Диссертация (Совершенствование конструктивно-технологических параметров опережающих экранов из труб при строительстве транспортных тоннелей в сложных горно-геологических условиях Таджикистана)

ВВЕДЕНИЕ В пОследние десятилетия прОисхОдит интенсиВнОе разВитие транспОртнОГО тОннелестрОениа, ОбуслОВленнОе расширением с~ ~и аВтОмОбильн~~ уВеличением Об~е~ОВ пасс ширс~их и ГрузОВь~~ ~~ереВОзО~, дальнейшим сОВершенстВОВанием транспОртнОЙ ийфрастру~туры ~251. Наряду ГидрОзнер етний и ГОрнОруднОЙ прОмьпплениОстью дОрОГН играю* ВВ~Вную рОль В разВитии Тад~~и~~истана. ГОсударстВОм придается ОгрОмнОе знаЧение разВитию аВтОМОбильн~~ дОрОГ„а также тОннелей, пОзВОляюп~и~ Обеспечить ~руглОГОдичную сВязь ЦенТра респубпи~и сО Всеми региОнами Щ.

Э ГОГО требует и растушая пОтребнОсть В переВОз~е нарОднО-~ОзяйстВенньп~ ГрузОВ, людей и сВВзеи ме®ду СОСедними ГОсударстВами. УВ~е сеГОдня зтО прОблема решается дОВОльнО успешнО, О чем сВидетельстВуют реабилитация аВтОмОбильн~~ дОрОГ Душанбе— Чанак, Душанбе — Турсунзаде, Душанбе — Кульма, Душанбе — Курган-Тюбе — Дусти и дрг. кОтОрые Включают В себя мнОГОчисленные инженерньм сООружения, В тОм числе, аВтОдОрОжные ГОннепи. Обшая прОтаженнОсть аВтОмОбильн~~ дОрОГ Республи~и Тад~~и~истан на 2О17 ГОд сОстаВила 14172 ~м, а и~ плОтнОсть на 1ООО ~В. ~м -187 ~м. На сеГОдняшний день на аВтОмОбильньй~ транспОрт В республи~е при~Одится бОлее 35',4 переВОз~и ГрузОВ 111„121.

Об~цап длина аВтОдОрОжны~ тОннелей В~лючая ВентилациОИИО-дренажнь~е тОннели сОстаВл®:т 23,5 ~м„а Обшая длина железнОдО~й~йн~~ *Оннелей 3,65 ~м. В республи~е пОстрОень~ та~Гже бО~ее 13О ~м ГидрОте~ничес~и~ тОннелей. При прОеВтирОВании, стрОительстВе и .~сплуатации ТОннелеЙ неОб~ОдимО реп~ать слО~нь~е научнь|е, ин®енерные и айОлОГичесйие задачи с испОльаОВанием ИОВейши~ дОсти~йений науьи и те~ни~и. ТОннепи яВлаются Весьма дОрОГОстОя~цими сООруа~ениами, стрОительстВО ~ОтОры~ требует ВсестОрОннеГО ОбОснОВания, Обязательными услОВиями при стрОительстае транспОртны~ ТОннелей ГОрнь~м спОсОбОм яВляется уСТрОЙстВО ВременнОГО ~реплениа Вь~раб От~и. Для ВременнОГО ~репления пОдземньГ~ Вь~~бОтО~ настОй~ее Время Взамен ГрОмОзд~и~ и материалОемВш. дереВйнны~ ~репей применйют Обле~ченные Виды ~ОнтурнОЙ Врепи: арОчную, анйериую и набрызгбетОниую, В зОна~ те~тОничес~и~ нарушений и на участ~ш слабОустОЙчиВ~~ АКТУЯЛЬНОСТЬ ТОМЫ Актуальнооть темы днООертацнонной Работы ойред~ляется Воара~таннем ОбьемоВ ОтронтелйотВа транойортнык й т'йдротекнйчеОкнк тоннелей В Оложнык Горно-теолоп~ческик у~лоаняк Р©ойублйкн Тал~кнкнотан.

Горно-~-солотнческйе услоВня Реонублнкн каракт~рнзу~отоя мно~очйслсннымн тектоннческнмн Разломамн, которые урн стройт~ль~тВе тонн~лОЙ траднцноннымн методамн часто йрнВодят к аВарийным ОЙтуацням, уа~лнченн~о ОрокОВ и Отоимостн ОтронтельотВа, что трсбуст нрнменсння эффектйВных мстодОВ, В том чйслс заяйтных Он~ре®а®~нк креней. Эффектнанооть,ааннОЙ текноло~йн, нодтВерждаетоя ее йрнмен~нйом В мнроВой йрактнкс тоннолеотроення, Однако В Ч'ад®нкнстане норматнВн~~ документы„ ~~~лам~нтнруницйе т~~боВання конОтрунрОВанн~о, РВОчбт~ н ВОВВеденн~о Онере какнцнк креней В ~ло кнык ~орно~еолотнче~кйк у~лоаняк.

