Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

¹ Категория устойчивости скального грунта—по приведенной ниже методике.

² Устойчивый—с допустимым временем стояния неукрепленной выработки более 1 мес.; неустойчивый—менее 1 мес.

р—тип крепи, рекомендуемый к применению; д—то же допускаемый к применению; н—то же не рекомендуемый к применению; с—массив сухой или влажный; в—то же существенно обводненный.

Методика оценки устойчивости неподкрепленной выработки в скальном массиве

Методика позволяет получать относительные оценки устойчивости, которые подлежат корректировке по результатам наблюдений за состоянием выработки при проходке и креплении.

Методика определяет зависимость предельного (допустимого) времени t^пр, сут, снабжения пород в зависимости от характеристической прочности S, МПа, массива в виде

t^пр = KS,

где К—коэффициент ответственности прогноза, сут/МПа, K=20 сут/МПа—для нормального прогноза; 10 сут/МПа—для особо ответственного прогноза.

Характеристическую прочность грунта “в массиве” находят по формуле:

S=1,07 R_c k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆ k₇

где 1,07—нормирующий множитель; R_c—временное сопротивление образца грунта одноосному сжатию (прочность “в куске”), МПа; k₁ . . . k₇—безразмерные коэффициенты (нормированные к 1), обеспечивающие переход от прочности грунта “в куске” к прочности “в массиве” приведены ниже.

Учет ориентации выработки по отношению к наиболее развитой (опасной) системе трещин

k₁

Ориентация благоприятная (90°—70°) ................ 1

Ориентация неблагоприятная (70°—20°) .............. 0,667

Ориентация крайне неблагоприятная (20°—0°) ......... 0,5

Учет расчлененности массива трещинами

k₂

Одиночные случайные трещины ..................... 1—0,5

Одна система трещин .............................. 0,25

То же и слоистость ................................ 0,167

Две системы трещин ............................... 0,125

То же и слоистость ................................ 0,083

Три системы трещин ............................... 0,056

То же и слоистость ................................ 0,042

Четыре системы трещин ............................ 0,033

Раздробленный массив ............................. 0,025

Учет интенсивности сетки трещин в породах

k₃

Нетрещиноватые, n<6 .............................. 1—0,90

Слаботрещиноватые, п=6—12 ....................... 0,95—0,75

Трещиноватые, n=12—25 ........................... 0,75—0,5

Сильнотрещиноватые, n=25—60 ..................... 0,50—0,25

Раздробленные, n>60 ............................... 0,25—0,05

п—модуль относительной трещиноватости массива n=B/b_t,

где В—пролет выработки, м; b_t—среднее расстояние между

трещинами, м.

Учет сопротивления отдельностей смещениям по поверхности трещин

k₄

Прерывистые трещины ............................. 1

Волнистые трещины:

неровные ....................................... 0,75

ровные ......................................... 0,50

зеркальные ..................................... 0,375

Плоские трещины, ровные, заполненные породой........... 0,25

Зеркала скольжения................................ 0,125

Учет ширины раскрытия трещин, мм, без учета их заполнения

k₅

До 3 ............................................ 1

От 3 до 15 ....................................... 0,5

15 и более ....................................... 0,25

Учет заполнения трещин в зависимости от заполнителя

k₆

При наличии контакта стенок трещин:

песок, упрочненная порода ........................ 1—0,75

песок, измельченная порода (без глины) .............. 0,375

глина ........................................ 0,25

каолинит, слюда, тальк, графит .................... 0,188

При отсутствии контакта стенок трещин:

песчано-глинистый .............................. 0,15

глина в зависимости от ширины раскрытия

трещин ...................................... 0,125—0,0375

Учет степени обводненности выработки

k₇

Сухо ............................................ 1

Влажно .......................................... 0,8

Капеж ........................................... 0,5

Струи ........................................... 0,3

При учете интенсивности сетки трещин следует принимать во внимание, что при взрывной разработке забоя возможно увеличение первоначальной (бытовой) трещиноватости массива вокруг выработки, что можно оценить по эмпирической формуле

где в₁—среднее расстояние между трещинами при изыскательских работах; в₂—то же после взрывания забоя; R—расстояние от центра заряда до оцениваемой зоны, м; q₃—масса тротилового заряда, кг.

Пример 1

S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,042 · 0,40 · 0,25 · 0,5 · 0,375 · 0,3 = 0,0052 МПа;

t^пр = 20 · 0,0052 = 0,104 сут = 2,52 ч.

Порода весьма неустойчива, пересчитываем, принимая значение К для условий повышенной опасности:

ч.

Вывод: Обнажение может обрушиться почти сразу вслед за разработкой (наиболее сильное влияние k₂ = 0,042).

Пример 2. В условиях примера 1 принимаем решение—омоноличивание массива путем применения химического закрепления грунта.

S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,056 · 0,90 · 1 · 1 · 0,75 · 0,8 = 0,666 МПа

t^пр = 20 · 0,666 = 13,3 сут.

Вывод: Химическим закреплением грунта достигается существенное повышение устойчивости выработки.

Допустимое время обнажения увеличилось с 1,26 ч до 13,3 сут. Возможна проходка при условии крепления выработки лишь в отдельных местах.

Категорию устойчивости грунта скального массива определяют в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

Приложение 2

Справочное

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ ПО М. М. ПРОТОДЬЯКОНОВУ

Таблица 1

Таблица 2

Трещиноватость скального массива по классификации межведомственной комиссии по взрывному делу

Приложение 3

Рекомендуемое

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КОНТУРНОГО ВЗРЫВАНИЯ И УСТРАНЕНИЯ СВЕРХНОРМАТИВНОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПОРОДЫ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ

Расчет параметров контурного взрывания

Контурным взрыванием при проходке тоннелей и других горных выработок решается две задачи:

обеспечение максимального соответствия фактической площади сечения тоннеля проектной (снижение переборов) для снижения расходов бетона на возведение крепи;

снижение нарушений (трещиноватости и шероховатости) в приконтурной части массива для повышения его несущей способности.

Основные требования при производстве контурного взрывания:

вынос проектной линии контура на “грудь” забоя;

расположение контурных шпуров на проектной линии, а их бурение производить с минимальным (постоянным) углом наклона к продольной оси тоннеля;

заряжание шпуров специальными зарядами из низкоэнергетических типов ВВ с отношением диаметра шпура к диаметру заряда не менее 2;

одновременное инициирование зарядов в контурных шпурах;

обеспечение контроля за состоянием поверхности контура тоннеля и оперативное изменение режимов БВР при изменении горно-геологических условий.

Применяют два вида контурного взрывания—предварительное щелеобразование и последующее оконтуривание (метод контурной отбойки). В их основу положен метод сближенных зарядов, при котором расстояние между контурными шпурами не превышает 0,3—0,5 м. Низкоэнергетические заряды должны при этом обеспечивать разрушение массива между шпурами.

Для уменьшения объема буровых работ при применении контурного взрывания рекомендуется в скальных массивах с категорией трещиноватости 2—5 применять контурное взрывание на основе шпуров с надрезами, а в массивах с меньшей категорией трещиноватости—метод сближенных зарядов.

Наилучшие результаты от контурного взрывания достигаются при выполнении условия

(1)

где а—расстояние между шпурами, м, В—линия наименьшего сопротивления (л.н.с.), м.

Удельный расход ВВ при контурном взрываний определяется из условия разрушения объема грунта взрывом заряда контурных шпуров и соответствует нормам, установленным СНиП IV-2—82, сб. 29 “Тоннели и метрополитены”.

При взрываний методом сближенных зарядов расчет параметров БВР следует выполнять в соответствии с “Рекомендациями по производству БВР с применением механизированного заряжания и гидрозабойки при проходке транспортных тоннелей”, М., ЦНИИС, 1980.

При применении технологии контурного взрывания на основе шпуров с надрезами удельный расход ВВ q определяют по формуле:

(2)

где q₀—удельный расход ВВ для заданных условий проходки, кг/м³, определяемый или по существующим формулам, или по СНиП IV-2—82, сб. 29 “Тоннели и метрополитены”, К_э—коэффициент снижения энергоемкости разрушения, определяемый из условия:

К_э = 0,8335 + 0,0336f—0,0015f²—0,1014H + 0,0037H² + 0,0018Hf, (3)

где f—коэффициент крепости породы по М. М. Протодьяконову (см. приложение 2); Н—средняя глубина надреза, мм.

Последовательность расчета паспорта БВР при контурном взрываний на основе шпуров с надрезами (метод последующего оконтуривания) следующая:

1. Определяют удельный расход ВВ для заданных условий проходки тоннеля по СНиП IV-2—82, сб. 29 “Тоннели и метрополитены”.

2. Определяют по формуле (3) значение коэффициента К_э, а по формуле (2)—удельный расход ВВ для шпуров с надрезами.

3. Задаются расстоянием а между контурными шпурами и из условия (1) определяют л.н.с.

4. Находят общую массу Q заряда для контурных шпуров по формуле

(4)

где l—глубина шпуров, м; П—периметр поперечного сечения тоннеля (кроме подошвы), м.

5. Определяют число контурных шпуров N_к по формуле:

шт. (5)

6. Находят массу шпуров заряда ВВ по формуле

кг. (6)

7. Проводят уточненный расчет расстояния a_к между контурными шпурами по формуле

м, (7)

где r—радиус заряда, м; n—коэффициент затухания волн в скальном грунте (обычно, для зоны дробления п=2, для зон единичных трещин n==1,5); [s]_р—динамический предел прочности грунта на растяжения, кПа (для большинства скальных грунтов ); Н и r—соответственно, сумма глубины надреза и радиуса шпура или радиус закругления вершины надреза (r=0,001 м); Р—усредненное давление взрыва в шпуре, кПа, которые можно принять Р » Е_д или определить из упрощенной формулы:

кПа, (8)

где Q_шп и Е—соответственно, масса ВВ в шпуре и теплота его взрыва, кг и кДж/кг (таблица); V— объем шпура, заполненного зарядом, м³; b— показатель изоэнтропы ВВ (для промышленных ВВ b»3).

8. Определяют количество остальных шпуров (врубовых, подошвенных, отбойных и т. д.), а также расстояние между ними и массу зарядов по существующим методикам.

Проведением двух-пяти опытных взрывов уточняют параметры БВР, рассчитанные по формулам (1—8) и при необходимости их корректируют.

Критерием качества поверхности стенок горной выработки при применении контурного взрывания является допустимая ее шероховатость, которую измеряют фактическим отношением Y_ф суммарной длины отпечатков (следов) шпуров на поверхности выработки к суммарной длине всех контурных шпуров и фактической линейной величиной неровностей (выступов и впадин) между отпечатками шпуров, т. е.

,% (9)

см, (10)

где L_c—сумма длин отпечатков шпуров на поверхности, определяемая маркшейдерскими измерениями, м; L_ш—длина контурных шпуров (кроме подошвенных), м; h—к.и.ш. шпуров (h»0,9—0,95); —линейная величина (средняя) неровностей поверхностей, определяемая маркшейдерскими измерениями, см; Y и h_к— нормативные значения показателей шероховатости контура, определяемые в соответствии с п. 2.6 настоящих Норм.

Устранение сверхнормативной шероховатости контура тоннеля

Правильное применение технологии контурного взрывания при соблюдении технологической дисциплины обеспечивает требуемое качество поверхности контура тоннеля.

Нормативные значения характеристик шероховатости контура определяют для конкретных условий проходки. Соответствие фактических величин характеристик шероховатости нормативным устанавливают маркшейдерскими измерениями и в случае несоответствия корректируют режимы БВР.

Сверхнормативная шероховатость поверхности выработки может появиться при резком падении инженерно-геологических условий проходки а также при превышении углов забуривания контурных шпуров.

В данных ситуациях требуются дополнительные затраты труда материалов и времени на устранение неровностей путем заполнения локальных впадин черновым слоем набрызгбетона. Последующие (расчетные) слои набрызгбетона наносят на поверхность контура и на слой чернового набрызгбетона.

Характеристика некоторых ВВ, применяемых на подземных горных работах

Приложение 4

Рекомендуемое

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЯЖУЩИХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ НАБРЫЗГБЕТОНИРОВАНИЯ

Приложение 5

Рекомендуемое

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА ДОБАВОК

Приложение 6

Обязательное

ТРЕБОВАНИЯ К ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ НАБРЫЗГБЕТОНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

Примечание. Способ нанесения набрызгбетона и требования к вяжущему определяются в зависимости от характера обводнённой поверхности по рекомендуемому приложению 13. Вид вяжущего выбирается по рекомендуемому приложению 4.

Приложение 7

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПОДБОРА СОСТАВА СУХОЙ СМЕСИ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА НАНЕСЕНИЯ, РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 1 м³ НАБРЫЗГБЕТОНА

1. Определение характеристик материалов:

цемента—активность цемента А_ц и нормальная густота цементного теста (н.г.ц.т) (в соответствии с ГОСТ 310.4—81 и ГОСТ 310.3—76);

песка—плотность r_п; насыпная плотность r_нас.п ; модуль крупности М_к ГОСТ 8735—75) и содержание пыли, глины и ила;

щебня—плотность r_щ; насыпная плотность r_нас,щ; содержание пыли, глины и ила, т. е. фракции, проходящей через сито № 014; гранулометрический состав щебня должен отвечать составу, представленному в п. 3.13 настоящих Норм.

Максимальную крупность заполнителя следует назначать в соответствии с требованием п. 3.13.

2. Определение производственного коэффициента К в зависимости от производственных условий (табл. 1).

Таблица 1

3. Уточнение производительности набрызгбетом-машины П_нб, м³/ч; длина материального шланга L_ш, м; диаметр шланга d_ш, мм.

4. Определение требований к набрызгбетону; класс по прочности на сжатие В, марка по морозостойкости F, марка по водонепроницаемости W.

5. Предварительное определение водоцементного отношения по формуле

, (1)

где А—коэффициент, учитывающий качество заполнителей (табл. 2);

(2)

Здесь —марочная требуемая прочность; К—производственный коэффициент (см. табл. 1); R_p—расчетная прочность набрызгбетона.

Таблица 2

Таблица 3

Рис. 1. График расхода воды на 1 м³ бетонной смеси

в зависимости от жесткости бетонной смеси:

I, II, III—определение жесткости соответственно

по техническому вискозиметру; по упрощенному способу,

по ГОСТ 10181—76; 1—для песка; 2—4—для щебня

соответственно HK1O, НK15, НК20

6. Уточнение водоцементного отношения, исходя из условий службы бетона марки по морозостойкости и водонепроницаемости (табл. 3).

7. Определение расхода воды в зависимости от крупности заполнителя и жесткости набрызгбетонной смеси по рис. 1.

8. Уточнение расхода воды в зависимости от вида применяемых материалов (табл. 4).

(3)

Таблица 4

9. Определение расхода цемента на 1 м³ набрызгбетона:

. (4)

10. Определение расхода цемента на 1 м³ сухой смеси по формуле:

, (5)

где К_упл= 1,2— коэффициент уплотнения при набрызгбетонировании.

11. Определение соотношения между песком и щебнем (доля песка в смеси заполнителей r) в зависимости от марки цемента, модуля крупности песка М_к и необходимой прочности набрызгбетона (с учетом коэффициента производственных условий К) по рис. 2.

Рис. 2. Зависимости предела прочности набрызгбетона на сжатие

R_сж и доли песка в заполнителях уложенного набрызгбетона

от доли песка в заполнителях исходной смеси:

1 — r_нб без химических добавок; 2 — r_нб с химическими ускорителями схватывания; 3 — R_сж для М_ц 300 и М_к =3; 4 — R_сж для М_ц 400 и М_к=3; 5 — R_сж для М_ц 500 и М_к=3; 6 — R_сж для М_ц 400 и М_к=2; 7 — R_сж для М_ц 400 и М_к=3,4. М_к— модуль крупности песка

12. Определение расхода песка на 1 м³ сухой смеси по формуле

П_см = (r_см — Ц_см)r см, (6)

где r_cм — насыпная плотность смеси, равная 1440—1520 кг/м³ (для смеси на гранитном щебне и кварцевом песке) в зависимости от r_м (1440 кг/м³ для r_см = 0,7; 1520 кг/м³ — для r_см = 0,3; остальные значения определяются интерполяцией).

13. Определение расхода щебня в 1 м³ сухой смеси но формуле:

Щ_см = r_см — Ц_см — П_см, (7)

14. Определение оптимального режима нанесения набрызгбетона (давление в набрызгбетон-машине и расстояние от сопла до бетонируемой поверхности) по п. 3.55.

Расход воздуха для разных типов набрызгбетон-машин при влажности смеси до 10% определяют по рис. 3 и табл. 5.

Рис. 3. График зависимости расхода воздуха от длины

и диаметра шлангов набрызгбетон-машины

(см. табл. 5 приложения 7)

15. Назначение расхода поды при подаче насосом в зависимости от водоцементного отношения В/Ц, расхода цемента Ц_см , производительности набрызгбетон-машины.

Определение производительности набрызгбетон-машины по цементу , кг/мин:

(8)

Расход воды В_см, л/мин,

(9)

Таблица 5

Э—электродвигатель; П—пневмодвигатель.

16. Определение количества материалов для получения 1 м³ набрызгбетона по коэффициенту выхода для оценочного расчета стоимости набрызгбетона:

К_вых = К_упл + К_о, (10)

где К_упл=1.2; К_о — коэффициент отскока материала (табл. 6).

Таблица 6

Количество материалов в килограммах для получения 1 м³ набрызг-бетона равно:

(11)

(12)

(13)

17. Состав нанесенного набрызгбетона отличается от состава исходной смеси, так как смесь в процессе набрызга уплотняется и частично теряется из за отскока материала.

Для определения ориентировочного состава набрызгбетона по рис. 2 находят r_нб—долю песка в заполнителях набрызгбетона. Для этого от заданного значения r_см проводят прямую до r и от точки пересечения опускают перпендикуляр на ординату r_нб.

Значение точки на оси r_нб соответствует значению доли песка в заполнителях в уложенном набрызгбетоне.

С учетом полученного значения r_нб определяют количество составляющих, кг/м³, в набрызгбетоне:

цемента ............. Ц_нб = Ц_см × 1,7; (14)

воды ............... В_нб = Ц_нб ( ); (15)

песка ............... П_нб = (r_нб — Ц_нб — В_нб)r_нб; (16)

щебня .............. Щ_нб = r_нб — Ц_нб — В_нб — П_нб. (17)

r_нб определяют опытным путем: делают выломку куска из свежеуложенного набрызгбетона, кусок укладывают в полиэтиленовый пакет, который завязывают и взвешивают, определяют Q_нб. Затем опускают в сосуд, до верха наполненный водой, и определяют объем вытесненной воды V_нб. Тогда .

18. Определение сроков схватывания цементного раствора с добавкой для нахождения оптимального количества добавки выполняют на приборе Вика.

Навеска цемента принимается равной 100 г. Цемент тщательно перемешивается с порошкообразной добавкой, количество которой принимается в начале опыта минимальным. В раствор заливается вода в количестве, соответствующем нормальной густоте данного цемента.

Примечания: 1. Нормальная густота цементного теста определяется по стандартной методике.

2. Жидкая добавка — ускорителя схватывания — вводится в смесь вместе с водой.

Минимальное количество добавки в начале опыта принимается равным 2%-й массы цемента. После затворения смесь быстро перемешивается и укладывается в кольца прибора Вика.

Игла доводится до соприкосновения с поверхностью теста, после чего стержень иглы массой 100 г освобождается и игла свободно погружается. За начало схватывания принимается время от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до дна на 1 мм. За конец схватывания принимается время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла проникает в раствор не более 1 мм.

Оптимальное количество добавки должно соответствовать времени окончания схватывания не более 3 мин.

После определения оптимального количества добавки производится проверка прочности цементно-песчаного раствора. Прочность определяется на образцах-кубиках размерами 3х3x3 см, приготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1 : 3 (цемент: песок по массе). Ввиду того что цементно-песчаный раствор с добавкой быстро схватывается, образцы должны приготовляться из небольших порций смеси. Навески (цемента 50 г, песок 160 г) и добавка перемешиваются в металлической или фарфоровой чаше. Затем в смесь вводится вода в количестве 20—25 см³ что соответствует водоцементному отношению 0,4—0,5.

После перемешивания раствор быстро (до начала схватывания) укладывается в формы на один час, после чего образцы распалубливаются.

Количество образцов назначается из расчета на проведение 5 серий испытаний в возрасте 3 ч, 1, 3, 7 и 28 суток. Одновременно изготавливаются и испытываются контрольные образцы из цементно-песчаного раствора аналогичного состава без добавки.

Прочность образцов с добавкой в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток не должна быть ниже прочности контрольных образцов того же состава

Пример. Расчет состава сухой смеси, определение режима нанесения и ориентировочного состава набрызгбетона

Исходные данные. 1. Характеристики материалов: цемента—портландцемент марки 400, ПГЦТ = 28%; песка кварцевого — g_п= 2,65; g_нас×п = 1,56; = 3,27; содержание пыли 3%, глины и ила 2%; содержание органических примесей — в пределах нормы; щебня g_щ =2,66 g_нас×щ = 1,38; НКЩ = 15 мм. Гранулометрические составы песка и щебня представлены в табл. 7 и 8.

Таблица 7

Таблица 8

2. Производственные условия: дозировка материалов — по массе; общая культура производства — низкая; коэффициент вариации V_п=16%; производственный коэффициент К=0,91.

3. Применяемое оборудование: набрызгбетон-машина СБ-67 производительностью 4 M³/4; длина материального шланга 40 м; диаметр шланга 50 мм; камера смешения отнесена от сопла на 4 м; вода подается водяным насосом.

Задание. Подобрать состав набрызгбетона со следующими свойствами: В 22,5 (средняя прочность при коэффициенте вариации V_п=13,5%, =30,4 МПа); F 300; W6 (для вторичной обделки), расчетная толщина d= 15 см.

Решение. 1. Определяем водоцементное отношение по формуле (9), а значение А — по табл. 2.

2. Уточняем водоцементное отношение.

Из условий службы бетона по водонепроницаемости В/Ц < 0,55. В зависимости от марки бетона по морозостойкости для F 300 В/Ц < 0,5. Принято наименьшее значение В/Ц = 0,475.

3. Определяем расход воды в зависимости от крупности заполнителя и жесткости набрызгбетонной смеси по рис. 1.

Исходя из того, что оптимальная жесткость набрызгбетонной смеси равна 20 с, крупность щебня 5 — 15 мм, расход воды равен 175 л/м³.

Уточняем расход воды в зависимости от вида применяемых материалов по табл. 4.

л.

Принят расход поды В = 178 л/м³.

4. Определяем расход цемента на 1 м³ набрызгбетона.

кг/м³.

Тогда количество на 1 м³ сухой смеси определяем по формуле (5).

.

5. Определяем соотношение между песком и щебнем (долю песка в смеси заполнителей r_см) в зависимости от марки цемента, модуля крупности песка М_к и необходимой прочности набрызгбетона, а также с учетом коэффициента производственных условий К по рис. 2.

Для МПа, М_ц = 400, М_к = 3,27 r = 0,7.

6. Расход песка определяем из условия

П_см = (g_cм — Ц_cм)r_см = (1440—313) × 0,7=789 кг/м³

7. Количество щебня в смеси будет

Щ_см = g_см — Ц_см — П_см = 338 кг/м³

Исходный состав на 1 м³ сухой смеси, кг/м³:

Ц_см = 313; П_см = 789; Щ_см = 338.

