Файл: Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие.pdf

Обычное графическое проектирование представляет_собой геометрическое моделирование объекта, интерпретируемое в двух­ мерных ортогональных проекция^. Однако при графическом проек­ тировании объектов со сложной компоновкой возникают затрудне­ ния из-за ограниченности информации о поведении пространствен­ ной системы. Появляется необходимость в изображении различных

частей одного и того же проектируемого объекта на многочислен­ ных чертежах (технологических, горных, строительных, электри- , чеокмх, саиитарно-техничебких и т .п .), что создает значитель­ ные трудности' в увязке всех элементов. При этом .увеличивается трудоемкость поисков и разработки наиболее рационального вари­ анта компоновки, затрудняется оценка правильности выбранных ре­ шений при рассмотрении проекта, усложняется выбор оптимальной организации строительно-монтажных работ.

В этих случаях полезным является использование макетно­ модельного или объемного метода проектирования. Этот метод пред­ ставляет собой определенную систему работ, приемов и наборов унифицированных масштабных модельных элементов, позволявших осу­ ществлять объемное трехмерное моделирование проектируемых объек­ тов при сборке макетов-проектов.

Метод объемных моделей обладает рядом преимуществ, вытекав­ ших из наглядности и полноты информации, обеспечиваемых трех­ мерной моделью. Эти преимущества способствуют сокращению сро­ ков проектирования и снижению стоимости строительства, а также * обеспечивают реализацию наиболее надежных и„эффектных эксплуа- . тацибнных характеристик сооружаемых объектов.

Наиболее целесообразно производить объемное проектирование отдельных сложных объектов .таких, как комплексы строительных, транспортных, гидротехнических туннелей, машинных камор, зданий и водоводов .подземных ГЭС, подходных штолен и галерей и т.п . При размерах проектируемого объекта до 200-300 м модель в мас­ штабе 1:50 имеет размеры 5-6 м. Особенно улучшаются на макете решения по прокладке коммуникаций (трубопроводов, воздуховодов, кабельных линий и т .п .) вследствие лучшей увязки их со всеми остальными конструктивными узлами и элементами, а также между

- 66 -

сборки и разборки отдельных унифицированных элементов. На' прак­ тике методы объемного проектирования часто сочетают с обычным макетированием в зависимости от характера объектов и главным образом от отепени унификации и повторяемости их элементов.

Решения, разработанные на объемной модели, фиксируются при помоди фотографирования. В некоторых случаях производится

доработка фоточертежей графически, а при недостаточной ясности и четкости фотоизображения - путем выполнения упрошенных чер­ тежей с модели.

Следует подчеркнуть обязательную необходимость комплекс­ ного проектирования на объемной модели, т .е . проведение плани­ ровочно-конструктивных решений по всем специальным частям про­ екта. Следовательно, при сборке макета-проекта необходимо уча­ стие проектировщиков' всех специальностей. В противном случае возникают трудности и недостатки, присущие обычному графиче­ скому проектированию.

При использовании метода объемных моделей на стадии техни­ ческого проекта компоновка и конструктивная увязка пространствен­ но сложных объектов, состоящих (г. повторяющихся узлов и элемен­ тов, выполняются при сборке моделей в основном из унифицирован­ ных деталей. На стадпи рабочих чертежей уточнение и детализа­ ция компоновки и конструктивной увязки производятся на объем­ ной модели технического проекта, по которому выдаются задания на расчет и выбор строительных конструкций, на-размещение обо­ рудования, на привязку его опорных элементов, на выбор необхо­ димых проемов в стенах и сводах, а также на конструирование не­ стандартных узлов и элементов.

Для строительства берутся рабочий макет-проект, фоточер­ тежи и упрошенные монтажные чертежи с него, установочные чер­ тежи оборудования и типовые чертежи унифицированных узлов и элементов, а также деталировочные чертежи всех нестандартных узлов и элементов, необходимые#расчеты, пояснения и сметы.

-67 -

9.Экспериментальные методы

Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблю­ дение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позво­ ляющих оледить за ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Эксперименты прово,дятся в лабора­ торных или производственных условиях.

Лабораторно-экспериментальный метод применяют в тех слу­ чаях, когда рассматриваемый вопрос ввиду его сложности в тео­ ретическом отношении' недостаточно изучен и рекомендованные расчетные зависимости являются приближенными. Лабораторные эксперименты обычно проводятся в двух направлениях:

1)специальные опыты, в процессе которых проверяют те или иные положения теории или на основе оерии опытов строят теорию;

2)лабораторное моделирование проектируемых сооружений и кон­ струкций, при.котором замеряют искомые величины на модели (дав­ ления, деформации крепей, скорости течения жидкости в гидро­ технических туннелях и т .д .) .

Лабораторные исследования дают очень ценные результаты и позволяют не только надежно обосновать проект конкретного со­

оружения, но и развить теорию, содействуя таким образом прогрес­ су подземного строительства.

В современных условиях в лабораториях проводятся в основ­ ном следующие исследования:

изучение напряжений и деформаций сооружений и их отдель­ ных элементов, необходимое для оценки прочности и устойчивости

сооружений под воздействием статических и динамических нагрузок; эти исследования ведутся методами эквивалентных материалов или опытно-поляризационными методами;

изучение физико-механических свойств горных пород и грун­ тов, необходимое для оценки их прочности, несущей способности и как среды, оказывающей воздействие на подземное сооружение;

изучение крепежных и строительных материалов - для выясне­ ния и оценки их строительных свойств, изменения этих свойств во времени и д р .;

- 68 -

гидравлические - для выяснения гидравлических условий работы отдельных-сооружений или их комплькса-, при этом изуча­ ют такие вопросы, как движение воды в напорных и безнапорных туннелях, пропуск воды через сооружения и т.п .

Производственно-экспериментальные исследования проводят

Для определения напряжений, действующих в массиве, применяют методы разгрузки, буровых скважин и звуковой метод.

Расчетная величина горного давления на гидротехнические туннели должна определяться только по данным исследований на участках с характерными инженерно-геологическими

условиями. Для измерения величины горного давления применяют электротензометры сопротивления, меосдозы (гидравлические ди­ намометры), механические, пневматические, электрические, струн­ ные динамометры, фотоупругие датчики и др.

Г л а в а LJ

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИИ

I. Конструктивные особенности подземного сооружения

Иод конструкцией подземного сооружения понимается принци­ пиальная схема, определяющая форму, взаимное расположение от­ дельных элементов сооружения, способ их соединения, взаимо­ действие элементов, а также материал, из которого выполнены элементы подземного сооружения. Основными взаимодействующими элементами подземного сооружения являются горная крепь и окружающие горные породы. Горной крепью называется искусствен­ ное сооружение, возводимое в подземных выработках для предот­ вращения обрушения окружающих пород и сохранения необходимых

- 69 -

размеров поперечных сечений выработок. В туннелестроении ши­ роко применяют почти равноценный термин "обделка", который в понятии "несущая обделка" полностью тождествен горной крепи, а в понятии "ненесущая (выравнивающая) обделка" тожде­ ствен термину "облицовка".

Иногда обделка может отсутствовать, в этом случае кон­ струкция подземного сооружения будет представлена одними гор­ ными породами, частицы которых выполняют роль конструктивных элементов подземного сооружения (свода, стен, подошв). В то же время одна обделка при отсутствии горных пород на замкну­ том контуре вокруг нее не представляет собой подземное соору­

техническим, производственным и экономическим требованиям. К

техническш требованиям относятся прочность, устойчивость и жесткость. Прочностью обделки называется ее способность сопро­ тивляться действующим нагрузкам, не разрушаясь и не получая практически значимых остаточных деформаций. Устойчивостью об­ делки называется ее способность сохранять рвое первоначальное положение под влиянием действующих сил. Прочность и устойчи- * вость“ характеризуют несущую способность обделки. Жесткостью обделки называется ее способность сопротивляться образованию деформаций. Эта способность различна для жесткой и податливой обделок. Жесткой принято называть такую обделку, элементы ко­ торой испытывают под действием нагрузки только упругие деформа­ ции. К жестким обделкам относятся монолитные'бетонные и желе­ зобетонные обделки, отдельные виды металлической й деревян­

смещения и деформации за пределами•упругости при сохранении своей несущей способности. Податливая обделка способна деформи­ роваться под действием нагрузки со стороны горных пород, не теряя реактивйого сопротивления и устойчивости. Податливость характеризуется дёумя чертами: наличием специальных конструк­ тивных элементов, так называемых узлов податливости, внедре­