Bočný odpor pôdy. Výpočet zohľadňujúci tlak pôdy pomocou metódy Metroproject

(1) Koeficient odolnosti pôdy k s možno určiť podľa vzorca

kde D R- zvolený rozsah aplikovaných kontaktných tlakov;

D s- zmena celkového sadania v súlade so zvoleným rozsahom kontaktných tlakov, vrátane dotvarovania.

(2) Pri výpočte k s je potrebné uviesť rozmery tabuliek (pečiatok).

K.4 Príklad metódy stanovenia sadania pásových základov na piesčitej pôde

(1) Tento príklad opisuje priame stanovenie sedimentu. Sadnutie základov na piesčitých pôdach možno získať empirickými metódami v závislosti od koeficientov znázornených na obrázku K.3; ak sa základové pôdy pod základňou nachádzajú v hĺbke väčšej ako dvojnásobok jej šírky, potom je šírka braný ako pod pečiatkou (obrázok K. 2).

b 1 - šírka pečiatky; b- šírka základu;

s- predpokladané sadanie základov; s 1 - sadanie merané počas PLT;

1 - pečiatka; 2 - základ; 3 - zóna vplyvu

Obrázok K.2 - Oblasť vplyvu pod matricou a základom

b/b 1 - pomer šírky; s/s 1 - pomer sedimentu;

1 - voľné pôdy; 2 - pôda strednej hustoty; 3 - husté pôdy

Obrázok K.3 - Graf pre výpočet sadnutia základov na základe výsledkov

Testy umieračiek

Príloha L

(informatívne)

Podrobné informácie o príprave vzoriek pôdy na testovanie

L.1 Úvod

(1) Podrobnosti o príprave vzoriek sú uvedené v texte normy CEN/TC 341, ktorá je založená na skúšobných metódach odporúčaných Európskou technickou komisiou č. 5 pre laboratórne skúšanie (ETC 5) Medzinárodnej spoločnosti Mechanika pôdy a inžinierska geológia. Základné požiadavky sú uvedené v tomto dodatku.

L.2 Príprava narušených pôd na testovanie

L.2.1 Sušenie pôdy

(1) Vo všeobecnosti by sa pôda na testovanie nemala predsušiť, pokiaľ nie je výslovne uvedené inak, a mala by sa používať vo svojom prirodzenom stave. Ak sa vyžaduje sušenie pôdy, mala by sa použiť jedna z nasledujúcich metód:

Sušenie v sušiarni do konštantnej hmotnosti vo vetranej komore pri teplote (105±5) °C;

Sušenie v peci vo vetranej komore pri danej teplote nižšej ako 100 °C (t. j. čiastočné sušenie, keďže pri nižšej teplote nemusí byť úplné);

Sušenie na vzduchu (čiastočné) vystavením vzduchu pri izbovej teplote, s ventilátorom alebo bez neho.

L.2.2 Brúsenie

(1) Rozsah požadovaného zníženia a úprava akéhokoľvek zostávajúceho cementovaného materiálu musia byť v súlade so špecifickými požiadavkami a podmienkami a musia byť uvedené v správe. Najmä drvenie a spracovanie materiálu vzorky by sa malo vykonávať pri prirodzenej pôdnej vlhkosti.

(2) Prilepené častice sa musia oddeliť bez toho, aby sa jednotlivé častice rozbili. Úder by nemal byť silnejší ako pri údere paličkou s gumenou hlavou. Osobitná pozornosť by sa mala venovať, keď sú častice pôdy voľné a slabé. Ak je potrebné pripraviť veľké množstvo pôdy, drvenie by sa malo vykonávať po častiach.

Výpočty hydrostatického tlaku sa vykonávajú, keď je ostenie tunela spoľahlivo utesnené. Špecifická hmotnosť pôdy sa určuje s prihliadnutím na jej suspenziu vo vode. γ vzv =(γ 0 -1)/(1+ε), kde ε je koeficient pórovitosti.

Hydrostatický tlak by sa mal brať do úvahy pri výpočte konštrukcií tunela alebo jeho časti umiestnenej pod hladinou podzemnej vody. qn = yw*hw;

qnin = 1*(2,85) = 2,85 tf/m2; qnn = 1*(13) = 13 tf/m2;

q vypočítané v = q n v *η =2,85*1,1=3,135 tf/m 2 q vypočítané = q n n *η =13*1,1 = 14,3 tf/m 2

28. Koncept pružného odporu horniny pri spoločnej práci ostenia a okolitej zeminy.

Pod vplyvom vonkajších aktívnych zaťažení sa ostenie tunela deformuje a mení svoju polohu voči obrysu výkopu. V tej časti obrysu, kde sa ostenie pohybuje smerom k výkopu, sa ostenie voľne deformuje, bez interakcie so zemou. Táto časť obrysu sa nazýva bezodporový úsek a vyznačuje sa výskytom významných ohybových momentov. Na zvyšku obrysu je ostenie tunela posunuté smerom k zemi, čím vzniká na jeho strane odpor – elastický odpor, obmedzujúci deformáciu konštrukcie a v nej vznikajúce ohybové momenty.