В ОВя~н О ~тнм необкодймо прОВеденйе ЙЮОледОВаннй йо уотаноалени~о Рациональнмк нараметрОВ обмере®акицик креней н Разработка нрактнчеОкнк рекомендаций йо нк йрнмененн~о. Вопроом Внсдрсния и ООВерпынстВОВания технолОГии строителы:таа транонортнык тоннелей ~ номой~ыо ОЙОр~~какнцнк крейОЙ, ВотречаотОя В Работак мно~нк ВОду~цик ~ОВет~кнк и Роо~нйокик сйсцналиотоВ Б~ародно~о К,П., Бе~.ОЛОВа П.П., БОЧароаа В.Ф.„ВеО~ЛОВ~ко~о В.Н., ВЛасоаа С.Н., ВоробЬВВа Л.А,, Гарбера В,А., Колина Д.И.„Маковского Л.В., Меркнна В.Ё'., Милоаа ВХ., Старч~аокОЙ Л,Л.„ТурсйОко~о С,Н,, Ч~ботаеаа В,В., Чеботар~аа С,В., Щекудоаа Е..В, и др.

За Рубе"ком методика Ра~чета Онере'ка~о~ннк крепеи Отра®енм В Работак Айеъе11 Р,В.„Уезда,1. ЯеЬу А,й, 1Аиглия). б.М. 7ойщзп, %цоег1 %.А, ~АВстрия), Р.Р. Огемз, 0, РИЗ ~Италия), 3ойп М, Мзп1е В, ~СлоВакия), багу %. Нюберг, 3ояерЬ $.. Кзпяс1ипдег (СП1А), М. У1зеМроп1м, М. 01едегкЬгз, 3. ОЬг, (Канада), 1, Оеар (Турция), Е, 3зйапрг, 3.1, 3ап1п (Франция), Ел-11 Яоп1„Елп~ Я.Н„ буе-СЬпп СЬО, Яео1~-Вое СЬзпд, 1п-Мо 1.ее (К)кизя Корея), 1.

Нагахама, 1-1, Апоп, А, МВЬида„Т. АОМ, У, НВЬияЫ (Япония) и др, АиалиЗ еОВремеиного мироВОгО Опыта йрое~гтирОВзния и стронтельетВз траиейортиыя тоннелей В епоя~ныя горио-геоиогииееяия уелОВияя дает ОеиОВаиие ЕфОРМУЛИРОВЗТЬ ЦЕЛЬ И ЗЗДЗЧИ ИССЛЕДОВЗИИЯ. Цель м задачи нееладоВании йег;.~едоВййия: ОбоеиОВаиие ~онетруятиВНО-теяиологичееВйя йарзметрОВ опере~~зинци~ ьрейей В Виде за~цитиьгя. эяраиоВ из труб В еложиы~ горио-геологичее~ия уелоВияя Тздяги~гиетзиз и ВыяВлеиие заяоиомериоетей ИОВедеиия ~оиетру~ции тоннеля Во ВззимодейетВии е породным маееиВО~ из РЗЗЛИЧЙЬИ ЭТЗХИХ СТРОИТЕЛЬСТВЗ. 06ь~"~оп ш;~,~едоВ~иия: Трзиеиортиые тоннели, йреое~зиицие теВтоиичееяи иаячпеиные зоны. Ц~ед,иеп~ и~..~едОВ~ния: Нзиряягеиио — леформироВзииое еоетояиие породного мзееиВз и обдел~и при йрояодие тоннеля Через теятоиичее~ги изрушеииь$е зоны, Вопроеь~ йрокодкп тоннелей В еложны~ Горно-ГеолоГпчеекпк уелоапяк нрнобрета~от оеоб~~о актуальноеть для траненортноГо тоннелеетроенпя, так как районы етроптельетаа аВтодорожнь~к и железнодорожник тоннелеЙ карактерйзу~отей, как нраанло, большим количеетаом ГеолоГйчеекйк наруизеннй, наличием елабоуетойчнаык и неуетойчпаык Пород е козффпцпентом креноетн ~=0,5 — 5 и бол~~пм притоком нодземнык Вод ~451, В еоотаете ГВПП е дейетаукпцпмп нормами нроектироаанпя 134, 371 еложнымн инженерно-ГеолоГичешнми уелоаиямп ечптай~тея: наличие елабь~к Пород, не оказь~Ванпцпк еонротпаленпя деформациям обделкп йод наГрузкой.; наличие Водоноенык пород нрп Гпдроетатпчееком дааленнп более 0,1 МПа; наличие елабь~к нолуекальнык и екальнь~к епльнообВоднеинь~к огород е притоком Воды бо~ее 200 мз/ч на забоЙ; Величина Про ГнознруемоГо ГорноГо дааленпе на обделку более 0.6 МПа; еейейпчноеть.

Боль~йпнетао пз Вый~ейеречпеленнь~ уелоайй можно Ветретпть При на~~йеннык тектоннчеекик етруктурак ей~~йнноетн„к которь~м отноелтеВ еброеы, Взбрось$,. сдВНГН, надВПГП, разломьь Ка сеГоднЯшппй д~ нь В практике тоннелеетроенил накойлен боль~ной онат етроптельстаа Горняк аВтодорожнык тоннелеп.

