4.2 Обоснование конструктивного решения порталов

Переход от тоннеля к предпортальной выемке осуществляется при помощи порталов. Портал служит для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды от лобового откоса и архитектурного оформления. Порталы устраивают в зависимости от состояния грунтов на склонах горного массива и подходах к тоннелю врезной стеной или напорными с торцевой подпорной стеной либо выносными с искусственной засыпкой для уположения лобового откоса в случае неустойчивых склонов. Откосы и дно канав защищают от размыва и просачивания воды мощением или бетонным покрытием. Дно канавы располагают не ниже чем на расстоянии 1,5м от верха тоннельной обделки для обеспечения слоя породы, достаточно для амортизации возможных ударов камней, скатывающихся с лобового откоса. Парапет стены должен быть не менее, чет на один метр выше канавы.

4.3 Дополнительные устройства в тоннеле.

По длине тоннеля устраивают ниши и камеры для безопасности обслуживающего персонала, временного хранения оборудования и инструментов. Ниши располагают через каждые 60 метров по очередности то по одну сторону, то по другую. Ниши имеют размеры: ширина 2 метра, глубина 1 метр, высота 2 метра. Камеры располагают так же как и ниши, но с интервалом в 300 метров. Размеры камеры: ширина 2 метра, глубина 2 метра, высота 2,5 метра. Для защиты тоннеля от попадания в него воды устраивают лотки для отвода воды.

5. Определение стоимости сооружения тоннеля

Экономические характеристики выражаются преимущественно денежными показателями, которые определяются подсчетом стоимости одного погонного метра обделки каждого типа на основные работы. Результаты подсчета приведены в таблице.

6. Статический расчет обделки.

6.1 Составление расчетной схемы.

Выбор расчетной схемы статической работы конструкции – важный этап расчета. Расчетную схему обделки тоннеля следует выбирать таким образом, чтобы она с возможно большим приближением отражала действительные условия работы конструкции в зависимости от инженерно-геологических условий, конструктивных особенностей и материала обделки, а также принятых методов производства работ

Расчет обделок производится методом Метрогипротранса. Для этих расчетов предназначена вычислительная программа PK-6. Она позволяет вести расчет на любые сочетания сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок.

Расчетная схема устанавливается путем замены криволинейного очертания обделки вписанным многоугольником, сплошной активной нагрузке – сосредоточенными в узлах многоугольника силами. Упругая среда заменяется упругими опорами, расположенных в вершинах многоугольника.

6.2 Определение нагрузки и других параметров системы «обделка-грунт».

Расчет ведется на основе сочетания нагрузок, учитывая нагрузку опорного давления и нагрузку от собственного веса обделки.

Данный расчет ведется по теории сводообразования Протодьконова. Основные требования для расчета по теории Протодьконова : необходимо, чтобы глубина заложения тоннеля была вдвое больше высоты сводообразования (Hh₁); так же, необходимо, что бы коэффициент крепости грунта бал менее 4 (f<4).

 = 70^о

 = 2,4 тс/м³

В = 12,1м

к_о = 150кгс/см³

h = 8,88 м

f = 3

L=B+2h*tg(45-/2)=12.1+2*8.88tg(10^o)=15.232м

h₁ = L/2f = 15.232/(2*3)

H>h₁ и f<4 – значит можно пользоваться теорией Протодьконова

Вертикальное горное давление принимаем равномерно распределенным по пролету выработки и определяем по формуле :

q_н = *h₁ = 2.5*2.539 = 6.350 т/м²

Горизонтальное давление принимаем равномерно распределенным по высоте и определяем по формуле :

P_H =(h₁+0.5h)*tg²(45-/2)=2.5(2.54+8.88/2)*tg²10=0.543 т/м²

Вертикальная нагрузка от собственного веса

q^н_св= G/B

G = F*1п/м*_б ; F = 13.665м² ; _б = 2,5 т/м³

Расчетные нагрузки получаются при умножении нормативных нагрузок на коэффициент их надежности :

q^верт = k₁q_H+k₂q^н_св , где k₁ = 1.4, k₂ = 1.2

q^гор = к₃ Р_н , где к₃= 1,2

q^верт = 1,4*6,35+1,2*2,82=12,274 т/м²

q^гор = 1,2*0,543=0,652 т/м²

Характеристика упругих отпоров грунта за стенами обделки : (коэф. отпора в сводчатой части)

K = k_o*10⁵ / 0.5B = 150*10⁵ / 0.5*1210 = 24793 т/м³

Коэффициент упругого отпора грунта под пятами свода обделки

K_п=10⁵*К_о / 1,34(1-)*h_п = 10⁵*150 / 1,34*0,71*165=48168т/м³

6.3 Расчеты на эвм

Расчет обделок производится методом Метрогипротранса(PK-6). Программа позволяет вести расчет на любые сочетания сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок. В программе реализована одна из модификаций методом Метрогипротранса, в которой расчет статисески неопределимой системы ведется методом перемещений.

6.4 Проверка прочности сечений обделки по предельным состояниям

После определения внутренних усилий проверяют прочность бетонных сечений. Для нормальной силы N, которую может воспринять данное сечение, и сравнивают ее с величиной нормальной силы, полученной при статическом расчете для этого же сечения.

Поперечное сечение тоннельных обделок подковообразного очертания подвергают внецентреному сжатию Если по условиям эксплуатации обделки не допускается образований в ней трещин, то расчет производится с учетом сопротивления бетона растянутой зоны