Тоннель железнодорожный двухпутный. Продольный геологический разрез по оси тоннеля №23. Тепловозная тяга. Радиус кривой R=1150 метров, imax=14o/oo.
f=9 песчаник слабо трещиноватый
f=0.6 лёсс рыхлый
f=3 габбро сильно трещеноватый.
План и продольный профиль тоннельных участков дорог должны удовлетворять требованиям для открытых участков и некоторым дополнительным положениям. Лучше всего тоннели располагать на прямых участках пути. В случаях необходимости расположения железнодорожного тоннеля в кривых, радиус необходимо принимать не меньше 600 м. Железнодорожные тоннели проектируются односкатные и двускатные, с подъемом к середине тоннеля. Уклон в тоннеле принимается не менее 3 о/оо. Руководящий уклон, принятый для открытых участков, сохраняется в тоннеле при длине его менее 300 метров. В тоннелях длиной более 300 метров производится смягчение максимального уклона линии в тоннеле и на подходах к нему. Допустимый уклон в железнодорожном тоннеле :
iт = m * iрук - iэк
где m – коэффициент смягчения уклона ;
iрук – руководящий уклон (максимально допустимый уклон для открытого участка пути) ;
iэк – уклон, эквивалентный сопротивлению в кривой .
Длина тоннеля определяется как расстояние между порталами. Проектировать тоннель нужно так, чтобы его длина была минимальной (из-за экономии). Поэтому будет целесообразно начинать проектирование тоннеля от заданных точек, и подниматься с максимальным уклоном, чтобы длина тоннель была минимальной. Положение порталов определяют из экономических и конструктивных соображений с учетом конкретных местных условий, т.е. для определения места портала делают расчет в котором сравнивают: стоимость выемки одного погонного метра грунта со стоимостью проходки, того же метра, тоннелем, и когда эти стоимости будут примерно равны или строительство тоннеля будет дешевле чем выемка грунта, то в этом месте делается портал. Минимальную глубину предпортальной выемки назначают так, чтобы над обделкой предпортальных колец оставался достаточный слой грунта, обеспечивающий возможность проходки припортального участка закрытым способом по единой технологической схеме, принятой при постройке тоннеля. В данном курсовом проекте высоты предпортальных выемок при крепости грунта f=9 с одной и другой стороны приняты соответственно 20 метров и 25 метров, а длина запроектированного тоннеля L=1360 метров.
Назначение вентиляции.
При отсутствии вентиляции в тоннеле качество воздуха в нем ухудшается за счет выхлопных газов транспортных средств, от повышения температуры, от двигателей внутреннего сгорания и т.д. В зависимости от длины транспортного тоннеля принимают естественную, при длине тоннеля менее 300 метров, или искусственную при длине тоннеля более 300 метров. В данном курсовом проекте принимается искусственная вентиляция.
Целью проектирования вентиляции тоннелей является разработка мероприятий, обеспечивающих подачу в тоннель свежего воздуха в таком количестве, при котором вредные газовые примеси разбавляются до предельно допустимых концентраций. Расчет искусственной вентиляции ведется по содержанию окиси углерода в воздухе транспортных зон в тоннеля. Содержание окиси углерода не должны превышать предельно допустимой концентрации.
Длина тоннеля 1360 м , площадь транспортной зоны Fт=60 кв.м.
Расчетные скорости движения локомотива на площадке и спуске Vс=25м/с (90км/ч), на подъеме Vп=5,6м/с (20км/ч).
Количество сжигаемого топлива при движении на площадке и спуске Кc=0,01кг/с , а при движении на подъем Кп=0,2
Количество угарного газа, выделившегося при сжигании одного килограмма топлива qсо=0,26 - 0,77 кг/кг топлива.
1. Определяем время нахождения локомотива в тоннеле:
T=1/V1+2/V2+3/V3=310/5,6+660/25+365/25 =
=96,4 сек
2. Определяем количество сжигаемого топлива:
G=T1*Kп + T2*Kс + T3*Kс = 55,36 *0,20 +26,4*0,01 + 14,6*0,01 = = 11,47 кг
3. Определяем количество выделившегося угарного газа:
принимаем qco=0.52 кг/кг топлива
М=(T1*Kп+T2*Kс+T3*Kс)*qco=11,47*0,52=5,96кг =5960 г
4. Определяем начальную концентрацию угарного газа перед проветриванием:
С0=Ск+М/(Fт*(1+2+3))=0,087+5960/(60*1360)=0,089 г/м3
5. Определяем расход воздуха, необходимого для расчетного проветривания в течении 15 минут (900секунд):
Q=(Fт*(1+2+3)/900)*ln(Co/Cк)=60*1360/900*ln(0,174/0,087)= = 90,6*0,693 = 62,79 куб.м/сек
6. Определяем скорость воздуха в транспортной зоне тоннеля:
Vт = Q/Fт = 62,79/60 = 1.08 м/с
При выборе систем вентиляции необходимо иметь ввиду, что скорость движения воздуха по тоннелю не должна превышать 6м/с, а по вент. каналам 20м/с. Как видно из расчетов скорость не превышает допустимую, поэтому принимаем продольную систему вентиляции. При продольной системе вентиляции воздуховодом служит сам тоннель, вдоль которого перемещается воздух.
Эффективность продольной вентиляции в значительной степени зависит от направления и силы естественной тяги, а так же от поршневого эффекта подвижного состава. Для приспособления к этим факторам обычно применяют установки реверсивного типа, способные изменять движение воздуха в тоннеле. Для усиления эффективности искусственной вентиляции наиболее целесообразна подача воздуха в тоннель в направлении движения подвижного состава, с использованием его поршневого эффекта.
К недостаткам же продольной вентиляции можно отнести: высокую скорость воздуха в тоннеле, что может затруднять работу в тоннеле и большую опасность при возникновении пожара и.т.п.
Материалы тоннельных конструкций должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, долговечности, огнестойкости, технологичности, ремонтопригодности, экономичности. Обычно проектирование начинают с выбора материала, далее проектируется форма сечения, и проверка.
Форма и размеры транспортных тоннелей зависят от :
типа транспорта
инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий
сооружения тоннеля в зависимости от числа путей(одно- или двухпутный)
габарита , представляющий собой условный контур, внутрь которого ничего не должно попадать.
Внутреннее очертание обделок железнодорожных тоннелей должно описываться вокруг габарита приближения строений С с учетом размещения за пределами габарита устройств сигнализации, централизации и блокировки, светильников и кабелей.
На криволинейных участках пути габарит С вычерчивается с учетом необходимого уширения и наклона, в двухпутных тоннелях необходимо также увеличить межпутье.
Внутреннее очертание обделки зависит также от геологических условий. Практика проектирования определила ориентировочные границы геологических условий, в которых могут применяться обделки того или иного очертания, и выработала некоторые правила построения их контуров.
Основными из этих правил являются требования плавного изменения оси обделки и ее подъемистая подковообразная форма при преобладании вертикальных нагрузок. При отсутствии бокового горного давления стены подковообразной обделки могут проектироваться вертикальными, а свод очерчивается по круговой кривой (однопутные железнодорожные тоннели), или трехцентровой кривой (двухпутные железно- и автодорожный тоннели).
Нижняя часть обделки проектируется в соответствии с геологическими, гидрогеологическими и климатическими условиями, в зависимости от которых решается необходимость обратного свода.
Основными материалами для сооружения обделок горных тоннелей являются монолитный бетон, железобетон и набрызгбетон. Выбор того или иного материала зависит от условий, характеризующих особенности расположения тоннеля, с учетом способов производства тоннельных работ.
Между внутренним очертанием тоннеля и угловыми точками габарита должен быть некоторый зазор, обеспечивающий запас при появлении негабаритности подвижного состава или при неточности проведения строительных работ. В слабых породах при f < 4 этот зазор составляет 10-15см, 5-10см при f > 4.
По внутреннему очертанию обделка должна быть однотипной на всей длине тоннеля, что способствует стандартизации механизмов. Применение различных типов может быть допущено в одном тоннеле при резком местном изменении горного давления, пересечения оползневых участков и т.п.
В данном курсовом проекте запроектировано четыре вида обделки. Три из которых находятся в разных геологических условиях, а один в кривой.
Пример выбора обделка. Первая обделка запроектирована в грунте с коэффициентом f=9. Расстояния между внутренним очертанием обделки и всеми углами габарита составляет 10см. В крепких грунтах (f>6) делается только сводовая часть, а по бокам наносится набрызгбетон. Толщина свода запроектирована в соответствии с таблицей «Ориентировочные значения толщины обделок в характерных сечениях (бетон марки 200)» т.е. 40см, а толщина набрызгбетона 5см.