Среди круннейн~ик Горняк аатодорожн~~ тоннелеЙ можно Вь~делпть тоннель Лаердал длин~Й 24,5 км В НорВеГпн, даа йараллельнык тонн~л~Й длиной по 19,6 км через 'Тк>рингский лее В Германии, дВа параллельных тоннеля Чжуннаньшань длиной 18„02 км В Китае, Готардекпй тоннель длиной 16,9 км В ПЬсйцарни, тоннель Монблан длиной 11,61 км между Францией н Италией, дВа нараллельнык тоннеля Хида длиноЙ йо 10,75 км В Яйонпп и др 125, 26~. Рис.

1.4. Осно~иые ~н~~~олические оор1'шеиий ~~о «~~йское ~иойие~я Хомой ~й~ йове~~хнос~нй~й ~ффек~н ~О) й ой~~зней~я.она ~й~„~ы3~йй~йя дейс~нй~ен разлома Кавдон ~Шорак~. Горно-геологические условия проходки тоннелей Также характеризуется многочнсленнымн тектоническими наругпениямн фис.

1.3). По трассе автодорожного тон~еля Хатлон были обнаружены 13 разломов, некоторые нз них были определены по картам и аэрофотоснимкам, которые име~от поверхностный эффект„например разлом Кавдон (Шорак) (рис. 1.4). Забой автодорожного тоннеля Хатлон в слабых трещнноватых породах разрабатывался под защитой опережающих анкеров в виде трубчатых перфорированных злементов длиной 4,5 м и диаметром 42 мм в сводовой части под углом 10-20' ~рис. 1,5). Нагнетали раствор через перфорированные элементы, а затем ставилн податливые металлические арки в виде двутавра №20 с шагом 0,70 м; далее по своду и стенам Рис. 1.19.

Х~~ноло~ичес~й~ с~~~.ии ~икр~~0ния ф~~:нни~ВО~О ииссиВи фибр~~~.~исоа.ии 3.7емейизими: 1 — бЯРО6ой ж~~жжУЙ", 2 — Обдилки Рюйн8.7Я, '3 — фиьер~лйсОВые ИРМИЯ"МЩУ Э.7СМСНРНИ; 8- ГЛУОИНИ ЗЙХОдКИ; 1 - дЛИНй ЗОНЫ ИМИ/ЖИЙХНИЯ Наиболыпее распространение получили трубчатые ~лемеиты~ со слелу~о~цими геометрическими параметрами: диаметр 40-60 мм, юлщииа стенки 10 мм, длина 15-25 м, пяотиост~ распределения по плоскости З~бо~ 0,35-0,50 ед,/м', перекрытие ~лемеитов соседник за~одок 5-6 м ~24, 52~.

Фибркяасовые армируиицие ~лемеиты примеия~от как Отдел~но при закреплении забоя тоннеля, так и испол~зуил ик В ~~Ч~~ТВ~ Опере®аиицей крепи. Ик так~ке исполВ~~~ОТ В сочетании с Опережавицей крепыо из анкеров, ~кранов из труб, бетонны~ сводов, ~>унта закреияеиио$'О струйной цемеипщей. В настоящее Время рядом компаний (ХЫ-Ваг, ВЯ 13пде~фтоопд, и др.) разработаны новые Высокопрочиые сплой~иые и пусотелые (трубчатые) армируиицие ~лемеиты различной Формы из сиитетическик материалов иа Осиойе стеклОВОлокна, Обеспечивающие ииъекциоииое упрочнеиие щ~итов и деГко рааруща1ощиеся при проходке. В пос~едние Годь~ с развитием компьютерньГК текнолОГий при исследовании напря~кенно-деформированнОГО ~~с~ОЯни~ (НДС) породнОГО массива, ОкябкающеГО ТОннель, применяют преим~ицественно численньГе метОды расчета.

При исследовании НДС неоднородноГО массива, состоя~цеГО иа слоев разнОЙ ЖесТКОсти или дислокации, или при наличии В ник слоя~ныл нелинейнь~к связей между характеристиками системы, а также Вне%них и Внутренниж случайных факторов,, анзлитическик реГиений нс суФествует, В сВЯЗН с ~тим для кОличественнОГО анализа и ре$пения задач, не имеющих стрОГОГО знзлитическОГО решенпя, применяют численнОе имитзциОИИОе мОделировзние. 'также моделирование и~ее~ следую~цие преимуГцествз: Возмо~кность синтеза сло~кной системьз нз ОснОВе знаний законов поведения ее ълементов, учет дискретнОГО характера функционирования элементов„учет деЙствия случайнык факторов, ВысоКЗЯ адекватность имитационнык моделей тзк как ик структура бли~кз к функциональной и ЛОГическОЙ структурам моделируемьГк явлений и систем, Возможность комплекснОГО НО ледОВзния различньи альтернатив системы на мно~ксстве модельнь~~ рсалиаапий ее функцнонирования, 'Г,е. проведение статических экспериментов.