8. Выбор оптимального режима нанесения набрызгбетона: для материального шланга длиной 40 м и диаметром 50 мм давление в набрызгбетон-машине определяется согласно п. 3.55:

Р_мм = 0,1+0,0022 × 40 + 0,007 × 2 + 0,04 × 2 = 0,28 МПа.

Расстояние от сопла до набрызгиваемой поверхности определяется в соответствии с п. 3.56:

(Ц + П) : Щ = (313 + 789) : 338 = 3,26.

Оптимальное расстояние нанесения 0,7 м.

9. Расход воды при подаче насосом при набрызгбетонированин назначается в зависимости от водоцементного отношения, расхода цемента и производи-тельности набрызгбетон-машины. При производительности набрызгбетон-машины П = 4 м³ смеси/ч или 0,067 м³/мин при расходе цемента Ц_см = 313 кг/м³ производительность по цементу равна

П = 0,067 × 313 = 21 кг/мин.

Необходимый расход воды будет

В_см = П = 21 × 0,475 = 10 л/мин.

10. Определяем расход материалов для получения на 1 м³ набрызг-бетона в килограммах:

= 313 · 1,28 = 401;

= 789 · 1,7 = 1341;

= 338 · 1,4 = 473.

11. Определение ориентировочного состава набрызгбетона:

по рис. 2 определяем изменение состава в процессе набрызгбетонирования: r_исх = 0,7; r_нб = 0,81.

В набрызгбетоне:

цемента ............... Ц_нб = 401 · 1,7=532 кг/м³;

воды ................. В_нб = 532 (0,475 — 0,01) = 247 л/м³;

песка ................. П_нб = (2272 — 532 — 247) · 0,81 = 1209;

щебня ................ Ш_нб = 2272 — 532 — 247 — 1209 = 284 кг/м³.

Приложение 8

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА

Набрызгбетонные образцы получают из специально приготовленных плит большого размера.

Плиты изготовляют в деревянных ящиках размерами 50 х 50 х 12 см. Крайние части плиты с нарушенной структурой спиливают, а из средней выпиливают 9 кубиков размерами 10 х 10 х 10 см, используемых для испытания на сжатие, осевое растяжение и морозостойкость. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 101080—78, ГОСТ 18105—86. Допускается получение образцов из набрызгбетона в виде кернов диаметром 75 — 135 мм, выбуриваемых с помощью станка вращательного бурения с кольцевой коронкой.

Выпиливание и выбуривание образцов производят после того, как набрызгбетон наберет достаточную прочность (7 суток и более).

Для достижения сопоставимости результатов испытаний образцов, размеры или формы которых нестандартны, со стандартными образцами необходимо вводить поправочные коэффициенты, приведенные в таблице.

Для испытания на водонепроницаемость по ГОСТ 12730,5—84 применяют керны из набрызгбетона диаметром и длиной 15 см.

Возможно проведение испытаний по упрощенной методике с изготовлением образцов из набрызгбетона в виде плит размерами 70 х 40 х 18 см с тремя цилиндрическими полостями диаметром 36 мм. Образец изготовляют в деревянной форме, к днищу которой прикреплены три металлических вкладыша, образующие полости. При испытаниях в полости подается вода через специальные штуцеры. Режим испытаний устанавливают в соответствии с ГОСТ 12730,5—84.

При возведении тоннельных обделок из набрызгбетона для определения качества материала в процессе производства работ рекомендуется определять сцепление набрызгбетона с породой путем отрыва образцов при помощи сетчатой рамки (рис. 1) или прибора конструкции ЛИИЖТа (рис. 2), а в слабых породах—прибора конструкции НИИСПа Госстроя УССР (рис. 3).

При испытаниях с помощью сетчатой рамки (см. рис. 1) образцы изготовляют следующим образом. Па выбранный относительно ровный участок поверхности выработки наносят слой набрызгбетона толщиной 2 — 3 см. В этот слой втапливают сетчатую рамку. Затем наносят слой набрызгбетона толщиной 8 — 10 см. Через 1 — 1,5 ч после этого образец оконтуривают ручным зубилом. Применять для этой цели механизированный инструмент не рекомендуется, так как можно повредить образец.

Отрывая образцы домкратом с использованием опорного приспособления, определяют величину сцепления с учетом особенностей данной поверхности (шероховатости, микротрещиноватости и т. п.). Для более разносторонней оценки величины сцепления производят серию контрольных покрытий набрызгбетоном не на поверхности выработки, а на специально подобранных монолитных блоках породы.

Описанная методика позволяет определить сцепление в любом возрасте набрызгбетона, начиная с нескольких часов после нанесения.

Рис. 1. Приспособление для определения сцепления набрызгбетона:

а—опорное приспособление; б— рамка

Уменьшить трудоемкость испытаний на сцепление в натурных условиях помогает прибор, разработанный в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта. Прибор состоит из двух колец— наружного и внутреннего (см рис. 2). Вставленные одно в другое кольца постепенно вдавливают вращением и слой свежеуложенного набрызгбетона и оставляют в нем до полного схватывания материала. Диаметр внутреннего кольца 100 —150 мм, сцепление определяют путем отрыва внутреннего кольца гидродомкратом, опирающимся на внешнее кольцо.

Вследствие большого сцепления набрызгбетона с внутренним кольцом, имеющим спиральную нарезку, отрыв происходит но контакту с породой.

Рис. 2. Прибор для определения сцепления набрызгбетона с грунтовой поверхностью:

1—опорный столик: 2—захват; 3—внутреннее кольцо; 4—штифт; 5—уплотняющая шайба;

6—фиксирующее кольцо; 7—наружное кольцо

Рис. 3. Прибор для определения сцепления набрызгбетона со слабой породой:

1—динамометр; 2— тяги; 3—набрызгбетон; 4— порода; 5—фиксирующие винты

При использовании прибора НИИСПа Госстроя УССР (см. рис. 3) для определения сцепления набрызгбетона со слабыми породами производят отбор образцов породы при помощи компрессионных колец для испытания грунтов, вдавливаемых в породу. Компрессионные кольца с отобранными образцами породы закрывают крышками и помещают в специальный прибор так, чтобы они открытой лицевой стороной были прижаты по контуру к отверстиям в панели прибора. Затем на панель с образцами наносят набрызгбетон и после схватывания динамометром определяют усилие отрыва породы от набрызгбетона. Во всех случаях следует испытывать не менее трех образцов-близнецов одного возраста, а сами испытания проводить непосредственно на месте производства работ.

Приложение 9

Обязательное

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

(извлечение из СНиП 2.03.01—84)

Таблица 1

Расчетное сопротивление бетона для предельных

состояния первой группы R_b, и R_bt, МПа,

при классе бетона по прочности на сжатие

Таблица 2

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний

второй группы R_b,ser и R_bt,ser , МПа,

при классе бетона по прочности на сжатие

Таблица 3

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении, МПа,

при классе бетона по прочности на сжатие

Приложение 10

Справочное

СВЕДЕНИЯ ОБ АЛГОРИТМАХ И ПРОГРАММАХ РАСЧЕТА КРЕПИ ТОННЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

Приложение11

Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА КРЕПОСТИ f_кp.p, СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ РАСЧЕТОВ НАБРЫЗГБЕТОННЫХ И АНКЕРНЫХ КРЕПЕЙ

Коэффициент крепости f_кр.р (коэффициент крепости “в массиве”) определяют по формуле

f_кр.р = a · f_кр ,

где f_кр — нормативный коэффициент крепости пород (коэффициент крепости по М. М. Протодьяконову) “в куске”; а — коэффициент, учитывающий трещиноватость массива и обеспечивающий переход от коэффициента крепости “в куске” к коэффициенту крепости “в массиве” (табл. 1).

Коэффициент крепости “в куске” определяют по формуле:

f_кр = g · R_c

где R_с—временное сопротивление образца грунта в водонасыщенном состоянии, МПа; g—постоянная сводообразования, равная 0,1 МПа^-1.

Таблица 1

Значения коэффициента а

Категорию грунтов по степени трещиноватости определяют согласно табл. 2 в зависимости от трещинной пустотности и густоты трещин (среднее расстояние между трещинами, м); наличие микротрещин не учитывается.

Таблица 2

Категории грунтов

Примечание. Прочерки в табл. 2 означают, что в этих условиях применение анкерной или набрызгбетонной крепей неэффективно или невозможно.

При определении трещинной пустотности рыхлый или глинопородный материал заполнения трещин не учитывают.

При большой и очень большой трещинной пустотности и хорошо выраженной расчлененности массива на блоки его относят к V категории (прочерки в табл. 2).

В условиях ожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результате интенсивного их расслоения (кливаж) грунты относят к V категории (прочерки в табл. 2).

При наличии поверхностей скольжения категорию грунта повышают на одну ступень.

При трещинах, частично залеченных твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунта понижают на одну степень, а при полностью залеченных трещинах грунт относят к I категории.

В условиях обводненной выработки расчетные значения коэффициента крепости f_кр.р следует дополнительно снижать умножением на понижающий коэффициент по табл. 3.

Таблица 3

Значения дополнительного понижающего коэффициента

к коэффициенту крепости породы f_кp.p за счет обводненности выработки

Если наиболее развитой системой трещин являются трещины напластования, составляющие с осью тоннеля угол менее 45°, на расчетный коэффициент крепости f_кр.р вводят дополнительный коэффициент 0,9.

При проходке выработки в скальных грунтах без применения буровзрывных работ расчетный коэффициент крепости умножают на повышающий коэффициент:

1,3—для сильнотрещиноватых и раздробленных грунтов;

1,2—для прочих грунтов.

Приложение 12

Рекомендуемое

ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА СПОСОБА НАНЕСЕНИЯ НАБРЫЗГБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ОБВОДНЕННУЮ ПОВЕРХНОСТЬ. ТРЕБОВАНИЯ К ВЯЖУЩИМ

Примечание. Во всех случаях, указанных в таблице, используют смеси с повышенным содержанием цемента. Для выбора вида вяжущего и химических добавок следует использовать данные табл. 1 прил. 7.

Приложение 13

Справочное

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАБРЫЗГБЕТОННЫХ РАБОТ

Таблица 1

Технические характеристики набрызгбетон-машины

_________

* Отличается от С-630А наличием загрузочного ковша.

** Отличается от БМ-68У наличием загрузочного устройства грейферного типа.

Рис. 1. Комплект оборудования для набрызгбетонирования при возведении транспортных сооружений:

1—набрызгбетон-машина: 2—материальный шланг; 3—трактор трелевочный ГТД-55А; 4—рама промежуточная: 5—манипулятор; 6—водяной шланг; 7—смеситель; 8—сопло

Комплект оборудования ЦНИИС для набрызгбетонных работ

Комплект механизированного оборудования для набрызгбетонироиания “сухим” методом состоит из набрызгбетон-машины роторного типа с материальными шлангами и манипулятора, выполненного в виде автономного модуля, который может устанавливаться на соответствующее транспортное средство на гусеничном, пневмоколесном или рельсовом ходу в зависимости от условий строительного объекта (рис. 1).

Комплект предназначен для работы и наземных и подземных условиях при температуре от 0 до + 40°С при влажности до 100%.

Для обеспечения работы комплекса необходимы источники: электроэнергии общей мощностью не менее 1,5 кВт, напряжением 380 В и частотой 50 Гц; сжатого воздуха давлением не менее 0,6 МПа и расходом 12 м³/мин; водоснабжения давлением 0,6 МПа и расходом 4 м³/мин.

Набрызгбетон-матина (рис. 2) предназначена для дозированного ввода сжатым воздухом готовой сухой бетонной смеси в систему материальных рукавов для пневмотранспорта ее к соплу.

Рис. 2. Набрызгбетон-машина

От машины сухая смесь естественной влажности, в том числе содержащая волокна (дисперсное армирование), транспортируется по рукавам в воздушном потоке с низкой концентрацией материала, примерно 20%.

Вода для затворения цемента впрыскивается в транспортную систему за 3 м до сопла.

Машина работает по принципу непрерывной подачи сухой смеси и шланг для транспортировки. Загрузка заранее приготовленной смеси естественной влажности происходит через загрузочную воронку в бункер машины, снабженный вибратором. Из бункера, благодаря вибрации, смесь попадает в загрузочные камеры вращающегося ротора, футерованные резиновыми вставками в виде коротких отрезков шланга, забивка которых исключается благодаря вибрации под действием сжатого воздуха.

Техническая характеристика

Производительность, м³/ч ....................... 8

Тип привода набрызгбетон-машины ..............Электрический

Электродвигатель:

тип ....................................... 4А1604/6УЗ

потребляемая мощность, кВт:

при n=16,3 с^-1 (970 мин^-1) ..................... 7,5

при n=24,6 с^-1 (1470 мин^-1) ................. 8,5

напряжение, В ........................... 380, 50 Гц

Частота вращения ротора с^-1 (мин^-1):

при n=16,3 с^-1 электродвигателя ............... 0,11 (6,5)

при n=24,6 с^-1 электродвигателя ............... 0,16 (9,8)

0,11—0,16

Расход воздуха, м³ с^-1 (м³, мин^-1) ................. (6,5—9,5)

Давление подводимого воздуха, МПа .............. 0,4—0,6

Расход воды, м³/ч .............................. 4—5

Давление подводимой воды, МПа ................. 0,4—0,6

Максимальный размер фракций бетонной

смеси, мм, не более ............................. 16

Емкость приемной виброворонки, м³............... 0,25

Дальность транспортировки, м, не более ........... 100

Высота подъема, м, не более ..................... 30

Габаритные размеры, мм, не более:

длина ...................................... 1850

ширина .................................... 860

высота ..................................... 1552

Масса, кг, не более ............................. 1100

Ротор с загрузочными камерами вращается вокруг вертикальной оси. Герметизация ротора осуществляется верхним и нижним неподвижными резиновыми дисками. Верхний диск имеет систему отверстий, служащих для загрузки камер сухой смесью, продувки камер сжатым воздухом, выпуска остатка сжатого воздуха в конце цикла. Нижний диск имеет только два отверстия—для выхода смеси ротора и выпуска сжатого воздуха.

При совпадении отверстия загрузочной камеры с отверстием для загрузки в верхнем диске сухая смесь попадает в загрузочную камеру, а при совпадении нижнего отверстия заполненной загрузочной камеры с отверстием для выхода в нижнем диске смесь через продувочную камеру уносится постоянным непрерывным потоком сжатого воздуха в транспортную систему. За три метра до подхода к соплу смесь проходит через специальную камеру где ее затворяют регулируемым количеством воды, впрыскиваемой перпендикулярно к воздушному потоку. На выходе из сопла получается смоченный и перемешанный песчано-гравийный раствор, который с большой скоростью под действием сжатого воздуха наносится на обрабатываемую поверхность. Материальные рукава соединяются между собой, а также с набрызгбетон-машиной при помощи специальных быстрорязъемных соединений.

Манипулятор стрелового типа (рис. 3) предназначен для производства набрызгбетонирования безопасным механизированным способом, обеспечивая дистанционное управление соплом и ведение его по требуемой траектории.

Рис. 3. Общий вид (а) и зона действия (б) манипулятора для набрызг-бетонирования:

1—насосная станция; 2—пульт управления; 3—опорно-поворотное устройство;

4—стрела; 5—сопло; 6—рама с кабиной

При этом сохраняется необходимое строго перпендикулярное положение сопла на консоли стрелы к обрабатываемой поверхности на постоянном заданном расстоянии от нее.

Манипулятор может применяться для работы с машинами как для “сухого”, так и “мокрого” способов набрызг-бетона.