V osteniach s uzavretým obrysom sú steny pevne spojené koncami obrátenej klenby spočívajúcej na elastickom základe. V tomto prípade je elastické médium nahradené elastickými podperami pozdĺž celého obrysu interakcie obloženia s pôdou.

29. Základné ustanovenia pre výpočet tunelových ostení.

Výpočet ostení tunela sa vykonáva špecifikovanou metódou zaťaženia s prihliadnutím na Faussovu-Wanklerovu hypotézu lokálnych deformácií.

Pod vplyvom vonkajších aktívnych zaťažení sa ostenie tunela deformuje a mení svoju polohu voči obrysu výkopu.

V tej časti obrysu, kde sa ostenie pohybuje smerom k výkopu, sa ostenie voľne deformuje, bez interakcie so zemou. Táto časť obrysu sa nazýva bezodporový úsek a vyznačuje sa výskytom významných ohybových momentov. Na zvyšku obrysu je ostenie tunela posunuté smerom k zemi, čím vzniká na jeho strane odpor – elastický odpor, obmedzujúci deformáciu konštrukcie a v nej vznikajúce ohybové momenty.

Podľa Fauss-Wanklerovej hypotézy sú napätia a lokálne deformácie spojené priamou úmernosťou:

kde k je koeficient elastického odporu zeminy (Posteliho koeficient), kN/m3

Podľa tejto hypotézy zaťaženie spôsobuje sadanie povrchu len v mieste jeho pôsobenia (lokálne deformácie). V skutočnosti, keď sa médium považuje za lineárne deformovateľné, zaťaženie pôsobiace na akúkoľvek oblasť spôsobí sadanie celého povrchu elastickej hmoty (všeobecná deformácia).

Koeficient elastického odporu nie je fyzikálnou a mechanickou charakteristikou pôdy, pretože závisí nielen od jeho vlastností, ale aj od množstva ťažko zohľadnených faktorov (tvary a veľkosti základnej plochy, intenzita zaťaženia, pôdne pomery, tuhosť konštrukcie).

30. Výpočtový diagram metódy Metrogiprotrans (silová metóda).

Pre statický výpočet systému s vysokým stupňom pohyblivosti uzlov (podpery nie sú tuhé, ale elastické) je najvhodnejšie použiť silovú metódu, ktorá dáva najmenšie množstvo zbytočných neznámych. Hlavným systémom je závesová reťaz, ktorá vzniká zavedením závesov v miestach pružných podpier a v uzamykacom úseku obloženia pri súčasnom pôsobení neznámych síl - dvojíc ohybových momentov M 1, M 2, ..., M n.

Keď sú ostenie a zaťaženia pôsobiace naň vzhľadom na zvislú os symetrické, párové ohybové momenty v symetrických závesoch sa považujú za mimoriadne neznáme.

Neznáme sú určené riešením kanonických rovníc, z ktorých každá popiera možnosť pohybu po smerovo vzdialenej spojnici (rovnosť 0 uhla vzájomného natočenia úsekov tyčí zbiehajúcich sa v závese).

Kanonické rovnice sú:

……………………………………………………

kde a sú pohyby hlavného systému v smere neznámom z pôsobenia príslušných párových jednotlivých momentov pôsobiacich v bodoch K a zo zaťažení;

Uhol natočenia základne steny pri pôsobení jediného momentu;

Moment zotrvačnosti základne steny, - výška úseku základne; - koeficient elastického odporu pri päte steny.

Posuny sa určujú pomocou silovej metódy:

Prvý člen vzorca zohľadňuje vplyv ohybu tyčí na veľkosť posunov, druhý člen zohľadňuje vplyv stlačenia tyčí normálovými silami. Ako tyče zahrnuté v mnohouholníku, tak aj elastické podpery sú vystavené stlačeniu. Preto musí byť druhý člen transformovaný tak, aby zohľadňoval sadnutie elastických podpier.

Prichádzajúca = pozdĺžna deformácia tyče prierezom a dĺžkou v dôsledku pôsobenia jednotkovej sily.

Jednotková sila spôsobuje napätie pôdy pod podperou, pretože podpera vníma tlak pôdy z oblasti rovnajúcej sa súčinu šírky prstencov obloženia a dĺžky podpery, ktorá sa rovná polovici súčtu vzdialeností od susedných podporuje.

Návrh podpory,

kde je koeficient elastického odporu (môže byť premenlivý pozdĺž obrysu obloženia), je charakteristika tuhosti, ktorá sa môže líšiť pre rôzne podpery v dôsledku zmien koeficientu elastického odporu

Kde a sú sily na podporu hlavného systému.

Na určenie pohybov nákladu sa sily nahrádzajú silami v hlavnom systéme v dôsledku pôsobenia zaťaženia.

Sily v hlavnom systéme od zaťaženia a jednotlivých momentov sa určujú postupným vyrezávaním uzlov reťaze závesnej tyče, na ktorej spočíva trojkĺbový oblúk, s prihliadnutím na podmienky ich rovnováhy.

31. Výpočtový diagram pomocou metódy posunu.

Tunelové ostenie spolupracujúce s okolitým elastickým médiom je zložitá konštrukcia, ktorá je opakovane staticky neurčitá. Na určenie síl v úsekoch ostenia sa zvyčajne používajú približné metódy, ktorých možnosti sa zavedením počítačovej konštrukcie do praxe značne zvýšili.

Najrozšírenejšia je metóda navrhnutá v roku 1936 inžiniermi Metroproekt, založená na transformácii daného systému do schémy návrhu zavedením nasledujúcich predpokladov:

Hladký obrys ostenia je nahradený prerušovanou čiarou (vpísaný mnohouholník), plynulá zmena tuhosti ostenia je nahradená stupňovitou a pozdĺž každej strany polygónu sa predpokladá konštantná tuhosť ostenia. ;

Rozložené aktívne zaťaženia pôsobiace na ostenie sú nahradené silami pôsobiacimi vo vrcholoch polygónu;

Spojité elastické médium je nahradené samostatnými elastickými podperami umiestnenými vo vrcholoch vpísaného mnohouholníka a umiestnenými kolmo na vonkajší povrch obloženia. Pri zohľadnení trecích síl medzi obložením a zeminou sú podpery vychýlené smerom nadol o uhol trenia. To je ekvivalentné predpokladu, že intenzita elastického odporu v oblasti zodpovedajúcej dĺžke elastickej podpery (vzdialenosť medzi stredmi strán vpísaného mnohouholníka susediaceho s podperou) je konštantná, t. j. diagram elastického odporu má stupňovitý tvar.

Keď prevláda zvislé zaťaženie, trecie sily vznikajúce pri päte ostenia zvyčajne prevyšujú sily, ktoré majú tendenciu pohybovať dnom steny v horizontálnom smere. Nemožnosť tohto posunu sa berie do úvahy zavedením horizontálnej tuhosti podpery na úrovni základne steny.

Zvýšenie počtu pružných podpier znižuje odchýlku návrhového modelu od skutočného a zvyšuje presnosť výpočtu.

Pri výpočte pomocou metódy posunu sa počet neznámych zvyšuje trikrát v porovnaní so silovou metódou, pretože na každom vrchole mnohouholníka je potrebné určiť tri posuny v smere zavedených upevnení: uhlové, horizontálne a vertikálne. Použitie počítača však umožňuje tejto metóde úspešne konkurovať silovej metóde. Jednoduchosť a štandardizácia určovania reakcií vo fixáciách a následne koeficientov kanonických rovníc značne uľahčuje programovanie a spoločné riešenie veľkého množstva rovníc na počítači je možné vykonávať s veľkou rýchlosťou a presnosťou.

Návrhová schéma podkovovitého obloženia na elastických podperách s pevným zapustením na pätách je vpísaný mnohouholník, na koncoch ktorého sú umiestnené elastické pružiny, charakterizujúce interakciu konštrukcie so zemou. Program zabezpečuje automatické vypínanie pružín, ktoré spadajú do voľného priestoru.

Hlavný systém bez pružných pružín bol získaný z návrhu zavedením do každého uzla, s výnimkou pevného uloženia, troch spojení, ktoré zabraňujú uhlovému Dj, horizontálnemu D X a vertikálne D pri posunov.

Neznáme sú pohyby uzlových bodov, ktoré znižujú silu v zavádzaných spojeniach na nulu.

Pre každý vrchol mnohouholníka možno zostrojiť tri kanonické rovnice obsahujúce šesť neznámych pre body 1 a 5 a deväť neznámych pre medziľahlé body.

K bodu 1:

r 11 z 1 + r 12 z 2 + r 13 z 3 + r 14 z 4 + r 15 z 5 + r 16 z 6 = 0

r 21 z 1 + r 22 z 2 + r 23 z 3 + r 24 z 4 + r 25 z 5 + r 26 z 6 = 0

r 31 z 1 + r 32 z 2 + r 33 z 3 + r 34 z 4 + r 35 z 5 + r 36 z 6 = 0

kde z 1 = Dj 1, z 2 = Dх 1, z 3 = Dу 1, z 4 = Dj 2, z 5 = Dх 2, z 6 = Dу 2.

Keď poznáme hodnoty vektorov posunu koncov tyčí zahrnutých v schéme návrhu, je možné určiť vnútorné sily v tyčiach zaťažených iba na koncoch pomocou vzorcov stavebnej mechaniky.

Typicky sa podošva podšívky - bod 6 - môže pohybovať vertikálne a otáčať, ale je pevne pripevnená v horizontálnom smere.

Reakcie vyskytujúce sa v podrážke päty počas jednej rotácie a vertikálneho sadnutia sú rovnaké k p I p A k p h p (l p A h p– moment zotrvačnosti a výška pätovej časti; k p– koeficient elastického odporu pôdy v podrážke).

Zavedenie korekcií do reakčných matríc umožňuje zohľadniť vplyv poddajnosti reakcií podopretia obloženia.

V tomto prípade obrys a priľahlé vrstvy v polomere r = (3-5)d prijímajú deformácie (posuny) a napätia v týchto vrstvách sa prerozdeľujú.

Keď sa deformujúci obrys výkopu dostane do kontaktu s podperou, podpera sa uvedie do činnosti a začne predchádzať deformáciám. Od tohto momentu sa ku gravitačným silám pridáva aj pôsobenie napätí vznikajúcich na styčných plochách masívu s podperou.

Následne sa obrysová hmota a podpera spolu deformujú, kým sa deformácie nestabilizujú.

Tlak vytvorený v tomto momente na kontakte masívu s podporou sa považuje za .

V tejto formulácii problému nie je tlak horniny určený len vlastnosťami horninového masívu a geometriou diela, ale aj kĺbovými deformáciami masívu a opory.

Interakcia medzi pôdnou hmotou a podporou: a) diagram zaťaženia modelu; b) interakčný diagram: 1 – graf rovnovážnych stavov; 2 - graf odporu supportu; 3 – vývoj posunu v čase.

V reálnych podmienkach podpora nezačne okamžite fungovať. V čase, keď je inštalovaný, obvod dostane posun a v čase, keď sa dosiahne rovnováha, ďalší posun (krivka 2 in ryža. b).

Tento moment je na obrázku znázornený bodkou k priesečník kriviek 1 a 2. Teraz podpera nesie zaťaženie a obrys sa posunul.

V prípade použitia pevnejšej podpery (prerušovaná čiara ryža. b) zaťaženie podpery bude väčšie a posun bude menší ako v predchádzajúcom prípade.

Pomocou princípov interakcie medzi horninovým masívom a podperou je teda možné riadiť tlak horniny.

Ustanovenia Novej rakúskej metódy razenia vychádzajú z toho: použitie poddajných podpier (striekaný betón, kotvy) a uvedenie deformácií na takmer kritickú hodnotu, vďaka čomu je maximálne využitá únosnosť vrstevnicových vrstiev masívu a podopretie je hospodárnejšie.

11. Aktívne zaťaženia a pôdne reakcie. Hypotézy všeobecných a lokálnych deformácií.

V špeciálnej literatúre o tuneloch sa používajú tieto výrazy:

aktívne a reaktívne zaťaženie.

Teraz hovoríme:

zaťaženie a

reakcie konštrukčných podpier.

Zaťaženia a nárazy sú rozdelené

na trvalé a dočasné (dlhodobé, krátkodobé a špeciálne).

1 - horský tlak;

2 - hydrostatický tlak;

3 - vlastná hmotnosť konštrukcií;

4 - hmotnosť budov a štruktúr umiestnených v zóne ich vplyvu na obloženie;

5 - zadržané sily z predtlačeného obloženia.

Náklad z vnútrotunelovej a pozemnej dopravy;

Zaťaženie z čerpania malty za ostením počas jeho výstavby;

Od síl vznikajúcich pri montáži prefabrikovaných obkladov;

od hmotnosti a nárazu razenia tunelov a iných stacionárnych zariadení.

Mrazivé sily;

Hmotnosť stacionárneho zariadenia;

Teplotné klimatické vplyvy;

účinky zmrašťovania a dotvarovania betónu.

Kombinácie zaťaženia:

Základné kombinácie zaťažení (konštantné + dlhodobé + krátkodobé);

Špeciálne kombinácie záťaží (konštantné + dlhodobé + niektoré krátkodobé + 1 špeciálna).

Ak teda konštrukcia podlieha určitým konštantným zaťaženiam a dvom špeciálnym zaťaženiam, výpočet sa vykoná 3-krát (vysvetlite!).

Zaťaženia sa do výpočtu zavádzajú v najnepriaznivejších kombináciách pre konštrukciu.

A) Všeobecná deformačná hypotéza : kĺbové deformácie konštrukcie a prostredia vplyvom gravitačných síl

Je založená na teórii elasticity. (generalizovaný modul pružnosti Ео, koeficient priečnej odchýlky (nu))

b) Lokálna deformačná hypotéza : uvažuje o deformácii konštrukcie vplyvom aktívnych síl a elastických reakcií (koeficient lôžka):

12. Koeficienty elastického odporu: špecifické, za stenami a pod základom konštrukcie.

Interakciu obloženia s okolitou pôdou možno opísať pomocou teórie všeobecných deformácií alebo teórie lokálnych deformácií . (pozri prednášku 4).

Ak sa médium považuje za elastické (alebo plastické, viskoelastické atď.) a je charakterizované celkovým modulom deformácie a koeficientom priečnej deformácie, interakcie sú opísané vzorcami: ( teória všeobecných deformácií)

Jednoduchšie je použiť teóriu lokálnych deformácií (Fuss-Winklerova hypotéza).

Je založená na priamej úmernosti medzi napätiami a posunmi na obryse:

kde je koeficient elastického odporu pôdy, .

(Analóg: v teórii všeobecných deformácií)

Hlavná nevýhoda lokálnej metódy. def. - to závisí od veľkosti plôch v kontakte so zemou, čo sa musí brať do úvahy pri výpočtoch.

Stanovenie koeficientov elastického odporu

1) - špecifický koeficient odporu pre vytvorenie jedného polomeru ()

alebo polovičné rozpätie výroby;

2) s jeho pomocou sa vypočíta koeficient odporu za stenami obloženia a pod reverznou klenbou:

Alebo ;

Kde - priemerný pracovný rádius, F– plocha prierezu, m 2 ; IN– pracovný rozsah, m.

3) pod pätami otvoreného obloženia sa koeficient odporu vypočíta podľa vzorca: , Kde V P– šírka opätku, m.

Spojenie medzi TO A E súpravy

vzorec B.G. Galerkina:

Hodnoty v závislosti od koeficientu pevnosti sú uvedené v SNiP „Hydraulické tunely“.

Pre zložité a drahé objekty sa určujú experimentálne.

Nájsť:

13. Výpočtové schémy obloženia metódou konečných prvkov (program MIIT).

Návrhová schéma je konvenčné znázornenie konštrukcie s osovými čiarami označujúcimi hlavné rozmery, podmienky pre upevnenie podpier a zaťaženia.

Konštrukčná schéma je stanovená v závislosti od konštrukcie obloženia, pevnosti pôdy, prevádzkových podmienok konštrukcií a spôsobov jej konštrukcie.

Metóda výpočtu návrhu sa volí na základe jeho konštrukcie. Kým sa objavíme, budeme sa modernizovať. calc. technológie boli uvalené obmedzenia na metódy výpočtu z hľadiska objemu výpočtovej práce, čo si vynútilo zavedenie zjednodušujúcich predpokladov do metodiky výpočtu a zníženie presnosti výsledku.

Metóda konečných prvkov

5.9. Určenie veľkosti horninového tlaku, ako aj prirodzeného namáhaného stavu zemného masívu sa musí vykonať v súlade s odsekmi 5.10 - 5.15, ako aj na základe skúseností s výstavbou a prevádzkou tunelov v podobnom inžinierstve. a geologické podmienky.

Pre voľne priepustné tunely I. triedy a tlakové tunely I. a II. triedy musia byť hodnoty horninového tlaku spresnené v štádiu pracovnej dokumentácie na základe terénnych štúdií v územiach s charakteristickými inžiniersko-geologickými podmienkami.

Tlak horniny sa môže rovnať hmotnosti pôdy v objeme narušenej zóny určenej geofyzikálnymi meraniami.

5.10. Štandardný vertikálny tlak horniny v pôdach s< 4 при расстоянии от кровли выработки до дневной поверхности больше удвоенной высоты свода обрушения следует принимать равным весу грунтов в объеме, ограниченном сводом обрушения. При меньшем заглублении туннеля горное давление принимается равным весу всей толщи грунта над ним.

5.11. Štandardný vertikálny tlak horniny, kN/m2, počas klenby v zeminách s koeficientom pevnosti< 4 определяется по формуле

Predpokladá sa, že rozloženie vertikálneho tlaku horniny je rovnomerné pozdĺž rozpätia ostenia.

5.12. Štandardný vertikálny tlak hornín, kN/m², v pôdach so 4 by sa mal brať ako hmotnosť pôd v objeme narušenej zóny, stanovenej podľa terénnych štúdií, a ak nie sú, podľa vzorca

Tabuľka 4

Rozloženie vertikálneho tlaku horniny pozdĺž rozpätia ostenia sa berie do úvahy podložie, systémy trhlín a ďalšie vlastnosti pôdneho masívu.

V mierne rozpukaných zeminách s hĺbkou narušenej zóny viac ako 1,5 m by sa mal štandardný vertikálny tlak horniny znížiť o 20 %.

Pri použití kombajnu je možné hodnotu znížiť o 30 %.

5.13. Štandardný horizontálny tlak horniny, kN/sq.m, je určený:

pri vyklenutí v pôdach< 4 - по формуле

; (3)

keď je strecha zasypaná menej ako dvojnásobkom výšky oblúka, zrúti sa v pôdach s< 4 - по формуле (3) с заменой численного значения на расстояние от кровли выработки до дневной поверхности.

Rozloženie horizontálneho tlaku horniny musí byť rovnomerné po výške ostenia.

5.14. Štandardný horizontálny tlak horniny v slabo a stredne rozpukaných zeminách s výškou tunela menšou ako 6 m možno ignorovať a vo výške nad 6 m možno určiť z podmienky medznej rovnováhy jednotlivých zárezov skalných blokov. vypnuté prasklinami.

Pomocou vzorca možno vziať do úvahy štandardný horizontálny tlak horniny vo vysoko rozbitých pôdach

5.15. Pri hlbinných baniach (nad 500 m) by sa mala hodnota tlaku horniny určiť s prihliadnutím na plastický stav pôdy a ďalšie špecifické javy.

Pri absencii potrebných údajov je dovolené určiť tlak horniny v počiatočných fázach projektovania hĺbkových výkopov na základe skúseností s výstavbou tunela v podobných inžiniersko-geologických a hydrogeologických podmienkach.

5.16. V hlbokých prácach umiestnených v ílovitých a iných slabých pôdach s< 4, оказывающих значительное равномерное давление на конструкцию туннеля, нагрузку на обделку следует определять с учетом ожидаемых смещений грунта до устройства временной крепи и податливости этой крепи в соответствии с требованиями СНиП II-94-80, а также податливости самой обделки.

5.17. Pri výpočte ostenia je potrebné určiť tlak horniny na základe charakteristík pôdy s prihliadnutím na prevádzkové podmienky (zmeny vlastností zemnej hmoty pri ich nasýtení vodou).

5.18. Pri výpočte ostenia tlakových tunelov umiestnených v priepustných zeminách nie je povolené zahrnutie zaťaženia od vnútorného tlaku vody a vonkajšieho tlaku podzemnej vody v jednej kombinácii. Vo výnimočných prípadoch, keď je vo všetkých možných (aj havarijných) prevádzkových situáciách zaručený všestranný rovnomerný vonkajší tlak vody priamo na ostenie, je dovolené zahrnúť do jednej kombinácie s vnútorným tlakom minimálnu hodnotu vonkajšieho tlaku podzemnej vody s bezpečnostným faktorom. pre zaťaženia rovné 1.

5.19. Tlak podzemnej vody by sa mal určiť pri stálej hladine vody v nádrži, berúc do úvahy zníženie tlaku podzemnej vody, drenážne zariadenia a injektážne clony, ktoré sú na tieto účely zabezpečené.

5.20. Pri projektovaní hydraulických tunelov umiestnených v permafrostových pôdach je potrebné brať do úvahy vplyv zmien teplotného režimu zemín na ich únosnosť, ako aj stabilitu a odolnosť zemín voči vonkajšiemu zaťaženiu.

6. ZÁKLADNÉ USTANOVENIA PRE VÝPOČET OBLOŽENÍ

6.1. Ostenie hydraulických tunelov podľa ST SEV 1406-78 by sa malo vypočítať metódou medzného stavu:

únosnosťou na pevnosť a v prípade potreby aj kontrolou stálosti tvaru konštrukcie (medzné stavy prvej skupiny) podľa záväzného dodatku 1;

vznikom trhlín (odolnosť voči trhlinám), ak trhliny nie sú povolené, alebo otvorením trhlín, ak je ich otvorenie prípustné podľa podmienok trvanlivosti ostenia tunela, bezpečnosti zeminy, ako aj hodnota prietoku filtračnej vody z tunela (medzné stavy druhej skupiny) v súlade so záväznými prílohami 2 a 3.

6.2. Úseky obloženia pre medzné stavy prvej a druhej skupiny sa musia vypočítať v súlade s SNiP II-56-77 a SNiP II-23-81.

6.3. Pri výpočte úsekov ostení tunela je potrebné zadať tieto koeficienty:

koeficienty spoľahlivosti na účely kombinácie konštrukcie a zaťaženia prijaté v súlade s SNiP II-50-74;

koeficient prevádzkových podmienok akceptovaný pre betónové, železobetónové a železobetónové ostenia podľa tabuľky 5, pre oceľové plášte - podľa tabuľky 6.

Tabuľka 5

Tabuľka 6

6.4. Výpočet obloženia na základe únosnosti by sa mal vykonať pre najnepriaznivejšie hlavné a špeciálne kombinácie návrhových zaťažení pomocou konštrukčných charakteristík materiálov obloženia.

6.5. Výpočet obloženia na vytváranie a otváranie trhlín by sa mal vykonať pre hlavné kombinácie štandardných zaťažení bez zohľadnenia hydraulického rázu pomocou štandardných charakteristík materiálov obloženia.

6.6. Výpočet ostení hydraulických tunelov všetkých typov (vrátane tvarových častí kombinovaných ostení) by sa mal vykonať s prihliadnutím na odpor zeminy. Výnimky sú povolené, keď sú tunely umiestnené v slabých, nestabilných pôdach. Keď sú tunely umiestnené v hĺbke menšej ako tri priemery (rozpätia) nad plášťom oblúka, množstvo tlaku prenášaného na zem ostením tunela by nemalo presiahnuť hmotnosť hrúbky zeminy nad tunelom.

6.7. Výpočet obložení ľubovoľného tvaru pre akékoľvek vonkajšie a vnútorné zaťaženie alebo ich kombinácie, keď sa deformačné charakteristiky zemín menia pozdĺž obrysu, by sa mal vykonať pomocou metód stavebnej mechaniky.

Výpočet sa musí vykonať v súlade s článkom 6.4. a 6,5 ​​pre každú kombináciu zaťaženia. Pridávanie diagramov síl z jednotlivých zaťažení na získanie celkového diagramu nie je povolené.

6.8. Betónové ostenia voľne prúdiacich tunelov by mali byť vypočítané na pevnosť za predpokladu vytvorenia plastových závesov v ostení a skúšané na odolnosť proti trhlinám podľa medzných stavov druhej skupiny.

6.9. Pri výpočte ostení na základe medzného stavu druhej skupiny by sa mala maximálna šírka otvoru trhlín ostení tlakových a voľne prietokových tunelov I. triedy brať podľa tabuľky 7.

Tabuľka 7

6.10. Tlakový gradient vo výstelkách sa berie v závislosti od koeficientu filtrácie pôdy:

hrúbka obloženia, m.

V intervale je hodnota určená interpoláciou.

6.11. Pre zatopené časti výmurovky voľne prietokových tunelov z dôvodu trvanlivosti betónu a bezpečnosti výstuže nie je šírka trhlín obmedzená.

