Страница 2: Методические рекомендации по расчету временной крепи тоннельных выработок (48324)

определение предельного расстояния между анкерами по прочности закрепления заглубленной части (замка) d;

выбор диаметра стержня dст.

Рис. 1. Основные параметры анкерной крепи:

1 - анкер; 2 - подхват; 3 - граница зоны возможного обрушения; d - межанкерное расстояние; lк - длина концевой части анкера; lр - рабочая длина анкера; lз - длина замковой части; Н - высота выработки; L - ширина выработки

3.3. Расчетную длину анкера lр следует назначать не менее чем высота зоны возможного обрушения L, принимаемая на основании опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях.

При отсутствии опытных данных расчетную глубину зоны возможного обрушения следует определять по формуле

,

где KT -   коэффициент учета трещиноватости скальных грунтов, принимаемый здесь равным:

для слаботрещиноватых грунтов.............. 1

для трещиноватых...................................... 2

для сильнотрещиноватых.......................... 2,5

Если коэффициент крепости грунта f определен с учетом трещиноватости, то KT = 1.

В неустойчивых грунтах типа аргиллитов должно удовлетворяться условие

lр ≥ 0,5 θ (z - 1),

где z -     относительная величина, принимаемая в зависимости от глубины заложения тоннеля H и предела прочности грунта на сжатие σк по номограмме (рис. 2).

Рис. 2. Номограмма для определения величины z в зависимости от глубины заложения тоннеля

3.4. При использовании крепи из сталеполимерных анкеров (СПА) выбор закрепляющего состава и расчет конструкции рекомендуется вести в соответствии с данными табл. 5.

3.5. Расчетное сцепление τсц для цементно-песчаных растворов без ускорителей твердения следует принимать:

а) при глиноземистом цементе марок 400-500........ 45 кг/см2 в возрасте 48 ч и более;

б) при портландцементе марок 400-500................. 45 кгс/см2 в возрасте 72 ч и более.

3.6. Расчетную величину прочности закрепления заглубленной части необходимо корректировать натурными испытаниями согласно методике, приведенной в ВСН 126-78.

3.7. Предельное расстояние между анкерами α по прочности закрепления замка N следует определять по формуле

,

где γ - плотность горной породы, т/м3.

3.8. Ориентировочно выбранный диаметр стержня анкера необходимо корректировать по формуле

,

где P = 1,5 γα2L,

Rα -  расчетное сопротивление материала стержня принимают согласно указаниям главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

3.9. Для нетрещиноватых, слаботрещиноватых и трещиноватых скальных грунтов с одной системой трещин, где возможно определенное омоноличивание грунтовых блоков анкерами, крепь рекомендуется рассчитывать по гипотезе образования несущей конструкции из окружающих выработку грунтов (рис. 3). Представляя эту конструкцию в виде породной балки, следует пользоваться соотношением, связывающим длину анкеров lα и расстояние между ними (межанкерное расстояние) α:

где

 - угол влияния анкера;

q и λ - соответственно интенсивность вертикального давления и коэффициент бокового давления, определяемые согласно требованиям СНиП по проектированию тоннелей;

lα = lр + lз - длина расположенной в грунте части анкера, м;

, тс/м2.

Здесь H -   высота выработки, м;

σр -  предел прочности грунта на растяжение, кгс/см2, для отдельных типов грунтов, данный в табл. 6;

φ -   угол внутреннего трения грунта, град.

Рис. 3. Схема несущей породной конструкции, образуемой вокруг выработки с помощью анкеров:

1 - анкер; 2 - несущая породная конструкция; θ - угол влияния анкера; lα - длина анкера

3.10. При установке анкеров непосредственно возле забоя сразу после обнажения выработки в стержнях возникают дополнительные усилия, связанные с взаимовлияющим деформированием крепи и грунта, для определения которых составлена программа для ЭВМ «Анкер-контакт» (см. приложение 1). При этом учтены взаимное влияние анкеров, место и время их установки, ползучесть окружающего выработку грунта.

Таблица 5

Таблица 6

3.11. При определении усилий в анкерах следует учитывать следующие факторы, связанные с использованием крепи этого вида: если анкеры установлены на стадии проходки опережающей штольни (пилот-тоннеля), то усилие в (1 + Ky) больше, чем когда анкеры устанавливают при полном раскрытии сечения.

,

где Rш и R - приведенные по площади поперечного сечения радиусы опережающей штольни и выработки ;

при коэффициенте бокового давления λ < 0,3  для повышения эффективности крепления в боках выработки рекомендуется устанавливать предварительно напряженные анкеры; при установке анкеров непосредственно после раскрытия выработки ползучесть окружающего выработку грунта приводит к увеличению усилий в стержнях, при установке же через время, соизмеримое со временем стабилизации ползучести, усилия в предварительно напряженных анкерах падают, что связано с ползучестью грунта под опорным элементом и в замковой части.

4. РАСЧЕТ КРЕПИ ИЗ НАБРЫЗГ-БЕТОНА

4.1. Эффективность использования набрызг-бетона как конструкции объясняется его прочным сцеплением с грунтом, проникновением цементного молока в трещины, снижением концентрации напряжений на контуре поперечного сечения выработки, сопротивлением окружным деформациям точек поверхности выработки.

Покрытие из набрызг-бетона применяется для крепления горных выработок, предотвращения отдельных вывалов и предохранения породы от выветривания. При этом минимальная толщина покрытия из набрызг-бетона h должна быть не менее 3 см.

4.2. Предварительное назначение толщины покрытия из набрызг-бетона при отсутствии других видов крепи и в комбинации с анкерами и арками производится по формулам пп. 4.4 и 4.5, структура которых определена общими закономерностями расчета несущих тонкостенных конструкций, а коэффициенты являются обобщением опыта использования набрызг-бетона при строительстве горных тоннелей. Установлено, что наибольший эффект достигается при нанесении покрытия сразу после обнажения выработки.

4.3. Нормативные и расчетные характеристики набрызг-бетона в зависимости от марки бетона, определяемой согласно требованиям «Инструкции по временному креплению» (ВСН 126-78) и наличия армирования (в виде сетки с ячейками 100×100 или 150×150 мм из проволоки диаметром 6-8 мм) приведены в табл. 7. Следует учитывать при этом, что армированным может быть покрытие толщиной не менее 6 см.

Таблица 7