Техническая характеристика

Зона действия, мм:

максимальный диаметр тоннеля ................. 9000

минимальный диаметр тоннеля ................. 3800

максимальный вылет стрелы (сопла) ............. 3950

Максимальная величина подачи сопла вдоль

центральной оси машины (рабочий ход), мм 1500±50

Тип привода манипулятора ..................... Гидравлический

Максимальное давление рабочей жидкости

в гидросистеме, МПа, не более .................. 10

Электродвигатель насосной станции:

потребляемая мощность, кВт ................. 7,5

тип ...................................... 4А132 4Ц1

напряжение, В ............................. 380

Диаметр материального рукава, мм .............. 65

Угол поворота стрелы вокруг горизонтальной

оси ......................................... 360

Частота вращения стрелы, мин^-1, не менее ........ 1,3

Угол поворота 1-го и 2-го колен стрелы, град ...... 60 ±3

Угол поворота 3-го колена стрелы вокруг

горизонтальной оси, град ....................... ±45

Угол поворота сопла в плоскости третьего

колена стрелы, град ............................ 60 ±3

Величина подачи сопла вдоль продольной

оси манипулятора, мм .......................... 1500±50

Скорость перемещения сопла, мм/с^-1 .............. 0—500

Диаметр сопла, мм, не менее .................... 50

Частота вращения сопла, с^-1 ..................... 0—0,6

Величина эксцентриситета вращения сопла, мм ..... 17; 20; 25

Габаритные размеры в транспортном

положении, мм, не более:

длина ..................................... 4940

ширина .................................... 982

высота .................................... 157

Масса, кг, не более ............................. 1500

Шарнирно-сочлененная стрела имеет возможность неограниченного вращения в опорно-поворотном устройстве вокруг центральной оси манипулятора.

Держатель сопла шарнирно закреплен на консоли 3-го колена стрелы и с помощью гидроцилиндра может изменять наклон в плоскости этого колена. Само сопло при помощи гидромотора совершает вращательные эксцентричные движения, имитирующие движение сопла при ручной технологии набрызгбетона.

Манипулятор работает по принципу последовательного нанесения сплошной полосы набрызгбетона заданной толщины и ширины, слой набрызгбетона равномерно покрывает обрабатываемый участок поверхности.

При обработке боковой поверхности (стен тоннелей, откосов и т. п.) сопло перемещается параллельно этой поверхности на величину рабочего хода. После нанесения набрызгбетона на обрабатываемом участке поверхности сопло поднимают или опускают в зависимости от технологии ведения работ при помощи соответствующих механизмов управления. После этого производится обработка следующего соседнего участка (полосы верхней или нижней) при обратном рабочем ходе сопла. Затем технологический цикл повторяется. В процессе технологических перемещений сопла идет непрерывная подача смеси на обрабатываемую поверхность.

При обработке перпендикулярных к центральной оси машины поверхностей, например лба забоя выработки, рабочим движением является вращение стрелы манипулятора вокруг его центральной оси. Направление сопла на консоли стрелы при этом переориентируется на 90°.

При технологии “сухого набрызгбетонирования” в кабине манипулятора устанавливается вентиль управления режимов ввода воды в материальный шланг.

Таблица 2

Предотвращение и устранение неисправностей в работе

набрызгбетон-машины

Приложение 14

Рекомендуемое

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ НАБРЫЗГБЕТОННОИ КРЕПИ

Таблица 1

Варианты схем организации набрызгбетонных работ

Таблица 3

Порядок производства работ в тоннеле при постоянной и временной анкер-набрызгбетонных крепях

(грунты от средней и большей устойчивости, разработка грунтов буровзрывным способом)

Таблица 4

Порядок производства работ в забое выработки при проходке с временной анкер-набрызгбетонной крепью

(грунты ниже средней устойчивости, разработка грунтов буровзрывным способом,

постоянная обделка монолитная бетонная или сборная)

Таблица 5

Ориентировочные показатели сооружения однопутных и двухпутных тоннелей

Приложение 15

Обязательное

ФОРМЫ ЖУРНАЛОВ ОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ И ОБДЕЛКИ

Журнал контроля качества песка, щебня, ПГС (песчано-гравийной смеси)

Испытание провел ф., и., о., должность

Журнал испытания цемента по ГОСТ 10178—76*; ГОСТ 310.3—76; 310.4—76

_________

* Для определения активности цемента допускается применение ускоренной методики ЦНИИПС-2.

Испытание провел ф., и., о., должность

Журнал контроля режима набрызгбетонирования

Контроль осуществил Ф., и., о., должность

Журнал контроля работоспособности комплекса оборудования для набрызгбетонных работ

Журнал контроля состава сухой смеси, приготовления и транспортировки

Испытание провел Ф., и., о., должность

Журнал контроля соответствия работ по набрызгбетонированию ППР

Дата проведения контроля

Контроль провел Ф., и., о., должности

Приложение 16

Рекомендуемое

УСКОРЕННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ НАБРЫЗГБЕТОНА

1. Применение ускоренного метода определения морозостойкости

1.1. Ускоренное определение морозостойкости осуществляется для контроля морозостойкости набрызгбетонов тоннельных обделок.

1.2. Контролю подвергаются набрызгбетоны рабочего состава, твердевшие 28 суток в условиях, аналогичных условиям твердения набрызгбетона в обделке тоннелей.

1.3. Метод предусматривает оценку морозостойкости набрызгбетонов по параметрам структуры образцов бетона.

1.4. Для контроля морозостойкости проводятся испытания бетонных образцов по приведенному ниже способу.

2. Приборы и оборудование

Для проведения испытаний требуется следующее оборудование и приборы:

металлические формы размерами 100 х 100 х 100 или 150 х 150 х 150 мм для изготовления образцов, соответствующие требованиям государственного стандарта;

термовакуумный или сушильный шкаф, обеспечивающий температуру в камере до +95°С;

колбы Ле-Шателье—Кандло или объемометры, обеспечивающие точность измерения 0,1 см³;

лабораторные весы типа ВЛТ или ВЛТК или другого типа, обеспечивающие измерение массы до 1 кг с точностью измерения 0,1 г;

пресс для испытаний образцов на сжатие, обеспечивающий усилие сжатия не менее 1,2 МН.

3. Изготовление образцов

3.1. Для проведения ипытаний из рабочей смеси набрызгбетона изготавливают 6 образцов размерами 100 х 100 х 100 (150 х 150 х 150) мм.

3.2. Образцы изготавливают из набрызгбетонной смеси состава, идущего на приготовление обделки, морозостойкость которых определяется.

3.3. Режим приготовления и твердения набрызгбетонных образцов должны быть такими же, как и при изготовлении и твердении обделки, морозостойкость которых определяется.

3.4. Образцы изготавливают на специальном стенде или любым способом, обеспечивающим получение образцов с той же плотностью и структурой, что и набрызгбетон в обделке.

3.5. После изготовления и твердения полученные образцы проверяют на наличие в них видимых дефектов (отколов, раковин и др.). Образцы, имеющие дефекты, исключают из испытаний.

4. Проведение испытаний и прогнозирование морозостойкости

4.1. Изготовленные образцы испытывают с целью определения их структурных характеристик: условно-замкнутой П_у.з интегральной П_и пористостей.

4.2. Каждый изготовленный образец испытывают на сжатие и из оставшейся после испытании части образца отбираются отдельные куски из различных частей образца для получения среднего значения пробы таким образом, чтобы общая масса отобранных частей составляла не менее 300 г.

4.3. Определение интегральной и условно замкнутой пористостей производится согласно требованиям ГОСТ 12730.0, ГОСТ 12730.1—78, ГОСТ 12730.2—78, ГОСТ 12730.03—78, ГОСТ 12730.04—78, ГОСТ 12730.05—78.

4.4. Определение величины П_и ведут в следующем порядке. Из кусков образцов, отобранных согласно и. 4.2, удаляется крупный заполнитель и разрушенные некрепкие части. Затем каждый из кусков насыщают водой до полного насыщения путем постепенной заливки водой. После этого образцы вынимают из воды, взвешивают и определяют массу водонасыщенных образцов т_в.

После этого производят гидростатическое взвешивание водонасыщенных кусков образца и определяют массу водонасыщенного образца в воде т_н. Далее определяют объем образца V_o пo формуле

(1)

где rH₂O — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.

Затем отобранные части образцов высушивают до постоянной массы в термовакуумном шкафу при температуре 25°С и давлении 66,6 Па или в сушильном шкафу при температуре не выше 95°С и определяют массу каждого высушенного куска m_c. После этого определяют среднюю плотность каждого r_о по формуле

(2)

и вычисляют среднее значение r_о для образца.

Затем определяют интегральную (открытую) пористость, численно равную водопоглощению по массе по формуле

. (3)

4.5. Условно-замкнутую пористость определяют следующим образом. Вначале определяют истинную плотность кусков образцов, полученных по п. 4.4. Для этого высушенные куски образца перетирают в порошок до такой тонкости, чтобы он проходил через сито 008, перемешивают отдельные части образца для получения однородного порошка и испытывают с помощью объемомера типа Ле-Шателье—Кандло, заполненного керосином или другой инертной к цементу жидкостью. Истинную плотность r определяют но формуле

, (4)

где т—масса порошка, пошедшая на испытание; V—объем жидкости, вытесненной массой порошка, используемого для испытания.

Затем определяют общую пористость П_о по формуле

, (5)

где r_с и r определены по формулам (2) и (5).

После этого определяют условно замкнутую пористость П_у.з как разность между общей и интегральной из выражения

П_у.з = П_о — П_и. (6)

4.6. После проведения испытаний по определению значений П_у.з и П_и на всех 6 образцах для дальнейших расчетов берется среднее значение всех определений.

4.7. По полученным значениям условно замкнутой и интегральной пористости вычисляется значение критерия морозостойкости Кмрз по формуле

, (7)

где П_и н П_у.з определяют по формулам (3) и (6) соответственно.

Зависимость морозостойкости от критерия морозостойкости К_мрз

4.8. Марка набрызгбетона по морозостойкости F определяется по номограмме (рисунок) или по формуле

F=К_мрз×А, (8)

где К_мрз — критерий морозостойкости, определяемый по формуле (7); А — эмпирический коэффициент, который для набрызгбетона принимается равным 200.

Приложение 17

Справочное

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯГАЕМЫЕ АНКЕРЫ

Предварительно напрягаемые анкеры (ПНА) в зависимости от характера трещиноватости и обводненности породного массива могут выполняться в виде стержневых конструкций, омоноличенных либо по всей длине, либо за пределами закрепляемой зоны в замке (корне) и в оголовке (корневые анкеры).

ПНА предназначаются для крепления большепролетных выработок и вертикальных обнажении горного массива в трещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости f³2 (см. п. 4.28 настоящих Норм).

В этих условиях прочность закрепления замков должна обеспечиваться не ниже 550 кН. При пересечении замками анкеров зон дробления или глинистых прослоек толщиной более 1 м (по направлению оси замка) возможно снижение прочности закрепления в результате ослабления сцепления цементно-песчаного раствора со стенками скважины. В этих случаях вопрос о способах повышения прочности закрепления замков должен решаться на основании результатов дополнительных контрольных испытаний замков.

Для изготовления анкерных стержней используют арматуру периодического профиля, металлические канаты, арматурные проволоки, пряди, для омоноличивания—песчано-цементные и полимерные составы. При использовании песчано-цементных составов работы по установке ПНА должны производиться при температуре воздуха в тоннеле и раствора не ниже плюс 5°С, при полимерных—не ниже минус 5°С.

Конструктивно омоноличенный по всей длине ПНА представляет собой установленный в буровую скважину арматурный стержень, изготовляемый из стали марки 25Г2С класса A-III, который после предварительного натяжения омоноличивается нагнетанием в скважину цементно-песчаного раствора.

Стержень по возможности должен изготовляться из цельной арматуры без стыка, а соединение его с хвостовиком осуществляется встык контактной сваркой под флюсом.

Предел прочности в 7-суточном возрате образцов растворов, применяемых для омоноличивания ПНА, должен быть не ниже 20 МПа.

Основание оголовка ПНА выполняется из бетона марки М300 (класс В22,5).

Предел прочности в 7-суточном возрасте образцов бетона должен быть не менее 15 МПа.

Оборудование для приготовления раствора и инъектирования скважин включает:

растворосмесительную установку вместимостью 40—80 л; рекомендуется для применения растворомешалка турбулентная типа С-868 с вертикальным использованием вала вместимостью 80 л;

плунжерный растворонасос типа С-757 или С-251 производительностью до 1 м³/ч с виброситом;

ручной растворонасос типа С-420А;

инъекционные резиновые шланги диаметром от 1 до 1^1/2’’, рассчитанные на давление до 1,0 МПа;

инъекционные трубки с внутренним диаметром 20—22 мм и толщиной стенок 2—3 мм, длиной 10 м, изготовленные из полиэтилена высокой плотности или стальные;

мерные емкости для дозировки раствора.

Оборудование для натяжения стержней ПНА состоит из гидравлического домкрата усилием не менее 600 кН, установочных приспособлений к нему и насосной станции типа НСП-400.

В состав вспомогательного оборудования входят подмости для производства работ по установке, лебедка грузоподъемностью 0,3—0,4 т для подъема стержней ПНА и других материалов на подмости, а также различный ручной инструмент (лопаты, кувалды, ключи гаечные и т. п.).

К месту работ по установке ПНА должны быть подведены электроэнергия, вода и сжатый воздух.

Установке анкеров предшествует бурение скважин с продувкой для очистки от буровой мелочи, осыпавшейся породы и удаления скопившейся воды. При водопритоке более 1 л/мин производятся цементация скважины до его прекращения и повторное разбуривание.

Непосредственно после инъектирования в скважину вводится стержень ПНА и устанавливается в проектное положение. Разрыв во времени между окончанием инъектирования и установкой стержня более 30 мин не допускается.

При устройстве оголовка конец обсадной трубы должен быть введен в устье скважины. Закладные детали установить так, чтобы плоскость плиты была перпендикулярна оси скважины.

По периметру плиты устанавливается опалубка, после чего пространство между ней и скальной поверхностью заполняется бетоном.

После выполнения указанных операций предусматривается технологический перерыв не менее 7 суток для набора необходимой прочности раствором замка и бетоном оголовка, после чего производится вторичное инъектирование.

Натяжение стержня ПНА следует производить не позднее чем через 1 ч с момента окончания вторичного инъектирования.

До установки в скважины стержни ПНА должны пройти испытания на прочность по специальной методике.

Приложение 18

Обязательное

ФОРМА ЖУРНАЛА ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ АНКЕРОВ

Название выработки______________________________________________

Дата установки ________________________ Дата испытания ___________

Пикет __________________________________________________________

Схема расположения анкеров и краткое описание состояния

выработки в месте испытания

Подписи: Начальник участка Начальник смены

Маркшейдер участка Сменный маркшейдер

Номограммы для пролета выработки:

а—при В=3,0 м; б—при В=6,6 м; в—при В=9,0 м; г—при В=12,0 м

Приложение 19

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ АНКЕР-НАБРЫЗГБЕТОННОИ КРЕПИ

Выражение затрат стоимости или труда С на возведение анкернабрызг-бетонной крепи в расчете на один метр тоннеля записывают в виде

, (1)

где L_в—периметр контура выработки, м; x, h, e—приведенные коэффициенты себестоимости (трудозатрат) по возведению крепи принимают по ЕНиР.

Слагаемые в скобках определяют затраты:

первое—на бурение шпуров под анкеры; второе—на установку анкеров; третье—на возведение набрызгбетонного покрытия.

Для решения задачи оптимизации рекомендуется пользоваться программой “Комбинированная крепь” (см. приложение 10).

Для определения себестоимости S, руб., при оптимальных параметрах крепи из набрызгбетона и железобетонных анкеров, устанавливаемых в грунтах с коэффициентом крепости f от 3 до 10 разной трещиноватости (характеризуемой коэффициентом К_т) в выработках пролетом В от 3 до 12 м рекомендуется использовать номограммы, приведенные на рисунке, стр. 122—123.

Например, в породах с f=6, К_т=2,5 и для выработки пролетом В=3 м оптимальной является конструкция из анкеров длиной l=l,5 м, установленных с шагом а=0,85 м и набрызгбетонного покрытия толщиной h=6 см.

