Горное давление в туннелях » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Горное давление в туннелях

07.07.2021

Применительно к субаквальным туннелям, т. е. туннелям, проложенным непосредственно под дном рек или морских проливов, давление грунта, действующее на их обделку, имеет сравнительно малое значение. На обделку таких туннелей, как показано на рис. 10.44, а, будет воздействовать полное давление воды, которое и является определяющим при проектной разработке ее конструкции. Дополнительное давление, вызванное весом с учетом взвешивания водой тонкого слоя покрывающего и окружающего туннель грунта, оказывается в таких случаях всегда меньше давления воды, и нет значительные ошибки при оценке его величины поэтому нe могут вызвать серьезных последствий. Однако положение резко изменяется в тех случаях, когда туннель закладывается на значительной глубине в толще пластичных глин (рис. 10.44,б).

Чисто теоретическое рассмотрение проблем такого типа имеет небольшое значение по сравнению с результатами измерения давления в натуре и соответствующих наблюдений. Однако до сего времени в нашем распоряжении имеется только весьма ограниченное число таких данных. Один из наиболее полных и заслуживающих внимания комплексов наблюдений был получен в Детройте в период строительства канализационных туннелей, заложенных на глубине порядка 60 футов ниже поверхности земли. Эти данные были опубликованы У.С. Хаузелем. Покрывающая и окружающая туннели слабая пластичная глина была полностью насыщена водой. Естественная влажность глины была в пределах wn = 26/37%. Пределы текучести и пластичности глины не были установлены, но, как это представляется по результатам анализов детройтской глины, она по своим основным показателям может считаться близкой к чикагской глине. Хаузел утверждает, что сопротивляемость детройтской глины сдвигу, за исключением ее поверхностных горизонтов (кора высыхания), где она представлена более жесткой разностью, колеблется в пределах 150— 200 фунт/фут2. Эти величины были получены в процессе длительных опытов, проведенных в приборе на простой сдвиг по двум плоскостям среза в условиях предотвращения дренирования образцов. Как указывалось ранее, сопротивляемость грунтов сдвигу, устанавливаемая по этой методике, оказывается для глин такого типа в 4—5 раз меньшей, чем ее предельное значение. Поэтому можно предположить, что прочность детройтской глины на сжатие в одноосном напряженном состоянии была приблизительно равна: qu = 0,75 т/фут2.

Канализационный туннель имел круговое сечение с внутренним диаметром 9,5 фута. Толщина обделки туннеля 17,5 дюйма. С внешней стороны бетонной обделки туннеля были установлены мессдозы Голдбека. Большое число использованных приборов отчасти компенсировало непригодность такого рода датчиков для длительного наблюдения, а также неизбежный разброс данных, полученных путем замера давления грунта на малых площадках по контакту приборов с грунтом. На рис. 10.45 приведена общая схема установки датчиков и некоторые полученные по ним типичные показания. Итог наблюдений, накопленных за период 10 лет, отражен на рис. 10.46. Постройка туннеля велась с использованием сжатого воздуха, чтобы уменьшить потери грунта и предотвратить осадку земной поверхности и возведенных здесь зданий. После завершения строительства туннеля и снятия давления воздуха (12 декабря 1930 г.) все датчики, как показано на рис. 10.46, зарегистрировали увеличение давления грунта на обделку туннеля, довольно близко соответствовавшее падению давления воздуха, достигавшему 3880 фунт/фут2. В течение трех последующих месяцев давление грунта несколько снизилось. С этого времени горизонтальное давление оставалось практически неизменным, но вертикальное давление в период последующих пяти лет постоянно возрастало, пока не стабилизировалось при величинах, отвечающих весу покрывающих масс грунта на соответствующих уровнях, названных Хаузелем статическим напором. В течение последующих пяти лет здесь не отмечено никаких существенных изменений. Отношение бокового давления к вертикальному при этом повторно консолидированном равновесном состоянии, согласно рис. 10.45, оказалось равным: Kn=5,4/8,2=0,66. He ясно, следует ли считать эту величину за коэффициент Kd или Ks+w. Возможно, что полученный коэффициент занимает промежуточное между ними положение и что на облицовку туннеля помимо давления от скелетной части грунта действовало дополнительно некоторое давление воды. Далее следует отметить, что высокие значения К позволяют придать туннелям более совершенные конструктивные формы.

Скемптон опубликовал данные о результатах замера давления, воспринимавшегося металлической облицовкой (тюбингами) туннеля диаметром 12 футов, заложенного в толще жестких трещиноватых лондонских глин. В период первых двух недель после установки кольца тюбинга и выполнения цементации горное давление на обделку туннеля постепенно возрастало и наконец достигло значения, соответствующего полному весу перекрывающей толщи глины мощностью 109 футов. В этом отношении результаты наблюдений Скемптона, относящиеся к лондонской глине, соответствуют результатам исследований Хаузеля, проведенных в Детройте. Однако использованный им метод замера давления позволил определить только его максимальную величину.

По-видимому, не было проведено никаких наблюдений по горному давлению в туннелях, пройденных в песчаной толще. Однако имеющиеся данные указывают на то, что арочный эффект, проявляющийся вокруг туннеля, может существенно снижать величину давления на обделку туннеля от веса перекрывающей толщи грунта. Для оценки величины горного давления в подобных условиях может использоваться метод расчета, близкий к методу расчета трубопроводов, прокладываемых в траншеях, который описан далее.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: