§ 34. НАГРУЗКИ (ч.2)

Для скальных трещиноватых пород ЦНИИС Минтрансстроя рекомендует схемы нагрузок на обделку или временную крепь в зависимости от степени трещиноватости (рис. 74). В слабо трещиноватых породах (рис. 74, а) действует только вертикальное давление от веса вывала. В трещиноватых и сильно трещиноватых породах (рис. 74, б и в) вертикальное и горизонтальное давление учитывают совместно или каждое в отдельности. При этом место вывала может располагаться в любом месте пролета. В раздробленных породах (рис. 74, г) действует одновременно и горизонтальное, и вертикальное давление по всему контуру выработки.

Интенсивность нормативных нагрузок от горного давления определяют по формулам:

(48)

где q_н — интенсивность вертикальной нормативной нагрузки, тс/м³;

р_н — интенсивность горизонтальной нормативной нагрузки, тс/м²;

K₁ и K₂ — коэффициенты соответственно для вертикальной и горизонтальной нагрузок, зависящие от степени трещиноватости пород и назначения конструкции (табл. 12);

К₃ — коэффициент, зависящий от прочности пород и принимаемый равным 1,5 для слабых пород, а также для выветриваемых и размокаемых пород средней крепости и равным единице во всех остальных случаях (в том числе для раздробленных пород);

γ — объемный вес породы, тс/м³;

L — пролет выработки, м;

Н — высота стен выработки, м (при отсутствии четких границ между сводом и стенами можно принимать Н = 2/3 H_т, где H_т — полная высота выработки).

Таблица 12

Значения коэффициентов K₁ и K₂

В трудных инженерно-геологических условиях рекомендуется устанавливать величину и характер распределения горного давления на основе данных натурных измерений и лабораторных исследований на моделях (см. § 19). Гидростатическое давление подземных вод передается на бетонную обделку в случае наружной гидроизоляции или если внутренняя гидроизоляция надежно соединена с бетоном обделки (например, торкрет по стальной сетке, прикрепленной к анкерам, заделанным в бетон). При внутренней оклеечной гидроизоляции гидростатическое давление воспринимается железобетонной оболочкой.

Нормативное гидростатическое давление определяется положением обделки относительно свободного уровня грунтовых вод или пьезометрического уровня напорных вод. Гидростатическое давление может улучшать статическую работу обделки. При положении пьезометрического уровня подземных вод выше свода обделки возрастают нормальные силы при сравнительно малом увеличении изгибающих моментов, так как горное давление определяется с учетом взвешивания в воде. При низком уровне воды гидростатическое давление ограничивает деформации стен в сторону породы и облегчает работу верхнего свода. Поэтому учет гидростатического давления должен производиться при достаточном обосновании. Необходимо иметь в виду возможность понижения уровня подземных вод, например, при проведении выработок вблизи тоннеля.

Вес железнодорожного подвижного состава в устойчивых породах передается непосредственно на породу, а при наличии обратного свода — через него. В обоих случаях воздействие подвижного состава в малой степени влияет на усилия в верхней, наиболее напряженной части обделки. По аналогичным соображениям лишь при движении транспортных единиц по перекрытию над нижним вентиляционным каналом в качестве нормативной нагрузки принимают автомобильную нагрузку Н-30 или колесную нагрузку НК-80.

Нормативные строительные нагрузки принимают в соответствии с конкретными характеристиками используемого при сооружении тоннеля оборудования (вес агрегатов, предельное давление нагнетания, давление сжатого воздуха, усилия, число и расположение щитовых домкратов).

Расчетные нагрузки получаются умножением нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки n, значения которых принимают с учетом характера влияния данной нагрузки на работу конструкции.

Согласно СНиП II-Д.3-62 для постоянных нагрузок принимают следующие коэффициенты перегрузки: от собственного веса монолитной бетонной обделки — 1,2, сборной железобетонной обделки — 1,1; от вертикального горного давления при сводообразовании — 1,5, при учете веса всего столба породы — 1,1; от бокового горного давления — 0,8 или 1,2; от гидростатического давления — 0,9 или 1,1. При двух значениях коэффициента перегрузки принимают коэффициент, введение которого создает более неблагоприятные условия работы конструкции.

При определении величины горного давления с учетом степени трещиноватости скальных пород (см. выше) коэффициенты перегрузки n₁ и n₂ (соответственно для вертикального и бокового давления) принимают по табл. 13.

Таблица 13

Коэффициенты перегрузки для трещиноватых скальных пород

Временные нагрузки вводят со следующими коэффициентами перегрузки: строительная — 1,3; автомобильная — 1,4; колесная — 1,1. При этом автомобильную нагрузку учитывают с коэффициентом динамичности, равным 1,3.