Приложение 20

Рекомендуемое

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АРОЧНО-НАБРЫЗГБЕТОННОЙ ОБДЕЛКИ

Оптимизируется конструкция, в которой металлические арки являются армирующим элементом набрызгбетонной обделки.

Общая структура функций цели V определяется объемом работ, связанных с сооружением арочно-набрызгбетонной крепи

V=V₁+V₂+V₃+V₄, (1)

где объемы V₁, V₂, V₃, V₄ определяются технико-экономическими показателями, соответственно изготовления арок, их установки, обеспечения набрызгбетоном гарантированного контакта, нанесения набрызгбетонного заполнения.

При этом основными функциями цели являются функции стоимости S_к и металлоемкости М, которые определяются по формулам

, (2)

, (3)

где а—шаг арок; h—толщина покрытия из набрызгбетона; N—номер профиля арки; S1, S2, S3, S4—коэффициенты, характеризующие, соответственно, сметную стоимость изготовления арки, ее установки, обеспечения контакта, нанесения контакта, нанесения набрызгбетона; m—удельная металлоемкость.

Проведя по программе “Рак” (см. приложение 10) серию расчетов для арок, изготовленных из различных профилей, можно определить шаг арок, согласно которому выбирается в соответствии с п. 3.30 настоящих Норм необходимая толщина набрызгбетона.

Затем вычисляют S_к и М_и, сопоставляя по ним различные варианты сочетаний N, a, h, выбирают оптимальную по стоимости или металлоемкости конструкцию.

Пример оптимизации конструкции арочно-набрызгбетонной

крепи по сметной стоимости (а) и металлоемкости (б) в

расчете на 1 м штольни:

с гарантированным контактом арок с поверхностью выработки;

то же без гарантированного контакта

В качестве примера рассмотрим оценочные показатели крепления выработки транспортной штольни высотой 4,5 м и пролетом 5 м, заложенной в грунте с коэффициентом крепости f=2.

На графиках (рисунок) приведены зависимости суммарной сметной стоимости S и металлоемкости М комбинированной конструкции крепления от профиля двутавра, из которого изготовлены арки.

Анализ этих графиков указывает на целесообразность устройства гарантированного контакта арок с поверхностью выработки. В этом случае металлоемкость крепи существенно уменьшается, а стоимость, несмотря на тенденцию к увеличению с ростом мощности двутавров, остается также ниже, чем при контакте в отдельных местах.

Рост стоимости при гарантированном контакте обусловлен возрастанием стоимости бетонных работ в этом типе обделки. Очевидно, при этом, что наибольший эффект достигается при использовании двутавров с небольшими номерами сечения (до № 20).

При невозможности устройства контакта по всему периметру арки экономически целесообразными становятся более мощные двутавры.

Приложение 21

Справочное

РАСЧЕТ АРОЧНОЙ КРЕПИ

Параметры конструкции арочной крепи следует определять из условии прочности и устойчивости при действии расчетных нагрузок от давления горных пород (первая группа предельных состояний).

Величину и характер распределения нагрузок на арку следует принимать по результатам измерений в условиях строящегося тоннеля пли в аналогичных условиях. При отсутствии указанных данных нагрузки определяют в зависимости от возможности образования свода обрушения или отдельных вывалов, если исключена возможность давления полного столба налегающих пород.

Интенсивность нормативных вертикальной q и горизонтальной р нагрузок на крепь принимается в зависимости от состояния грунтов:

для слаботрещиноватых

q=0,28 · K · gB; р=0; (1)

для трещиноватых

q=0,54 · K · gВ; р=0,136 к gH_ст; (2)

для сильнотрещиноватых

q=0,65 · K · gВ; р=0,164 к gH_ст; (3)

для раздробленных

q=0,9 gB; ; (4)

для нескальных пород при сводообразовании

; ;

; ; (5)

без сводообразования

q₁=1,1gH; q₂=0,81q₁; p₁=1,2g · (h + 0,5H)tg²b; p₂=0,66p_1. (6)

Для скальных грунтов с коэффициентом крепости в куске f³4 нормативные нагрузки следует принимать в зависимости от трещиноватости грунтов (табл. 1).

Для нескальных и сильнотрещиноватых и раздробленных скальных грунтов интенсивность нормативных вертикальной q_н и горизонтальной р_н равномерно распределенных нагрузок следует определять по формулам:

; (7)

; (8)

где j=arctg f — угол внутреннего трения в грунте.

Таблица 1

Если приведенная высота свода обрушения или возможного вывала превышает половину расстояния от шелыги свода до поверхности или до слоя слабых неустойчивых грунтов, то интенсивность нормативных вертикальной и горизонтальной равномерно распределенных нагрузок следует определять но формулам:

; (9)

, (10)

где g_i—удельный вес грунта i-го напластования; H_i—толщина i-го напластования; п—число напластований; j—угол внутреннего трения грунта в окрестности выработки.

Расчетные нагрузки следует определять путем умножения величины нормативной нагрузки на коэффициент надежности, принимаемый по табл. 2.

Таблица 2

Статический расчет арок ведут на заданные нагрузки с учетом отпора грунта.

Коэффициент упругого отпора грунта К при расчете арок допускается принимать постоянным по всему контуру выработки, за исключением пят арок. Величину отпора грунта определяют по данным испытаний (штамповых или прессиометрических) или принимают по аналогии. При этом следует учитывать качество забутовки между аркой и поверхностью выработки с помощью соотношения

K=eK_o, (11)

где K_о—известный коэффициент отпора, полученный для данных условий применительно к монолитной обделке; e—коэффициент, учитывающий толщину забутовки r_к, определяемый по графику (рисунок).

Коэффициент упругого отпора грунта под пятами арок K_п определяют по формуле

, (12)

где h_a—полная длина арки; B_п—ширина подошвы пяты арки.

При известном модуле деформации массива горных пород Е_о и коэффициенте Пуассона n коэффициент отпора определяют по формуле

, (13)

где —приведенный радиус выработки; S_o—площадь поперечного

сечения выработки.

Зависимость коэффициента e от толщины забутовки r_к

Статический расчет арки крепления следует производить для каждого возможного в данных условиях варианта загружения (см. табл. 1) на единичную вертикальную нагрузку q_o=1 и соответствующую ей горизонтальную нагрузку P_o.

В качестве расчетной схемы следует принимать схему с шарнирами в пятах. Наличие других шарниров определяется конструкцией арки. По результатам статического расчета должны быть определены величины нормальных сил N_i и изгибающих моментов M_i от единичной нагрузки в каждом i-м сечении арки.

Расчетным состоянием конструкции арки следует считать такое, при котором одно из ее сечений переходит в предельное состояние.

Предельное состояние сечения стальной арки надлежит определять согласно требованиям главы СНиП по проектированию стальных конструкций.

Несущую способность i-го сечения следует определять решением относительно величины q_i из следующего уравнения:

, (14)

где F_i— площадь i-гo поперечного сечения арки; — пластический момент сопротивления i-го сечения арки для двутавра =1,12W_i, где W_i,— упругий момент сопротивления; R_а— предел прочности материала арки.

Максимальная вертикальная нагрузка, которую способна нести арка q_mах определяется соотношением max q = min q_i (i = 1, 2, 3, ..., n).

Шаг арок а определяют из соотношения

, (15)

где q_p—расчетная нагрузка для данных условий нагружения.

Пример. Определить шаг арок из двутавра № 27 временной крепи с деревянной затяжкой в однопутном железнодорожном тоннеле пролетом B=6,6 м и высотой 8,6 м в грунтах крепостью f=2 коэффициентом отпора K=40 кг/см³.

В результате расчета по программе “RAK” (см. приложение 10) получаем: шаг арок a=0,71 м; наиболее напряженное сечение находится в шелыге свода арки.

Приложение 22

Справочное

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ ВОЗМОЖНЫХ ДЕФЕКТОВ В ОБДЕЛКЕ ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА

Характеристики

Список файлов стандарта