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: 198

Скачиваний: 0

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

При известных значениях р 0 и р 2 толщина бетонного слоя и необ­ ходимая площадь сечения тюбингов может быть определена по номограмме (рис. 94).

Применение двухслойной крепи позволяет повысить ее несущую способность за счет более рационального использования материала. Наиболее ответственной с точки зрения разрушения является работа

 

P o l * и

Рг/Р и

 

0,06-Л

г 0,030

 

 

-0,025

 

0,0k-

- 0,020

Рис. 94. Номограмма для опре­

 

 

деления толщины слоя бетона

 

 

и выбора чугунных тюбингов

„ п,

 

(по площади меридионального

-0,015

сечения)

и>ио

 

 

0,02-

- 0,010

 

0,01-

-0,005

 

о -*

и0

внутренней части крепи, примыкающей к внутренней поверхности. Напротив, часть крепи, вблизи поверхности контакта ее с породами находится в более благоприятных условиях объемного напряжен­ ного состояния. Двухслойная конструкция позволяет применить для внутреннего слоя более прочный материал, а для наружного — менее прочный.

Представляют интерес конструкции крепи, состоящие из бетона и тонкой стальной оболочки. Стальная оболочка на внешней поверх­ ности улучшает работу крепи при неравномерных нагрузках, так как существенно снижает степень неравномерности нагрузок при передаче их на слой бетона. Внутренняя стальная оболочка повы­ шает несущую способность бетона, переводя его работу из плоского в объемное напряженное состояние.

Г л а в а VII

РАСЧЕТ МНОГОСЛОЙНОЙ КРЕПИ ВЫРАБОТОК КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

§ 28. РАСЧЕТ ТРЕХСЛОЙНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ КРЕПИ

Расчет трехслойной комбинированной (сталебетонной) крепи строится на тех же принципах, что и расчет двухслойной крепи.

Трехслойная крепь выполняется, как известно, из двух концен­ трических стальных цилиндров — оболочек, пространство между которыми заполнено бетоном, прочно связанным с этими оболочками (рис. 95, табл. 30). Бетонное заполнение находится в условиях объемного напряженного состояния, что увеличивает его сопротивле­ ние и деформативную способность, а стало быть, и несущую способ­

ность крепи в целом.

Т а б л и ц а 3021*

 

 

 

 

Толщина слоев,

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

ю

 

 

 

 

 

Шахта, ствол

я», м

 

 

?н

Е

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

di

d2

d3

о

£

£

S

£

£

 

 

 

 

ы

«Вульфен»,

№

1

3,65

1,00

63,0

1,00

7,0

3,66

4,29

0,003

0,17

0,003

 

 

 

3,65

3,50

60,0

3,50

7,0

3,68

4,28

0,010

0,16

0,010

«Беатрикс»,

№

1

5,81

0,75

48,0

0,75

9,0

5,82

6,30

0,001

0,08

0,001

 

 

 

5,60

2,60

56,0

0,90

9,0

5,63

6,19

0,005

0,10

0,002

 

 

 

5,60

2,65

55,0

2,65

9,0

5,63

6,18

0,005

0,10

0,005

РТБ-2,08

 

 

0,79

0,80

10,4

0,80

6,6

0,80

0,90

0,010

0,13

0,010

Наиболее неблагоприятными являются условия работы внутрен­ него слоя крепи, а также примыкающей к нему части бетонного заполнения. Можно представить себе два варианта начала разру­ шения крепи:

1) потеря устойчивости тонкой стальной оболочки, вследствие чего контактирующая с ней часть слоя бетона переходит из объемного

в

плоское напряженное

состояние

и разрушается;

контакте

с

2) разрушение и чрезмерная деформация бетона на

внутренней стальной

оболочкой,

что может привести

к потере

206

устойчивости этой оболочки и деформации всей крепи. О таком характере разрушения свидетельствуют результаты исследования

работы трехслойной

крепи, выполненные на

моделях в

ИГД

им. А. А. Скочинского под руководством Г. И. Маньковского.

 

Расчет

трехслойной крепи должен включать в

себя расчет внут­

реннего стального слоя на прочность и устойчивость, а также

расчет

бетонного

 

заполнения

 

на

 

 

прочность. Внешняя стальная

 

 

оболочка

находится

в

наи­

 

 

более

благоприятных

 

усло­

 

 

виях

объемного

напряжен­

 

 

ного

состояния,

поэтому

ее

 

 

разрушение или потеря устой­

 

 

чивости

могут

наступить

 

 

лишь

на

последней

стадии

 

 

разрушения

крепи.

Расчет­

 

 

ные нагрузки на крепь при­

 

 

нимаем в виде (24.13).

слоя

 

 

Расчет

внутреннего

 

 

может производиться как рас­

 

 

чет монолитной

(однослой­

 

 

ной)

крепи

(см.

гл. VI)

по

 

 

известным

 

нагрузкам

 

(см.

 

 

рис. 95):

 

 

 

 

 

 

 

 

Р(1) = Ро1} + P2Vcos 2Ѳ; ^28

=ЗІП 2Ѳ.

Рис. 95. Расчетная схема трехслойной комбини рованной сталебетонной крепи

Согласно § 19, эти нагрузки определяются выражениями:

 

 

 

р Г = р №

и;

 

 

 

 

№ =

+

 

 

 

(28.2)

 

 

„(1)

_ „(2)2Z(1)_X

n(2)lZ(l)

 

 

 

 

42

— Ч2

n-qq

Pi ^qp ?

 

 

где коэффициенты

К \ ' ' ,

К р / , , K q){

j ,

,

K f y

характеризуют

взаимодействие бетона с внутренней стальной оболочкой.

Нагрузки р(02>, р(22),

qf', действующие на бетонное заполнение,

в свою очередь, связаны

с нагрузками на крепь

зависимостями:

 

 

 

Р(о2>= Р0К ^;

 

 

 

 

 

Р12и =РъК% + д%К%;

 

(28.3)

 

 

q ? y = Ч г К $ - і - р 2К $ ,

 

 

где коэффициенты K

f \

К % ,

, К (Ц ,

K f ö

харак тери зую т взаи ­

м одействие внеш ней

стальной

оболочки с

бетонны м заполнением .

207

Подставляя

выражения

(28.3) в

(28.2), получим:

 

 

Р(о1)-р<Д0г,^

2);

Ь^(2)

 

р У

{ К % К $

К $ К % ) Г q -2 ( К $ К $

 

л рчл ррЛ

(28.4)

№ == д2 (К№к%> г к % к % ) + Рг {к $ к ™

ѵ-ііі

l\qp i'-qq )■

 

Таким образом, для расчета трехслойной крепи необходимо определить десять коэффициентов, характеризующих передачу на­ грузок от одного слоя к другому. Зная контактные напряжения р{і),

qw и рп \

q(1), можно произвести расчет крепи на основании выра­

жений, полученных в гл. V и VI.

крепи следующий:

Порядок

расчета трехслойной

на основании конструктивных

соображений принимаются раз­

меры и материал (соотношение модулей упругости) слоев крепи; определяются коэффициенты передачи нагрузок и контактные

напряжения; производится расчет внутренней стальной оболочки на проч­

ность и устойчивость; на основании расчета в первоначальный проект вносятся при

необходимости коррективы и производится повторный расчет коэф­ фициентов передачи нагрузок и контактных напряжений;

производится проверка прочности бетонного заполнения и опре­

деление необходимой марки бетона;

контактов между слоями

производится

проверка прочности

и расчет необходимых связей.

 

Расчет коэффициентов передачи нагрузок должен быть возможно

более простым.

передачи нагрузок.

Выражения для определения

Коэффициенты

коэффициентов передачи нагрузок через внешнюю стальную обо­ лочку на бетонное заполнение получим на основании выражений

(19.12) и (19.14):

ЛѴ0(2)

Es

 

 

 

(28.5)

 

 

(2І+1)+

-гРІ

 

-зо д

 

 

 

 

Е 2

 

 

 

 

 

 

fr-C2) _

Р У -

РУ .

 

(28.6)

 

 

pp

a"ß' — a'ß"

’

 

 

 

 

 

 

 

pq ~

ß "6 '-ß 'ö " .

 

(28.7)

 

 

a 'ß '- a 'ß "

*

 

 

 

 

 

 

 

2)

OCÖ

(XÖ

 

 

(28.8)

 

 

qq — a"ß' —a'ß"

’

 

 

 

 

 

 

 

/Щ2) _ а'у”-а"у'

 

 

(28.9)

где

 

qp

a"ß' —a'ß"

’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«* “ 2(4 ^ l)3-

4

(4 - l)3 +

( - ^ b f ) 3 [2

(cf -l l)*-r i

2

( c3

—

2

[Ä p p - ( 3 4 - p 2 c ! ■!- 3 ) —

K f y c l

( 3 c | - 1)];

 

208

 

 

а —cö —3 4

9с| + 1 —

3

(4 — I)3

 

 

 

■г _ 1 \ з

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Еі

 

 

 

 

r s

 

 

 

( <1-1 V

l-3 c 5 -L 9 c t

 

4

(cs—i)a"

^

Ея

\ і - 1

)

 

L3

 

 

 

■2 [AT“ »(c* +

3) — 2AT*“ cll;

 

 

 

ß' ■= 4

-

3 4

- 9 4 -|~ 1 -

 

1 (4

-

1)3 -r

 

 

E-2 I <1-1 V

1 -

34

94

 

c \

‘

 

(4

l)3

 

Е я

U l - 1

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 [tf<y (34 +

2 4 ;

3) -

K ™

C \

(34 f

1)1;

ß" = 2 (4 - 34 -! 3 4 - i) - 2- (4 - 1)3 4-

Коэффициенты передачи нагрузок через слой бетона на внутрен­ нюю стальную оболочку определяются по формулам (24.3)—(24.5). */$£Несуіцая способность кренн. Несущая способность трехслойной крепи определяется прочностью бетонного слоя и при прочной связи крепи с породами характеризуется выражением

 

 

Р0К

 

 

24 - П »

(4+1)

l +

siiicp

 

+

 

 

 

 

 

 

-1

1 — sin ф

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-■Pz {

( і 1

1)2

і т а

-4- 2K

% ) 4с|(с| -

1) -

(4 6 4

-г 1) ( К % К “ > +

 

 

 

 

 

■

9 1? ( 2 ) 1 7 (1 )

■ 9 J ? ( 2 ) I f d ) J_ j ? ( 2 ) J ? ( l ) \ _L

 

 

 

 

 

 

-] ^ i ^ - p q l Y p p

I

^ i Y p q i Y q q

, l Y q p i Y p q )

 

,

 

2 (4

+

2 4

-

1

2

 

-f

-Г K™K$

 

■2K% Km

 

 

 

 

) (

 

 

 

 

pqt'-qp П

sincp / Z Z ( 2 , ^

( 1 ) _

9 / ^ ( 2 ) I f U )

I ? Z f C 2 )

I Z ( 1 )

! ^ ( 2 ) Z Z

Q

) \ 1

Й ., (28.10)

1 —sin Ф \П-ррЛ-рр ^

pq Л

pp Т '

 

Л -qp I\pq ) ?

где ф — угол

 

внутреннего

трения бетона.

 

 

 

На основании этого выражения можно построить паспорт несущей способности трехслойной крепи по допускаемым сжимающим напря-

14 Заказ 650

209

Смотрите также файлы