|
Читайте также: |
Сутність геомеханічних процесів, пов’язаних з
1.1. Деякі зауваження щодо способів спорудження сучасних гірських транспортних тунелів. Поява цих зауважень пояснюється практичною немож-ливістю оцінки напружено-деформованого стану досить складної механічної системи “породний масив – тунельна оправа”, вибір її адекватної розра-хункової моделі та розробки сучасних методів розрахунку без урахування питання, яким чином ця система утворюється у процесі будівництва.
Напружено-деформований стан породного масиву біля головної ту-нельної виробкита тунелю, що споруджується або експлуатується, залежить від цілого ряду природних та технічних факторів: геометричних і фізико-механічних характеристик порід, конструкції оправи, від прийнятої організації будівництва та застосованої технології виконання окремих гірничопро-хідницьких та будівельних робіт. Через те, що більшості гірських порід притаманні певні реологічні властивості, а просування вибою при проходці суттєво впливає на розвиток геомеханічної ситуації в масиві, напружений стан цього масиву та тунельної оправи в процесі спорудження тунелю теж змінюється в залежності від фактору часу, інакше кажучи, від черговості та швидкості здійснення окремих технологічних операцій, від швидкості про-ходки у цілому. Все це впливає не тільки на характер розвитку напружень та переміщень в масиві та оправі в період будівництва, але і відбивається на під-сумковому усталеному напружено-деформованому стані механічної системи “породний масив – тунельна оправа”.
Проблема забезпечення безперервного, зручного та безпечного функ-ціонування залізниць та автомобільних доріг в гірських умовах найбільш ефективно вирішується за рахунок застосування транспортних тунелів значної протяжності, розташованих, як правило, у висотному положенні, наближеному до базисного.
В залежності від місцевих геологічних та гідрогеологічних умов при спорудженні таких протяжних транспортних тунелів знаходять застосування гірничі або щитові способи виконання підземних робіт.
Гірничі способи з використанням буро-вибухових технологій розробки породи та монолітних бетонних (залізобетонних) оправ використовуються в масивах, складених з твердих (скельних і досить міцних напівскельних) порід, які є найбільш поширеними в гірських
районах. В таких умовах найчастіше застосовується гірничий спосіб глухого вибою переважно з вертикальним, а також зі ступінчастим або похилим лобом виробки. Поряд із цим у деяких випадках може вважатися досить обгрунтованим і використання гірничих способів з випереджаючими виробками, наприклад, таких, як способи нижнього або верхнього уступів, способи центральної штольні і підсклепинного розрізу.
В породах середньої міцності та слабких можуть застосовуватися класичні гірничі способи, де розробка породи, тимчасове дерев’яне кріплення виробок та спорудження елементів оправи виконується по окремим частинам поперечного перерізу тунелю. До них можна віднести способи опертого склепіння, опорних стін, способи балки-голки та летючої арки, а також ново-австрійський спосіб, в якому замість дерев’яних елементів тимчасового кріплення використовується покриття поверхні виробок з армованого металевими сітками набриск-бетону. Ці способи, за винятком у певній мірі останнього, потребують великої витрати кріпильної деревини, відрізняються недостатнім рівнем індустріалізації і не забезпечують потрібних швидкостей проходки. У наведених тут геологічних умовах для спорудження гірських транспортних тунелів значної протяжності є найбільш доцільним щитовий спосіб робіт.
Механізовані щитові прохідницькі комплекси дозволяють ефективно здійснювати будівництво тунелів з високими швидкостями та з мінімальним використанням ручної праці. Для здійснення проходки в дуже слабких та обводнених породах ножові частини сучасних щитів можуть мати спеціальне обладнання для довантаження лобу вибою. Як правило, при щитовому способі будівництва тунелів застосовується збірна (переважно залізобетонна) оправа.
Тут варто зробити деякі термінологічні зауваження. Під застосованим вище терміном “комплекс” слід розуміти набір механізмів та машин, об’єднаних для виконання певної сукупності технологічно зв’язаних між собою робіт. Так склалося, що і для позначення самої сукупності таких робіт теж застосовується поняття “технологічний комплекс об’єднаних кінцевою метою робіт” або просто “комплекс”.
Процес спорудження тунелю закритими способами складається з виконання двох основних наборів окремих виробничих процесів, об’єднаних у відповідні тільки що згадані технологічні комплекси.
В межах прохідницького комплексу виконуються роботи з подовження головної тунельної виробки шляхом розробки породи у вибої окремими заходками довжиною Δ L o, роботи з тимчасового кріплення виробки та роботи з навантаження і відкатки породи. В результаті виконання цих прохідницьких робіт здійснюється просування вибою головної тунельної виробки вперед на відстань, що дорівнює довжині цієї заходки. У рамках робіт будівельного комплексу розкрита головна тунельна виробка підкріплюється оправою, яка споруджується окремими ділянками – будівельними захватками на довжині Δ L к. Дуже часто обидва окремі комплекси об’єднуються в один – прохід-ницько-будівельний. При цьому вибір довжини заходки Δ L o залежить від механічних властивостей породи, розмірів поперечного перерізу тунелю та певних технологічних міркувань. Довжина захватки Δ L к, як правило, призначається з урахуванням виду оправи та її конструктивних та технологічних особливостей, в першу чергу, від довжини секції інвентарної опалубки або від ширини конструктивних елементів (найчастіше кілець) при застосуванні відповідно монолітних або збірних оправ. Зрозуміло, що окрім згаданих тут двох основних робіт, до складу процесу спорудження тунелю входить цілий ряд допоміжних операцій, які технічно забезпечують ці основні роботи і об’єднуються
назвою “обслуговуючі процеси”.
Взагалі спорудження гірських транспортних тунелів найчастіше виконується на повний поперечний переріз за одною з двох основних принципових організаційних схем – послідовною або паралельною (рис.1.1). В прямій залежності від конкретних місцевих умов будівництво тунелів за цими схемами може набувати певних технологічних особливостей.
 |
У вкрай міцних скельних породах на першому етапі використовується тільки прохідницький комплекс, і спорудження тунелю у рамках робіт цього комплексу здійснюється за послідовною схемою, при якій розробка породи найчастіше виконується буро-вибуховим способом. В породах, де тунель може бути залишеним без оправи взагалі чи на певний значний час, здійснюється проходка виробка на всій довжини тунелю або на ділянці великої її частини (рис. 1.1, а). При спорудженні тунелю у дещо слабкіших породах роботи прохідницького комплексу можуть завершуватися улаштуванням підтримуючого, анкерного або комбінованого тимчасового кріплення виробки, яке, як правило, відстає від вибою на певну припустиму відстань (рис. 1.1, б). На другому етапі після завершення проходки всієї головної тунельної виробки (або значної частини її довжини) до роботи залучається будівельний комплекс і досить широким фронтом (як правило, на декількох захватках) виконується спорудження тунельної оправи.
При будівництві тунелю у досить міцних породах, де виробка може бути залишена без кріплення на певній довжині та лише на обмежений час, найчастіше застосовується послідовна схема організації робіт. При цьому в залежності від механічних властивостей породи та
розмірів поперечного перерізу виробки проходка може здійснюватися як без тимчасового її кріплення (рис. 1.1, в), так і з його застосуванням (рис. 6.1, г). Спорудження оправи виконується слідом за просуванням вибою з певним відставанням, яке залежить від вже згаданих факторів – механічних характеристик породи та розмірів поперечного перерізу виробки.
Для тунелів, що споруджуються у породах середньої міцності та
слабких найчастіше застосовується різновид паралельної схеми робіт, основна суть якого полягає в розробці породи окремими заходками з невідкладним спорудженням у межах кожної з них тунельної оправи (рис. 6.1, д). Розкриття окремих заходок може виконуватися без тимчасового кріплення, але може і супроводжуватися таким кріпленням. Зрозуміло, що в таких умовах дуже ефективним є застосування інвентарного пересувного кріплення – прохідницького щита.
Незалежно від прийнятої схеми будівництва тунелю наявні окремі технологічні ділянки – не позначена на вже згаданому рис.1.1 передвибійнаділянка попереду вибою, де масив порід знаходиться у природному непорушеному стані, ділянка оголення та ділянка готової оправи, які позначені на тільки що згаданому рисунку. При застосуванні під час проходки тунелю тимчасового кріплення у межах ділянки оголення може бути виділена ще відповідна ділянка – ділянка тимчасового кріплення виробки.
У поперечних перерізах тунелю на кожній технологічній ділянці у площинах, перпендикулярних його поздовжньої оси, за закономірною стадійністю розвивається напружено-деформований стан, який
відповідає виробничій ситуації, що там складається. Інакше кажучи, через певні розрахункові стадії послідовно проходить кожний поперечний переріз спочатку непорушеного масиву порід, потім масиву з незакріпленою виробкою і, при кінець, переріз масиву з готовим тунелем, закріпленим постійною оправою. Кожна чергова стадія успадковує напружений стан попередньої, на який накладаються зміни, пов’язані з розвитком нової виробничої ситуації.
Для кращого розуміння подальшого варто зробити деякі зауваження, які розширюють визначену роль оправи у її взаємодії з масивом порід та конкретизують трактовку оправи як континуальної в’язі, що накладається на множину точок контуру головної тунельної виробки і обмежує його вільне деформування. Як випливає з відомого принципу Лагранжа, узагальнене навантаження на будь-яку в’язь (реакція в’язі) є прямо пропорційною тому узагальненому переміщенню, розвитку якого ця в’язь перешкоджає. На підставі сказаного можливо вважати, що формування навантаження на ділянку оправи прямо залежить від так званих ефективних переміщень у межах цієї ділянки. Під ефективними слід вважати тільки саме ті переміщення, розвитку яких перешкоджає оправа. Зрозуміло, що в ефективні не входять переміщення непідкріпленого контуру виробки, які реалізувалися ще до включення оправи у сумісну роботу з масивом порід
Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 131 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |