Файл: Булычев, Н. С. Расчет крепи капитальных горных выработок.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 199

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

V -

oi

w

1,0-

§ 26. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДВУХСЛОЙНОЙ КРЕПИ

Расчет крепи, состоящей из бетона и тонкой стальной оболочки. Учитывая специфичность крепи такой конструкции, а именно опре­ деленность механических свойств материалов, а также соотношение толщин слоев, можно для нее построить упрощенную методику рас­

чета.

Внешняя стальная оболочка. Несущая способность крепи с внеш­ ней стальной оболочкой определяется прочностью бетонного слоя. С достаточной степенью точности параметры паспорта несущей спо­ собности крепи (см. рис. 89) могут быть определены по приближенным формулам:

А і = А 0 У Too (1 — l,lm 1) /?и;

(26. 1)

ВХ= Во 4 ~ ~ »г, (1,6 —30тю,)#и,

где А о и В 0 — параметры паспорта несущей способности бетонного слоя, рассматриваемого как однослойная бетонная крепь:

a 0= r A 2с\ = Я и -у "(2 —3щ + 'ші);

 

 

 

( 26. 2)

В

— А

 

 

п о — о Л 0‘

 

 

Выражения

(26.1) получены для

случая прочной связи

крепи

и пород при нагрузках на крепь вида (24.13).

 

При известных значениях величин р 0 и р 2 и расчетного

сопро­

тивления бетона Я и толщина слоев

крепи может быть определена

по номограмме

(рис. 92).

 

 

Относительные толщины слоев т 1 жт 2 выбираются из множества значений, которые получаются на сетке номограммы пересечением ее прямой, соединяющей точки p 0J R „ и р 2/ Я и на боковых шкалах. Полученные таким образом толщины будут соответствовать условию рационального использования прочности бетонного слоя.

Внутренняя стальная оболочка. При такой конструкции крепи возможна потеря устойчивости стальной оболочки. Поэтому обяза­ тельна ее проверка на устойчивость (см. § 17) и при необходимости —

принятие

конструктивных

мер, обеспечивающих связь оболочки

с бетоном

и их совместную

работу.

Если внутренняя стальная оболочка устойчива, то несущая спо­ собность крепи определяется прочностью бетонного слоя. Параметры паспорта несущей способности крепи могут быть определены по

приближенным формулам:

 

 

А2, = Ао+ 20Ди^ і ( " V f 1 0 ^ +0,04

;

V

с . * '

(28.3)

В2 = В0-Lя иТОі ГЮООпц + 1 ,8 ± І. J .

200

 

P jR*

PzlRи

 

 

F

 

 

-0,10

 

 

-0,08

Рис. 92. Номограмма для определе­

 

ния относительных толщин

слоев

 

двухслойной крепи, состоящей из

-0,06

бетона и тонкой внешней стальной

оболочки

 

 

 

0,05-

-0,0*

 

 

-0,02

 

О

 

Poll?И

Pz/ R.

 

0,15

0,03

 

 

 

- 0,02

Рис. 93. Номограмма для определе­ ния относительных толщин слоев двухслойной крепи, состоящей из бетона и тонкой внутренней сталь­ ной оболочки

0,05-

- 0,01

 

0 Л

*-О

201

Здесь Ад и Вд — параметры паспорта несущей способности бе­

тонного слоя (26.2).

При известных значениях р 0 и р 2 и расчетном сопротивлении бетона толщина слоев крепи может быть определена по номограмме

(рис. 93).

Для оценки эффекта включения в конструкцию крепи тонкостен­ ной стальной оболочки в табл. 29 дан сравнительный расчет пара­ метров паспортов несущей способности трех различных видов крепи. Из таблицы следует, что тонкая стальная оболочка существенно повышает способность крепи воспринимать неравномерные нагрузки.

В условиях примера при d 2 =

0,005 R x параметр В увеличивается

примерно в 2

раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 29

1-й слой

 

2-й слой

А/Ни

в /н и

материал

пи

материал

ТА2

 

 

Бетон

0,20

Сталь

0,005

0,152

0,076

Бетон

0,20

0,190

0,156

Сталь

0,005

Бетон

0,20

0,222

0,146

Если внутренний слой крепи в виде тонкостенной стальной оболочки испытывает давление воды, фильтрующейся через наруж­ ный бетонный слой, то расчет крепи производится в следующем порядке:

1) разрабатывается конструкция крепи и принимается толщина слоев на основании конструктивных и технологических соображений; 2) определяются величины W и а по номограммам (см. рис. 90

и91);

3)определяется расчетная характеристика нагрузок р 0 + а р в;

4)определяются расчетные относительные толщины слоев по номограмме (см. рис. 93);

5)по расчетным толщинам слоев вновь определяются величины ТЕ и а по номограммам (см. рис. 90 и 91) и определяется расчетная

характеристика нагрузок р 0 ~\~арв; 6) сравниваются расчетные характеристики нагрузок по пунктам

3 и 5; если последняя характеристика меньше предыдущей, то при­ нимаются толщины слоев по пункту 4; если это условие не выпол­ няется, то весь расчет повторяется.

Расчет крепи из железобетонных колец с внешним бетонным заполнением

Несущая способность такой крепи определяется прочностью внутреннего железобетонного кольца. Параметры паспорта несущей

202

способности крепи при прочной связи ее с породами могут быть определены по приближенным формулам:

Лх = Л0 0,08Яит2 G.,

£ і_

8 (2т1 - т2)

 

«1

~~ Gj

(26,-

5 Х= ІѴ г 1

(

g2

 

1

, 2тх--1),

где А о и В о определяются

формулами

(26.2).

При заданных значениях характеристик нагрузок р 0 и р 2, изве­

стном отношении модулей деформации материалов слоев ^

и извест-

С-1

 

ных величинах т г и і?„ толщина железобетонного слоя может быть определена из уравнения

Л і ( А - і ) = “

Я і.

(26.0)

§ 27. РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАННО!!

 

ДВУХСЛОЙНОЙ КРЕПИ,

СОСТОЯЩЕЙ

 

ИЗ БЕТОНА II ЧУГУННЫХ ТЮБИНГОВ

 

Такая крепь часто применяется в вертикальных шахтных ство­ лах в тяжелых горно-геологических условиях. По-видимому, впер­

вые комбинированная чугунно-бетонная крепь была

применена

в 1855 г.

в

стволах Хиберния I

и II.

расчетных

Как и

в

рассмотренных выше

случаях, в качестве

примем нагрузки (24.13). В результате взаимодействия бетонного слоя с тюбинговым последний будет испытывать нагрузки (24.2) при к — 2. Для определения коэффициентов передачи нагрузок через слой бетона на чугунные тюбинги воспользуемся выражениями для радиальных и тангенциальных перемещений внутреннего кон­

тура

бетонного

слоя

 

(18.46),

(18.51):

 

 

 

 

R

 

[р0с\ («2 -f-1) — р'0(х2— 1 ■2с|)];

(27.1)

 

0

4<?2 (со — 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 2д24 (34 - 24 - 3 ) - 2q A (4 - 3 ) -

 

 

- 2рш‘ (4 -

1)»-

 

q’ (4 +

9 4 - 3 4 4-1)1);

 

v2 *

R (x2 +

1)

{2/j.24

(3c|

4- l) — 4g24 —p '2(4 + 94 — З4 4-1)4-

12G2 ( 4 - 1 ) 3

 

 

 

 

2?; ( 4 - 3 4 - 3 4 - 1 ) }

(27.2)

и перемещений тюбингового

 

кольца

(15.32):

 

 

 

 

 

 

ио

РрД 2 .

(27.3)

 

 

 

 

 

EF

’

 

_

№

I

 

 

 

 

 

 

 

112 ~

Ш І

I.

 

 

 

 

 

 

 

V.

Ri

 

 

 

 

 

 

(27,4)

 

Ш І

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

203

Приравнивая перемещения внутреннего контура бетонного кольца и тюбингового кольца, получим коэффициенты передачи нагрузок:

 

А'

= _______ f|(X2 + 1)_______

.

(27.5)

 

 

(С* - 1 ) і ^ . + (х2- 1 | 2г|) ’

 

К,

_2_

|m | -f- С m2(l

r 3,5m2)—

}і

 

РР '

А

 

 

 

 

 

К

м * *

* т { т 2 ^ ^ 3 ,5 т ^ _ 8 Т й *

} ’

(27.6)

Kq p —- ^ { п г 2(1 - 3,5т2) - 2 - ^ - } ;

 

А,9?

1 mi - С I т 2 (1 f

2,5m2) — 2

}’

 

где

 

 

 

С = ß3G27»|(2+ 3m2)

 

Д= 2 [ml (1 + 2С) + ЗС (2 4- С) Т

 

 

 

 

FR2

 

3 £ / (х2+ 1 )

 

Несущая способность комбинированной чугунно-бетонной крепи определяется прочностью чугунных тюбингов. Силовые факторы в тюбинговом кольце находятся из выражений:

М =

-

R ~cos 2Ѳ

(2_P2 Qi)’

 

6

 

 

 

w 2

(27.7)

N ^ R

 

cos 2Ѳ

 

 

 

P o ---------- 3—

(Pa — 2^a)

 

Максимальные нормальные напряжения, действующие в полках тюбингового кольца, составляют

• - т ( і ' - - w ) i T 7 = r + f '

( 2 7 '8 )

гДе Увн — расстояние от нейтральной оси до внутреннего края тюбинга.

Окончательно несущая способность комбинированной крепи опре­

деляется

выражением

 

 

 

Р р к О I

Р2

R 2

(увн + 7 ^ ) [2 (А№ і - 2Kpq) - Kqp-

2Kqq)

F "Г" 6

/ ( Л - Ув н )

 

 

 

 

+

- f [Kpp -f 2Kpq- 2 (Kqp-| - 2Kqq)]

m.oRи

(27.9)

 

“ ff

 

 

 

 

 

Параметры паспорта несущей способности могут быть также опре­ делены по приближенным формулам:

А - 1007?и (—0,49m2 -f 0,994) + 20,3т, + 0,386 ;

В = 1007?и (0,923 - 1,15т2) JL+ 10.14т 2 - 0,475_ . (27.10)

204

Смотрите также файлы