6.12. Statické výpočty obloženia by sa mali vykonávať s prihliadnutím na praskanie a plastické deformácie:

ostenie voľne prúdiacich tunelov a vyprázdnených tlakových tunelov podľa medzných stavov prvej a druhej skupiny sa vypočíta s prihliadnutím na tuhosť betónového prierezu s modulom pružnosti betónu v konštrukcii;

Ostenie tlakových tunelov pre prevádzkové zaťaženie podľa medzných stavov prvej skupiny sa počíta s prihliadnutím na tuhosť výstužného úseku.

Na základe medzných stavov druhej skupiny výmurovky tlakových tunelov treba vypočítať:

odolný proti prasknutiu - berúc do úvahy tuhosť výstužnej časti;

odolný voči prasklinám - s prihliadnutím na tuhosť betónovej časti pri .

6.13. Výpočet ostení tunela by sa mal vykonať s prihliadnutím na ich interakciu s pôdou. Deformačné vlastnosti zeminy sú charakterizované koeficientom špecifického odporu alebo zníženým (efektívnym) modulom deformácie zeminy a Poissonovým koeficientom. Daný modul deformácie je potrebné určiť s prihliadnutím na heterogenitu vlastností pôdy v dôsledku prírodných a umelých príčin (spevnenie pôdy cementáciou alebo iným spôsobom, vzhľad zóny narušenej výkopom atď.). Hodnoty charakteristík pôdy by sa mali určiť s prihliadnutím na ich vlastnosti pri nasýtení vodou na základe terénnych štúdií.

Vonkajší polomer podšívky, cm.

Pre tunely umiestnené v anizotropných zeminách s pomerom modulov deformácie v rôznych smeroch väčším ako 1,4 je potrebné vykonať výpočty s prihliadnutím na anizotropiu.

6.14. Deformačné charakteristiky zemín alebo pre tunely I. a II. triedy by sa mali určiť v charakteristických inžiniersko-geologických oblastiach podľa terénnych štúdií realizovaných metódou tlakových výkopov, s použitím centrálnej nakladacej jednotky (UCL) a valcového hydraulického razidla (TsGSh ), ako aj pečiatky v kombinácii so seizmoakustickými a tlakometrickými metódami.

Pre tunely triedy III a IV by sa mali poskytnúť štúdie v plnom rozsahu využívajúce seizmoakustické a tlakometrické metódy. Je možné použiť aj hodnoty fyzikálnych a mechanických charakteristík zemín zistených pri razení tunelov za podobných inžinierskych a geologických podmienok.

6.15. Pre návrh hydraulických tunelov umiestnených v permafrostových pôdach je potrebné určiť hodnoty fyzikálnych a mechanických charakteristík pôd v zamrznutom a rozmrazenom stave.

6.16. Pre predbežné výpočty možno hodnoty špecifických koeficientov odporu pre stredne popraskané pôdy určiť pomocou obrázku 2 alebo analógov.

Poznámka. V mierne popraskaných zeminách s razením kombajnov a tiež počas nich by sa hodnoty získané z obrázku 2 mali zvýšiť o 30 %.

6.17. Pri výpočte tunelových ostení je potrebné brať do úvahy spoločnú prácu podpery inštalovanej pri razení tunela s ostením.

6.18. Pri zadávaní projektovej schémy ostenia tunela a zeminy treba brať do úvahy postupnosť vývoja zeminy a konštrukcie prvkov ostenia.

Sakra.2. Graf koeficientu špecifického odporu

z koeficientu pevnosti zeminy pre porušené zeminy

6.19. Pri paralelnom umiestnení viacerých tunelov je pri výpočte pevnosti ostenia potrebné brať do úvahy zmeny napätosti a pevnostných vlastností zeminy spôsobené razením susedných tunelov.

6.20. Výpočet betónových a železobetónových ostení tunelov na teplotné účinky by sa mal vykonať s návrhovým rozdielom teplôt väčším ako 30 °C, berúc do úvahy napučiavanie a dotvarovanie betónu.

6.21. Pri výpočte ostenia tlakových a voľne prietokových tunelov sa neberie do úvahy spätný tlak vody v betonážnych slojach a v úsekoch medzi betonážami.

6.22. Hrúbka žľabu tunela vystaveného zaťaženiu ťahom by sa mala určiť s prihliadnutím na možnosť oderu žľabu.

Príloha 1

Povinné

VÝPOČET OBLOŽENÍ TUNELOV

PODĽA LIMITOVANÝCH STAVOV PRVEJ SKUPINY

1. Výpočet betónových a železobetónových ostení

ľubovoľný obrys

V schéme návrhu sa spravidla predpokladá, že zaťaženia vrátane tlaku horniny sú špecifikované a odpor pôdy je definovaný ako reakcia pružného základu. Možné najjednoduchšie konštrukčné schémy obloženia ako tyčových systémov v elastickom médiu s jednosmernými spojeniami sú na obrázku 1.

Sakra.1. Návrhové schémy pre ostenia tunelov

Výpočty pevnosti by sa mali vykonať pre návrhové zaťaženia (berúc do úvahy bezpečnostné faktory pre zaťaženia) v súlade s oddielom 5, tuhosť by sa mala brať v súlade s oddielom 6.12, koeficienty odolnosti pôdy - v súlade s oddielmi 6.13-6.16.

