Файл: Мостков, В. М. Подземные сооружения большого сечения.pdf

1.5 млн. м3. Сооружение представляет собой 10 камер объемом от 70 тыс. до 180 тыс. м3, объединенных в три группы и расположенных

впрочных гранитах и гнейсах.

Вкаждой группе резервуары располагаются параллельно друг другу при ширине целика 20—25 м. В первой группе площадь попе­ речного сечения камер равна 840 м2, ширина 14—18 м и высота 22 м.

В остальных группах площадь составляет 440 м2, ширина 12—18 м и высота 30 м. Длина камер меняется от 170 до 400 м. Камеры остав­ лены без облицовки, дно их расположено примерно на 30 м ниже уровня моря.

Характерная схема нефтехранилища из общего комплекса пока­ зана ла рис. 8. Наибольший интерес представляет группа, состоя­ щая из четырех камер длиной по 400 м, объемом по 180 тыс. м8. Соединение камер с поверхностью происходит по транспортным тун­ нелям общей длиной 1400 м и шириной 8 м, пройденных к различ­ ным горизонтам разработки камер, и по ряду шахтных стволов общим

На рис. 9 показана зависимость стоимости строительства этих камер от их объема. Как следует из графика, стоимость разра­ ботки 1 м3 крепкой скальной породы при емкости резервуара более 30 тыс. м3 составляет всего 20—30 финских марок (5—8 долл.) за 1 м3.

Там же в Порвоо в 1970 г. приступили к строительству системы туннелей большого сечения общей длиной около 10 км для водо­ снабжения ряда заводов, включая нефтеочистительный.

Система нефтехранилищ и складов, представляющих собой группы параллельных камер большого сечения, достаточна распространена в США, Норвегии, Алжире и других странах, однако, подземный комплекс в Порвоо является наиболее значительным.

Различного типа хранилища устраивают в соляных отложениях. Выработки большого сечения создают при этом методом выщелачи­ вания или буровзрывным способом [17, 18]. Интересен пример использования комплекса крупных выработок в отложениях камен­ ной соли для захоронения радиоактивных отходов в США: в камерах длиной 90 м и пролетом 15 м запаянные контейнеры диаметром до 60 см и длиной 3 м с отходами закладывают в скважины, пробу­ ренные в почве.

Оригинальное решение использования крупных выработок, рас­ положенных в соляных пластах на глубине 200 м, найдено в пос. Солотвино Закарпатской области. В этих выработках размещена лечебница для больных бронхиальной астмой. Установлено, что микроклимат соляных шахт благотворно действует на больных, которые находятся в выработках по 7—12 ч в день. Курс лечения длится 280—300 ч.

Объекты оборонного назначения. В работах [41, 46, 50 и др.]

приведены многочисленные примеры применения за рубежом

29

3 2

Pr.e. 8. Схема подземного нефтехранилища:

1 — подземный резервуар; 2 — сброс воды; 3 — сырая нефть

выработок большого сечения, используемых для подземных заводов различного назначения, баз для атомных подводных лодок, складов для горюче-смазочных материалов, оружия, боеприпасов и других предметов, комплексов для размещения межконтинентальных ракет, подземных бомбоубежищ, вмещающих до 20 тысяч человек, противо­ атомных бункеров, фортификационных систем и др.

30

Глава II

Конструкции выработок большого сечения

§ 3. Давление скальных пород на подземные конструкции

Для оценки геологических условий, характерных для залегания подземных выработок большого поперечного сечения, проанализи­ ровано 83 объекта, построенных в последние годы в различных породах. Площадь выработок составляет 100 м2 и более.

Как выяснилось при этом, 95% сооружений оказались располо­ женными в скальных породах. Наибольшее распространение имеют сооружения в коренных глубинных излившихся и метаморфических породах, основными из которых являются граниты и гнейсы (31%), сланцы (12%), а также амфиболиты, диориты, порфириты, туфы (до

не было установлено, однако в описании отмечено, что они являются скальными различной крепости (прочность пород на сжатие более

400 кгс/см2).

Строгий теоретический расчет давления скальных пород на крепь подземных сооружений большого поперечного сечения затруднен, поскольку с увеличением периметра выработки значительно возра­ стает значение местных перемещений породы и крепей, связанных с отдельными вывалами, с выходом подземных вод по трещинам и другими локальными явлениями. Давление скальных пород на крепь выработок большого сечения будем определять приближенно, исходя из следующих предпосылок:

давление на крепь оказывают отдельные вывалы породы, воз­ никающие вследствие структурно-геологических особенностей сла­ гающего массива (вывалы происходят по трещинам различных

генетических типов); давление на крепь оказывают породы над выработкой, ослаблен­

ные в результате образования трещин, вызванных перераспределе­ нием и концентрацией напряжений после раскрытия выработки, а также вследствие взрывных работ. Зона ослабленных пород над выработкой (нарушенная зона) отслаивается от горного массива

32

и стремится переместиться в сторону выработки. Этому препятствует сцепление породы, при недостаточной величине которого вступает в работу крепь, воспринимающая усилия от веса породы в пределах ослабленной (нарушенной) зоны.

Расчет по вывалам. Наиболее вероятно образование локальных вывалов в переслаивающихся, выветривающихся, тонкослоистых породах крепких и средней крепости, имеющих четко выраженные трещины напластования с прослоями из глинки или брекчии трения, особенно в условиях обводненности горного массива, а главным образом в зонах тектонических нарушений. Односторонние вывалы возможны при направлении выработок по простиранию пород или под острым углом к нему (примерно до 20°) Детальный анализ причин и размеров вывалов в трещиноватых породах дан в работах

[49, 54, 68 и др.].

Размеры возможных вывалов увеличиваются при пологом залега­ нии пластов, в зонах влияния разломов, в контактно-метаморфи­ ческих зонах, в которых порода, как правило, ослаблена и нарушена до состояния разборной скалы, при наличии блочности и сильной трещиноватости пород, а также при увеличении пролета выра­ ботки.

Вывалы могут происходить не только в процессе проходки выра­ ботки, но и при эксплуатации сооружения. Причинами таких «запоз­ далых» вывалов являются постепенный размыв материала, заполня­ ющего трещины, внезапные сейсмические воздействия и др. В том случае, если выработка закреплена, вывал может оказать давление на крепь в наиболее невыгодном месте по условиям работы кон­ струкции. Такой вывал вызовет резкое перераспределение усилий в крепи, что может привести к ее нарушению.

Чаще всего вывалы имеют форму, приближающуюся к треуголь­ ной с вершиной в замке свода. Ширина вывала составляет от Ѵ4 до целого пролета и больше, а минимальная ширина — примерно 3 м. Имеется ряд исследований, позволяющих определить глубину воз­ можного вывала (Терцаги, Стини и др.). Исследования основаны на натурных наблюдениях, проведенных, как правило, в туннелях пролетом не более 8 м. Использование этих данных для вырабо­ ток большего пролета приводит к ошибке в результатах на 50%

иболее, поэтому распространение существующих рекомендаций для крупных подземных сооружений представляется несколько услов­ ным и неоправданным.

При проектировании железнодорожных, автодорожных туннелей

иметрополитенов широко распространена теория горного давления М. М. Протодьяконова. По этой теории над выработкой при про­ ходке образуется вывал, верхняя граница которого носит название свода давления и имеет параболическое очертание. Для больших пролетов выработок в крепких породах результаты по этой теории часто не совпадают с практикой, поэтому для гидротехнических туннелей применение формул М. М. Протодьяконова ограничено

пролетами до 6 м и породами не выше средней крепости.