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: 164

Скачиваний: 0

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

+ 2,25

2E I

(1 + kt?) +

0,911 -Jrrf (1 + 2Q + 0,454 ^2E I (2 + Q +

+ 0,537-

E I

0,35'El

—PzR

° ’318-b? 7-(1 + ü + 0,407 + ( 1

+ kQ

° '162 Ш (‘ + 1) +1.57 w

(1 + CT + 0,44 J E (1 + 2£) +

 

 

 

 

2EI

 

2EI

 

 

f

0,361 MM

(2 . Щ + 0,427 köIJ

+ 0,35 - g ,

(40.17)

получим формулу для перемещений F4:

 

 

 

F4 - -

2.5/+Ш

 

E I

[2,35 + 2,65к? -

0,37Ң3 ■

 

 

 

- П 0 +

И.28-/.(1 /,+)].

 

(40.18)

Аналогично

определяется свободный член

для

нормальной силы

в узле 4:

 

£(*> = 0,986р0Я + 0,346р2й,

 

(40.19)

 

 

 

и величина

этой силы

 

 

 

 

 

 

 

 

Х4 = —R (0,986р0 J - 0,346р2).

 

(40.20)

Для проверки правильности определения Х4 служит условие 2 Х г = = 0. Это условие удовлетворяется (см. табл. 49).

Для определения перемещений в узле 2 воспользуемся форму­

лой

 

 

 

 

 

 

Р2 = T T * S f* (Р0+ Р0) + ТТ * Т \ + Р 2.

 

(40.21)

Здесь

 

 

 

 

 

 

1

0

—1,817

t u x

t ü Y

tuM

 

0

1

0,757

t v x

t v Y

tvM

 

управ^лев _ 0

0

1

t<fX

t<fY

t<pM

(40.22)

0

0

0

1

0

0

 

0

0

0

0

1

0

 

0

0

0

— 0,831önp

0,555önp

0

 

 

73

1 .

+ Щ

tux = 0,962 - ^ ( 1 + 0 - 0 ,3 4 6 ^ ( 1

-L 0,69 4

(1 + 1) + 0,815 - 4 ( 2 + кI* + 2£);

tuY — —0,191

(1 + 0 — 0,651

(1 +

0,46 (.£y (1 + 0 —'

 

— 0,162

(2 + &£2 + 20;

 

19*

291

 

 

іим — —0,981

könpl

(2 + 0 -0 ,8 3 1

könpl '

 

 

2ЁІ

~ËT~’

 

 

tvx = -0,191 -g| r

(1 + 0 -

0.651 -jL. (1 + A£) _

 

 

-0 ,4 6 J L - d +

l ) - 0,545-J j - (2 +

+ 20;

 

 

tvr - 0,038 ^

(1 + Ö -1 ,6 5 -Lr (1 + *0 +

 

 

0,308

(1 + 0 + 0 , 1 0 8 ^ ( 2 + AS* + 20;

 

 

Wm = 0,195

 

(2

0 4- 0,555

^jjsL ;

 

 

Hx = - 1 ,8 1 - Ц

(1 г К 2) - 0,981 - Ц ;

 

 

Иг -

0,75

 

(1

г АО) + 0,195 - Ц .

 

Перемещения узла 2 определяется из выражений:

 

 

U 2 ~ U 0 — l,81cp0Z +

Y 0t u Y Ь g 2U)',(

(40.23)

 

М4: ,0,75А(н

>•„/,, • хук

 

 

 

 

После преобразований полупим

 

 

 

 

 

 

U2 = iJ 5 PoR l ± ± ^ -

 

(40.24)

 

 

F2 = -1 ,8 2 Рот Ц % - .

 

 

 

 

 

Радиальное перемещение узла 2 составляет

 

 

 

и2 — U2cos Ѳ — Ѵ2sin Ѳ = 2,5 -~ г (1 4- АО-

(40.25)

Изгибающие моменты и нормальные силы находятся из условия

равновесия блоков:

 

 

 

 

 

 

 

в узле

1:

 

 

 

 

 

 

 

 

М г = —0,ip2R2;

 

N 1= p 0R — 0,3p2R;

(40.26)

в узле

3:

 

 

 

 

 

 

 

 

М ъ— 0,1р2і?2;

 

N 3 = p0R-r-0,3p2R.

(40.27)

Для сравнения приведем значения этих параметров при монолит­ ной крепи:

М х =

-0,236ргД2;

Лгг = p0R — 0,236р2Д;

но.28)

Мг=

0,236р2Д2;

N z = p0R

- 0,236p2R.

 

Проверка прочности сечений крепи. Опасным по сжимающим напряжениям является узел 3, поэтому проверка прочности выпол­ няется для этого узла по формуле

^3

I

Щ

■R K,

(40.29)

F

^

W

где F и W — площадь и момент сопротивления поперечного сече­ ния крепи:

F -= bd;

W —

.

 

6

 

Подставляя значения N 3 и М 3 из (40.27)

и полагая Ь = 1, полу­

чим

/>0Я"М),Зр2/? d

,

0,б/)2«2

Ви

'

^2

или

 

т

 

т ~~jr~ (1

-!- 0,3(0) - 0,6(И - Р - = 0,

(40.30)

где

 

 

-»‘ Н

 

 

/(и

 

 

 

 

 

 

Р2

 

 

 

 

т

 

со =

 

 

 

 

 

 

Я ’

Ро

 

Решая уравнение

(40.30),

получаем

 

 

или

2

Л„

1 +

0,3(о-f У I -f 0,6(о (l-j-4 -^ -)

(40.31)

 

 

 

 

 

 

d

±.-£°-Д

1 + 0,3(o + j/ н -

0,6co (1 -г 4

 

 

2 Л „

 

 

 

 

 

Уравнение (40.30)

можно

использовать и для определения средней

нагрузки или требуемой прочности материала:

 

 

 

 

Ро

 

тПц

 

(40.32)

 

 

 

 

1 +0,3(0 + 0,6 —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

й"^-яг(1 + 0’3<й+0’6^-)-

(*о.зз)

Полученные выше формулы могут быть использованы не только для проверки прочности сборной крепи по известным нагрузкам, но и при решении контактных задач. Например, расчетные фор­ мулы (40.16) и (40.18) были использованы в § 10 для определения контактного давления на сборную восьмиблочную крепь при вязкоупругой модели среды (10.26).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время благодаря достижениям механики горных пород и теории расчета крепи подземных сооружений значительно увеличился разрыв между современным уровнем науки и практи­ кой проектирования выработок. Наличие практически примени­ мых инженерных методов расчета различных конструкций крепи и решение принципиальных вопросов взаимодействия крепи с мас­ сивом горных пород является важной предпосылкой для ликвида­ ции указанного разрыва. Вместе с тем внедрение современных ме­ тодов расчета крепи в практику проектирования капитальных горных выработок, тоннелей и других подземных сооружений тре­ бует решения комплекса задач, главными из которых являются следующие:

1) конкретизация расчетных механических моделей взаимодей­ ствия пород и крепи, уточнение условий их применения и установ­ ление расчетных эпюр распределения нагрузок по контуру сече­ ния выработок (для выработок некруглого сечения);

2) уточнение методик расчета шарнирных конструкций крепи, в том числе с учетом скачка угла поворота сечений в шарнирных стыках;

3)подготовка специалистов в области строительной механики подземных сооружений и повышение квалификации работников проектных организаций;

4)усовершенствование организации проектных работ.

Решение указанных задач позволит уже в ближайшие годы до­ биться резкого сокращения затрат на ремонт и перекрепление ка­ питальных горных выработок в горнодобывающей промышленности, а в дальнейшем обеспечить их безремонтное поддержание, при этом не потребуется увеличения затрат на сооружение выработок. В це­ лом же по отраслям промышленности, связанным со строительством подземных сооружений, можно ожидать уменьшения затрат на крепление вследствие удешевления и уменьшения материалоемкости крепи. Дело в том, что в подземных конструкциях излишний рас­ ход материалов, в частности увеличение толщины крепи, приводит иногда не к улучшению, а к ухудшению ее работы, так как из-за увеличения жесткости конструкции в ней появляются растяги­ вающие напряжения.

2 9 4

Дальнейшее развитие науки должно идти по пути развития строительной механики подземных сооружений, т. е. комплексного развития взаимосвязанных вопросов устойчивости пород, взаимодей­ ствия их с крепью и расчета крепи на прочность и устойчивость.

Устойчивость пород. Задачи дальнейшего развития теории устой­ чивости пород касаются прежде всего уточнения классификации пород по устойчивости и разработки критериев сопротивляемости пород вывалообразованию, в том числе разработки критериев и методов расчета длительности устойчивого обнажения пород.

Другой важной задачей является дальнейшее развитие концеп­ ции стадийности процесса потери устойчивости пород под действием напряжений, вызванных весом вышележащей толщи. Необходима разработка критерия третьего предельного состояния пород, со­ ответствующего третьей стадии потери устойчивости — образова­ нию вывалов при развитии зоны разрушения пород. Одной из пред­ посылок разработки критерия третьего предельного состояния по­ род может послужить уточнение деформационного критерия проч­ ности пород с учетом пластических деформаций при объемном на­ пряженном состоянии.

Взаимодействие пород и крепи. Развитие теории взаимодействия крепи подземных сооружений с массивом горных пород должно идти по пути дальнейшего увеличения арсенала расчетно-механи­ ческих моделей взаимодействия за счет их дифференциации, разра­ ботки комбинированных моделей, разработки новых моделей на основе механики зернистых и насыщенных сред и т. п.

Сейчас можно уже констатировать, что развитие науки не пошло по ожидавшемуся ранее пути создания единой теории горного давления, которая с одних позиций охватывала бы все многообра­ зие его проявлений. На данном этане развития науки многообра­ зие взаимодействия крепи с массивом пород отражено в совокуп­ ности различных механических моделей этого взаимодействия. Та­ кое решение оказалось более эффективным. Правда, каждая модель отражает лишь частный случай или одну стадию взаимодействия реального массива с крепью, но зато позволяет использовать современный математический аппарат и методы механики опре­ деленной идеализированной среды.

Одной из важных задач развития теории взаимодействия пород и крепи является изучение качественных изменений характера взаимодействия (при увеличении глубины, смещений пород на кон­ туре выработки и т. п.), соответствующих переходу от одной меха­ нической модели к другой, и исследование переходных состояний

системы «крепь—массив».

Расчет крепи. Важнейшей задачей дальнейшего развития тео­ рии расчета крепи является разработка методов расчета по предель­ ным состояниямПроблема расчета крепи по предельным состояниям

имеет две

стороны:

собственно расчет крепи—установление пре­

дельных

состояний

и их критериев — и оценка надежности

крепи.

 

 

Смотрите также файлы