Нагрузка от гидростатического давления

Гидростатическое давление следует учитывать при расчете конструкций тоннеля или его части, расположенных ниже уровня подземных вод. q^н = γ_w*h_w;

q^н_в = 1*(30,5) = 30,5тс/м²;

q^н_н= 1*(40) = 40 тс/м²;

q^расч_в = q^н_в*η =30,5*1,1=33,22 тс/м²

q^расч _н= q^н_н*η =40*1,1 = 44 тс/м².

Нагрузка от собственного веса

Нагрузка от собственного веса определяется по проектным размерам конструкции и объёмному весу материала.

Вертикальная нагрузка от собственного веса обделки по предварительно заданным размерам сечений

(удельный вес бетона γ_б = 24 кН/м³) суммируется с вертикальной нагрузкой от горного давления.

Площадь сечения обделки ω вычисляем по формуле

ω = (πR²_н) – (πR²_вн) = (3,14∙4,75²/2) – (3,14∙4,4²/2) =70,88 – 60,82 = 10,06 м²,

где R_н – наружный радиус свода обделки;

R_вн – внутренний радиус свода обделки.

, где- вес 1 п.м. свода обделки,- пролет свода

q^н = (2,4*10,06)/10,85 = 2,22 тс/м².

q^расч = q^н*n_q = 2,22 *1,2 = 2,66 тс/м².

Расчётная схема и основная система

Монолитные тоннельные обделки являются статически неопределимыми конструкциями. Поэтому их напряженное состояние сильно зависит от смещений пятовых сечений сводов, которые в связи с этим следует рассматривать как упруго заделанные в грунт или стены.

Расчетную схему обделки выбирают в соответствии с характером конструкции и ее окружающих грунтов, а также в зависимости от условий работ, на всех этапах производства которых обделка в целом или ее отдельные части должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью.

Свод в упругой среде

Под действием внешних активных нагрузок тоннельная обделка деформируется, изменяя своё положение относительно контура выработки. На той части контура, где перемещения обделки происходят в сторону выработки, обделка деформируется свободно, не взаимодействуя с грунтом. Эта часть контура носит название безотпорного участка и характеризуется возникновением значительных изгибающих моментов. На остальной части контура тоннельная обделка смещается в сторону грунта, вызывая с его стороны сопротивление – упругий отпор, ограничивающий деформации конструкции и возникающие в ней изгибающие моменты.

В обделках замкнутого очертания стены жестко связаны концами обратного свода, покоящегося на упругом основании. В этом случае упругую среду заменяют упругими опорами на всем контуре взаимодействия обделки с грунтом.

Основы статического расчета обделки горного тоннеля

Расчет тоннельных обделок выполняется по методу заданных нагрузок с учетом гипотезы Фаусса-Ванклера местных деформаций.

Под действием внешних активных нагрузок, тоннельная обделка рис.5 деформируется, изменяя свое положение относительно контура выработки.

На той части контура, где перемещения обделки происходит в сторону выработки, обделка деформируется свободно, не взаимодействуя с грунтом. Эта часть контура носит название безотпорного участка и характеризуется возникновением значительных изгибающих моментов. На остальной части контура тоннельная обделка смещается в сторону грунта, вызывая с его стороны сопротивление – упругий отпор, ограничивающий деформации конструкции и возникающие в ней изгибающие моменты.

Согласно гипотезе Фаусса-Ванклера напряжения и местные деформации связаны прямой пропорциональностью:

=kU

где k- коэффициент упругого отпора грунта (коэффициент Постели), кН/м³

Согласно этой гипотезе нагрузка вызывает осадки поверхности лишь в точке ее приложения (местные деформации). В действительности же при рассмотрении среды как линейно-деформируемой нагрузка, приложенная на любой площадке, вызывает осадку всей поверхности упругого массива (общие деформации).

Коэффициент упругого отпора не является физико-механической характеристикой грунта, т.к. зависит не только от его свойств, но и от целого ряда трудно учитываемых факторов (форм и размеров площади основания, интенсивности нагрузки, условий залегания грунтов, жесткости конструкции).

Таблица объёмов работ на 1 пм тоннеля(монолитный)

Показатель	Единица измерения	Объём
Разработка породы	м3 на 1 пм	47,77
Гидроизоляция (бетонирование)	м2 на 1 пм	9,17

Таблица объёмов работ на 1 пм тоннеля(сборный)

Показатель	Единица измерения	Объём
Разработка породы	м3 на 1 пм	70,8
Гидроизоляция (бетонирование)	м2 на 1 пм	10,06