Нагрузки от горного давления на обделки вертикальных стволов метрополитенов

Нагрузки от горного давления на обделки вертикальных стволов метрополитенов.

Расчет обделки вертикальных стволов метрополитенов будем вести на наиболее неблагоприятное сочетание неравномерных нагрузок по контуру ствола. Неравномерность нагрузок по контуру ствола вызвана неравнокомпонентностью поля напряжений в массиве горных пород, а также дополнительными нагрузками от близрасположенных зданий, сооружений, механизмов, оборудования и т.д. на поверхности. Наиболее неблагоприятными нагрузками по условию прочности и деформируемости обделки являются нормальные к контуру и касательные к контуру нагрузки вида см. лист 1 где - полярный угол см. лист 1, отсчитываемый от точки приложения максимальных нагрузок. Соотношения между экстремальными нагрузками и см. лист 1 и величинами и определяются выражениями Соотношения между максимальными и минимальными нагрузками по контуру ствола характеризуются коэффициентом неравномерности равным Значения коэффициента неравномерности при обычном способе проходки ствола составляют - на протяженных участках не выше 20 м вблизи сопряжений до 20 м и при наличии геологических нарушений на участках примыкающих к дневной поверхности Максимальные касательные напряжения на контакте системы порода-обделка определяются по формуле где - коэффициент, зависящий от деформативных свойств системы порода-обделка и отношения наружного радиуса обделки к его внутреннему радиусу. Параметр можно определить по формуле или по таблице 1 , где и - соответственно модуль деформации обделки и породы.

Таблица 1. Значения параметра . rrв при G0Gn0.101.010501002505001.002.002.002.00 2.002.002.002.001.052.1612.1622.1672.186 2.2122.2872.4301.102.3502.3522.3882.5552 .7953.7447.1271.152.5822.5842.7033.3987. 744 1.202.8152.8463.1775.751 1. Участки ствола в наносах, слабых сыпучих или выветренных грунтах.

Нагрузка от горного давления на обделку ствола в наносах, слабых сыпучих или выветренных коренных породах определяется с использованием методов предельного равновесия без учета коэффициента сцепления породы, что идет в запас прочности.

Расчетная максимальная нагрузка на обделку ствола определяется по формуле, где - коэффициент перегрузки, принимаемый равным - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки за счет близости рассматриваемого участка с координатой к сопряжению с горизонтальной выработкой при при Нормативная нагрузка от горного давления в выветренных породах определяется по формуле или из таблицы 2 , где - глубина заложения рассматриваемого участка ствола - нормативное значение угла внутреннего трения грунта, принимаемое для песчаных и глинистых грунтов по таблице 3 составлена на основании СНиП II-15-74 Основания зданий и сооружений.

Нормы проектирования.

Примечание для промежуточных значений и величина может определяться линейным интерполированием данных по таблице 2. Таблица 2. Значения нормативной нагрузки от горного давления на обделку ствола в наносах, слабых сыпучих или выветренных коренных породах в зависимости от глубины, радиуса и грунтовых условий.

Hr r501001502002503003504000.00.0.0.0.0.0.0 .0.0.500.40420.32600.26180.20840.16530.1 2930.09970.07531.000.78430.61320.47670.3 6620.28070.21140.15630.11311.751.32380.9 9650.74480.54770.40310.29020.19190.16132 .501.83631.34050.97000.68880.49060.34110 .23270.15533.752.61781.85401.28450.87010 .59370.39500.25860.16645.004.41982.31491 .54851.02200.66640.42880.27270.17166.254 .16192.73831.77801.12400.72140.45210.281 40.17427.504.88023.13271.98221.21970.794 50.46910.28710.17578.755.57863.50382.167 11.30220.80000.48200.29110.176710.06.260 33.85532.33671.39790.82960.49210.29400.1 77415.08.85745.12132.90691.63020.91310.5 1760.30020.1786 Нормативная нагрузка от горного давления в слабых сыпучих породах определяется по формуле. Нормативная дополнительная нагрузка на обделку ствола, вызванная весом наземных зданий, сооружений или оборудования учитывается, если нагружающий объект отстоит от контура ствола не дальше чем на, см. лист 1. При этом обязательно определение для участка ствола при. Таблица 3. Нормативные значения угла внутреннего трения, град, для песчаных и глинистых грунтов.

Виды грунтовЗначения при к - те пористости 0.450.550.650.750.850.951.05Пески гравелистые и крупные430400380 Пески средней крупности400380350 Пески мелкие380360320280 Пески пылеватые360340300260 Супеси консистенция 0 - 0.25300290270 Супеси консистенция 0.25 - 0.75280260240210 Суглинки консистенция 0 - 0.25260250240230220200 Суглинки консистенция 0.25 - 0.5240230220210190170 Суглинки консистенция 0.5 - 0.75 190180160140120Глины консистенция 0 - 0.25 210200190180160140Глины консистенция 0.25 - 0.5 180170160140110Глины консистенция 0.5 - 0.75 15014012010070 Нормативная дополнительная нагрузка по глубине ствола при наличии одной пригрузки см. лист 1 или нескольких, центры тяжести которых одинаково удалены от ствола и лежат на перпендикулярных друг другу осях, определяются по формуле, где - расстояние от внешнего контура ствола до наиболее удаленной точки нагружающего объекта - средний поперечный размер нагружающего объекта - вес нагружающего объекта.

Дополнительную нагрузку можно также определять по данным таблицы 4 в зависимости от глубины ствола, его радиуса и грунтовых условий по формуле, используя для промежуточных значений и линейную интерполяцию, в которой и где значение безразмерного параметра в зависимости от грунтовых условий и отношения приведены в таблице 4. Таблица 4. Значения безразмерного параметра в зависимости от глубины ствола, его радиуса и грунтовых условий.

Hr 501001502002503003504000.000.83960.70410 .58710.49030.40590.33340.27100.21740.500 .78120.60770.46800.35710.27080.20080.145 40.10221.000.74150.54510.39450.28000.197 30.13400.08780.05431.750.69940.48170.324 00.21070.13560.08250.04750.0252.500.6688 0.43760.27800.16850.10060.05580.02880.01 353.750.63170.38730.22800.12580.6800.033 0.01470.00575.000.60460.35230.19540.1002 0.05000.0210.00860.00296.250.58340.32610 .17220.08300.03870.01570.00550.00167.500 .56610.30550.15410.07080.03110.01170.003 80.00108.750.55160.28870.14100.06160.025 80.00910.00270.000610.00.53920.27410.130 00.05400.02180.00730.00200.000415.00.502 20.23520.10060.03720.01290.00360.00080.0 001 При наличии пригрузок с одинаковым весом, центры тяжести которых лежат на перпендикулярных друг другу осях, но находятся на разных расстояниях от контура ствола, в формуле подставляется меньшее из значений. Если же пригрузки имеют различный вес, но расположены на равном расстоянии от контура ствола, в формуле подставляется большее значение. Если же пригрузки имеют различный вес и расположены на различных расстояниях от контура ствола, расчет ведется для каждой пригрузки в отдельности и в расчет принимается наибольшее из полученных значений. При наличии нескольких пригрузок, центры тяжести которых пересекаются относительно центра сечения ствола под углами меньшими 900 и составляют соответственно углы, наибольшая дополнительная равнодействующая нагрузка определяется по формуле, где - порядковый номер нагружающего объекта - дополнительные нагрузки от - й пригрузки определяемые по формулам при соответствующих значениях - угол, соответствующий расчетному направлению приложения наибольшей равнодействующей нагрузки, определяемой по формуле . 2. Участки ствола в коренных породах.

На участках где породы относятся к категории нестойких, нагрузка на обделку определяется в зависимости от способа сооружения ствола, его поперечного сечения, коэффициента крепости пород. Средняя нормативная нагрузка на обделку ствола от горного давления определяется по формуле, где - коэффициент, учитывающий степень разгрузки породной поверхности ствола при принятой технологии крепления, конструкции и материала обделки. Коэффициент может приниматься по таблице 5. При проходке ствола в водоносных породах имеющих напор, полная средняя нормативная нагрузка на обделку принимается равной сумме нагрузок и. Расчетные максимальные нагрузки, минимальные нагрузки, а также расчетные значения и определяются как произведение средней нормативной нагрузки и соответствующих коэффициентов, приведенных при проходке ствола обычным способом в таблице 6 и при проходке ствола бурением - в таблице 7. Таблица 5. Значения коэффициента. Тип и способ сооружения ствола Монолитная при совмещенной схеме проходке5То же при параллельной и параллельно-щитовой схеме проходки3Тюбинговая, вводимая в работу на расстоянии от забоя не менее 20 м при обычном способе проходки1.1То же при возведении крепи с предварительной откачкой раствора и полной разгрузкой породных стенок при проходке стволов бурением0.8 Таблица 6. Соотношения между расчетными значениями и средней нормативной нагрузкой при обычном способе проходки.

Участок стволаХарактеристики нагрузокPmax Pmin P0 P2 P2 P0Протяженный2.80.331.561.240.8Вблизи сопряжения до 20 м3.10.171.641.460.9На участке пересечения геологического нарушения 3.30.171.741.560.9 Таблица 7. Соотношения между расчетными значениями и средней нормативной нагрузкой при проходке ствола бурением.

Участок стволаХарактеристики нагрузокPmax Pmin P0 P2 P2 P0Протяженный1.40.61.00.40.4Вблизи сопряжения1.50.30.90.60.6 3.2.