§ 16. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТОННЕЛЕЙ (ч. 5)
Прогноз горного давления. Решающим фактором при выборе формы, размеров тоннельной обделки и способа производства работ является горное давление, т.е. давление окружающих тоннель горных пород.
В зависимости от свойств пород возможны различные виды горного давления. В монолитных скальных породах обычно действует вертикальное давление, в трещиноватых и слоистых скальных породах оно нередко дополняется несимметричным боковым давлением, особенно при малых углах между осью тоннеля и линией простирания пласта. В сыпучих и пластичных породах, в которых возможно образование поверхностей сползания за стенами обделки, на конструкцию действует вертикальное и симметричное боковое давление, а иногда также давление выпирания снизу. В плывунах, слабых глинисто-песчаных грунтах, а также в породах, склонных к увеличению объема (пучению), проявляется всестороннее давление.
Перечисленные виды горного давления действуют в плоскости поперечного сечения тоннеля. При расположении тоннеля вкрест простирания крутых пластов и слабой связи между последними возможно появление усилия, направленного вдоль оси тоннеля. В припортальных участках такое усилие может нарушить связь между кольцами тоннельной обделки.
Большое значение имеет анализ дислокационных явлений в горном массиве Перегибы и сдвиги пластов при горообразовательных процессах связаны с возникновением зон разрушения, в которых следует ожидать значительного увеличения горного давления и повышенного притока подземных вод.
Этоотносится, например, к сбросам (рис. 31), где в месте взаимного смещения по вертикали двух участков земной коры образуется зона разрушенной породы, создающей сильное давление.
При крутом перегибе пласта его наружные слои разрываются, а внутренние подвергаются раздроблению. Поэтому при наличии флексур чередуются зоны разрыхленной и раздробленной, но более плотной породы. Как указывалось ранее, большое значение имеет положение тоннеля относительно линии простирания пласта. Часто встречающееся на практике расположение тоннеля вкрест простирания антиклинальной складки является благоприятным в отношении горного давления, так как в этом случае нарушение пласта выработкой относительно невелико.
Расположение тоннеля вдоль простирания отрогов антиклинальной складки, характерное для косогорных участков (см. рис. 29), неблагоприятно. В этом случае пласт породы подрезается тоннелем на значительном протяжении, вследствие чего обделка испытывает повышенное несимметричное давление.
Анализ перечисленных факторов дает основания для прогноза давления, т.е. для выводов о качественной стороне вопроса — примерном распределении горного давления по контуру тоннельной обделки и по длине тоннеля, а также об участках вероятного возрастания давления, связанного с дислокационными, явлениями.
Данные, полученные в результате инженерно-геологических изысканий, создают лишь общую картину строения горного массива, прорезаемого тоннелем, и примерное представление о режиме подземных вод. На основании этих данных проектируют тоннельные конструкции и выбирают методы производства работ по их сооружению.
В процессе проходки выявляются дополнительные свойства горных пород, особенности их поведения в забое и кровле выработки, водоносность вскрытых пластов и источников, выделение газов и т.п. Эти данные позволяют внести коррективы в технологический процесс производства работ и могут быть использованы при проектировании других подземных сооружений в аналогичных условиях. Для получения таких данных в подземных выработках в соответствии с действующими инструкциями ведут систематические инженерно-геологические наблюдения.