Глава 9

РАСЧЕТ МОНОЛИТНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК ПОДКОВООБРАЗНОГО ОЧЕРТАНИЯ

§ 34. НАГРУЗКИ (ч. 1)

Конструкции подземных сооружений рассчитывают на наиболее невыгодные сочетания нагрузок и воздействий. По степени вероятности возникновения различают основные, дополнительные и особые сочетания нагрузок.

Основные сочетания нагрузок состоят из постоянных нагрузок (собственный вес конструкции, горное и гидростатическое давления) и временной нагрузки от веса подвижного состава.

Дополнительные сочетания нагрузок состоят из постоянных нагрузок, входящих в основные сочетания, с добавлением временных нагрузок, возникающих в период строительства (давление на обделку нагнетаемого за нее цементного раствора, внутреннее давление сжатого воздуха, вес строительного оборудования, усилия щитовых домкратов) или эксплуатации тоннеля (усадка бетона, колебания температуры).

Особые сочетания нагрузок состоят из постоянных и временных нагрузок основного сочетания с добавлением особого воздействия (сейсмического1 или ударного).

Наибольшее практическое значение имеет расчет на основное сочетание нагрузок. На другие случаи сочетаний нагрузок обычно производят лишь проверку. При этом величины расчетных нагрузок (кроме собственного веса) умножают на коэффициент, который при учете дополнительного сочетания равен 0,9, а при учете особого сочетания — 0,8.

Собственный вес конструкции определяют по предварительно заданным размерам сечений (объемный вес бетона, укладываемого с вибрированием, γб = 2,4 тс/м3).

Нормативное горное давление определяют в зависимости от конкретных условий по теории сводообразования или с учетом веса полного столба вышележащих пород.

В первом случае СНиП II-Д. 8-62 разрешается принимать в качестве нормативной вертикальной нагрузки равномерно распределенную нагрузку с интенсивностью, равной произведению объемного веса γ породы на высоту h1 свода давления (рис. 72):

Нормативная вертикальная нагрузка,
(43)

где В — пролет нарушенной зоны, определяемый по формуле (9);

γ — объемный вес породы (ниже уровня подземных вод объемный вес определяют с учетом взвешивания в воде). Для грунтов с открытыми порами объемный вес (тc/м3)

Объемный вес породы ниже уровня подземных вод,
(44)

где γ0 — удельный вес скелета грунта, тс/м3;

ε — коэффициент пористости.

Схема к определению горного давления при сводообразовании
Рис. 72. Схема к определению горного давления при сводообразовании

Нормативное боковое давление на стены обделки определяют как давление на вертикальную подпорную стену, призма сползания которой загружена частью веса вывала. При этом следует иметь в виду, что жесткость стен выработки значительно превышает жесткость конструкции. Поэтому при осадке вывала на призму сползания передается вертикальная нагрузка, которая больше, чем вес части вывала, находящейся непосредственно над нею.

Нормативное боковое давление определяют с учетом передачи на призмы сползания равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью qн. При этом расчет разрешается производить на горизонтальную равномерно распределенную нагрузку с интенсивностью, соответствующей середине высоты обделки:

Горизонтальная равномерно распределенную нагрузка.
(45)

В однородных породах с пологим напластованием при f ≥ 2 определенное таким образом боковое горное давление незначительно и в запас прочности конструкции его обычно не учитывают. В сильно трещиноватых породах, особенно при расположении тоннеля по простиранию крутопадающих пластов, следует считаться с возможностью одностороннего бокового давления.

В слабых породах, где образование несущего свода над выработкой исключено, или при недостаточной прочности несущего свода в устойчивых породах нормативное горное давление определяется весом столба пород, расположенных над выработкой (рис. 73). В этом случае нормативная вертикальная нагрузка от горного давления

qн = Σγihi.
(46)
Схема к определению горного давления от веса полного столба
Рис. 73. Схема к определению горного давления от веса полного столба

Нормативное боковое горное давление в сечении, расположенном на расстоянии у от шелыги свода, определяют по формуле

Нормативное боковое горное давление,
(47)

где qнy — вес породы, расположенной выше рассматриваемого сечения;

φн — нормативное значение угла внутреннего трения.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены