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

На рис. 10 показана зависимость высоты вывала породы над вы­ работкой от коэффициента крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова и при различных диаметрах туннеля. Можно заме­ тить, что в крепких породах (/ > 10) влияние крепости породы на величину вывала для одного и того же диаметра выработки почти отсутствует, при этом ни трещиноватость, ни блочность породы не учитываются. Это обстоятельство в значительной мере снижает достоверность расчетов по формулам М. М. Протодьяконова для

Рис. 10. Зависимость высоты вывала породы от коэффициента крепости пород по шкале проф. М. М. Протодья. конова при диаметре туннеля:

і — 15 м; 2 — 10 м; 3 — 5 м

крепких пород. В этих породах фактические размеры вывалов при­ мерно в 2 раза выше, чем по графику, приведенному на рис. 10.

С целью оценки размеров вывалов в наиболее характерных пе­ реслаивающихся породах крепких и средней крепости (песчаники и алевролиты) с прослоями из глинки и брекчии трения проведен анализ вывалов, образовавшихся в ходе строительства туннелей про­

взрыва зарядов в забое.

Анализ вида кривых, ограничивающих свод обрушения, позво­ лил установить, что с наименьшим отклонением от натурных данных

где р — расстояние от центра окружности свода выработки до гра­ ницы свода обрушения, м;

R о — радиус свода выработки, м;

ф— угол между горизонталью и радиусом-вектором к опреде­ ляемой точке, рад.

Параметр т должен определяться на стадии рабочих чертежей в зависимости от характеристик породы (трещиноватость, крепость, обводненность и др.) на основании статистической обработки натур­ ных наблюдений в процессе строительства. Обработка 45 вывалов

34

Таблица 10

Рис. 11. Характерные вывалы породы при проходке выработок большого сечения:

1 — наружный контур крепи; 2 — фактическое очертание свода обрушения; 3 — пропластки слабых пород

позволяет рекомендовать принимать параметр т на стадии проект­ ного задания по табл. 11 для пород, в которых возможны вывалы.

Проверка полученной формулы, например, для пород VIII кате­ гории дает хорошую сходимость результатов натурных измерений и вычисленных значений р (табл. 12).

Таблица И

Категория Характеристика породы породы Параметр т

по СНиП

Наибольшая высота вывала (глубина нарушенной зоны) hH опре­

где а о — центральный угол свода выработки, получаем

= Р(і|з= ü ) ^о>

или

По формуле (3) получена табл. 13, позволяющая определить п г Глубина зоны нарушенных пород вокруг выработки, необходи­ мая для расчета нагрузок на крепь по второй исходной предпосылке (нарушенная зона), может быть определена двумя способами в зави­ симости от характеристик горного массива. В однородных слаботре­ щиноватых породах (VIII категории и выше по СНиП) можно воспользоваться решениями теории упругости, в остальных же случаях целесообразно применить решения смешанной — упруго­

пластической задачи.

Рис. 12. Расчетная схема к образова­ нию вывала породы над выработкой:

1 — наружный проектный контур крепи;

2 — теоретическое очертание свода об­ рушения;

3— расчетный вывал породы (свод об­ рушения)

Таблица 13

где Рв — вертикальное давление на границе, принимаемое равным

г — расстояние от центра выработки до рассматриваемой точки;

37

Ѳ — угол между радиусом-вектором г и вертикальным диа­ метром выработки;

к — коэффициент бокового распора, равный отношению гори­

зонтального давления к вертикальному; в свою очередь, для массива имеем

ц — коэффициент Пуассона.

Для к = 0 уравнение (4) превращается в решение задачи Кирша.

Рис. 13. Зависимость относительного

R

радиуса нарушенной зоны —— от числа

Пуассона —

Н

Глубина нарушенной зоны может быть условно определена как равная высоте области растягивающих напряжений в породе над верхним сечением свода выработки. При таком подходе глубина нарушенной зоны оказывается несколько завышенной, что может быть оправдано неточностью в определении упругих характеристик горного массива. Погрешность идет в запас прочности сооружения.

Используя уравнение (4) для определения нормальных танген­ циальных напряжений ot в массиве вокруг выработки, зададим

нарушенной зоны, т. е. области между растягивающими и сжима­

38