Výpočet úsekov obloženia a určenie požadovanej plochy prierezu výstuže by sa malo vykonať podľa SNiP II-56-77.

vypočítaný vnútorný tlak vody zohľadňujúci hydraulický ráz počas normálnej prevádzky, MPa;

vzdialenosť od plášťa oblúka tunela k povrchu terénu, cm;

vypočítaná pevnosť výstuže v ťahu a modul pružnosti výstuže, MPa;

hustota pôdy, kg/cm3;

Ak podľa vzorcov (2) alebo (3)< 0 (т.е. расчетной арматуры не требуется и внутреннее давление воды полностью воспринимается грунтом), следует принимать значение по минимальному проценту армирования согласно п.4.19.

Na výpočet štruktúr s prihliadnutím na odpor pôdy existuje niekoľko rôznych metód, ktoré sa líšia výpočtovým modelom pôdneho prostredia, na ktorom sú založené, a svojou formou.

Výpočet zohľadňujúci tlak pôdy pomocou metódy Metroproject

Konštrukcia je uvažovaná ako kruhový prstenec v spojitom elastickom prostredí, ktorého mechanické vlastnosti sú charakterizované koeficientom lôžka: médium je schopné poskytnúť iba jednoznačný odpor pôdy smerujúci ku konštrukcii.

Pre výpočet je krúžok nahradený 16-uholníkom, ktorý je v ňom vpísaný, a spojité elastické médium je nahradené samostatnými elastickými podperami umiestnenými vo všetkých vrcholoch 16-uholníka, okrem troch horných, ktoré spadajú do tlaku. -voľná zóna. Smery oporných reakcií tyčí sa berú pozdĺž zodpovedajúcich polomerov prstenca a pri zohľadnení trecích síl odchýlkou ​​uhla trenia medzi zeminou a obložením.

Pri prechode na základný systém silovej metódy sa do všetkých vrcholov polygónu okrem dvoch zavedú závesy a ohybové momenty M1, M3 ..., M9 aplikované v týchto rezoch sa berú ako neznáme. V tomto prípade momenty M3, M4..., M8 aplikované v symetrických rezoch budú skupinové neznáme (obr. 1).

Typická kanonická rovnica silovej metódy, zostavená pre podporu n, má nasledujúci tvar:

Koeficienty pre neznáme a voľné členy rovníc sú posuny hlavného systému v smere týchto neznámych od jednotlivých momentov a od daného zaťaženia. Aby ste ich určili, musíte najprv nájsť zodpovedajúce úsilie.

Horná časť hlavného systému (obr. 2), umiestnená v bezodporovej zóne a nepodliehajúca pôsobeniu elastického odporu zeminy, sa uvažuje ako trojkĺbový oblúk, ktorého podperné reakcie od zaťaženia a jednotlivé momenty sa prenášajú s opačnými znamienkami na spodnú závesnú reťaz.

Sily v článkoch závesovej reťaze sú určené z podmienok rovnováhy postupne rezaných uzlov (obr. 3). Z rovnovážneho stavu n-tého uzla pri pôsobení daného zaťaženia sa určí:

Obvodová normálová sila vo väzbe medzi uzlami n a n+1

reakcia elastickej podpory v uzle č

kde Yn je sústredená vertikálna sila v uzle n z daného zaťaženia; Xn – sústredená sila v uzle n od daného zaťaženia; - stredový uhol medzi vertikálou a polomerom v bode n; - stredový uhol uzavretý medzi polomermi nakreslenými cez spojenie vrcholu mnohouholníka; pre šesťuholník

Z jediného momentu pôsobiaceho v uzle n vznikajú tieto sily:

normálové sily vo väzbách

reakcie elastických podpier

Tento jediný moment úsilia nevyvolá žiadne úsilie v zostávajúcich prvkoch hlavného systému. Jediný moment pôsobiaci na podperu trojkĺbového oblúka spôsobuje nasledujúce sily:

normálové sily vo väzbách

reakcie elastických podpier

Posuny hlavného systému sa určujú s prihliadnutím na vplyv normálových síl na pohyb pružných podpier.

Takže napríklad pohyb v smere od jedinej neznámej

Tu a sú ohybové momenty v ľubovoľnom úseku článkov z príslušných jednotlivých momentov; a sú normálové sily vo väzbách z príslušných jednotlivých momentov; a - reakcie v nosných tyčiach zo zodpovedajúcich jednotlivých momentov; a - tuhosť pozdĺžnych častí obloženia na ohyb a stlačenie; a je dĺžka strany mnohouholníka; b – šírka obloženia prstenca pridelená pre výpočet; k – koeficient elastického odporu pôdy.

Po určení ôsmich neznámych zo systému ôsmich rovníc sa konečné úsilie určí podľa vzorca:

Tu - sily v hlavnom systéme z daného zaťaženia; - sily v hlavnom systéme od jednotlivých uzlových momentov; - nájdené hodnoty neznámych.

Správnosť výpočtov je kontrolovaná splnením podmienok rovnováhy jednotlivých častí ostenia a skutočnosťou, že zmenšená plocha (t.j. delená El) výsledného diagramu ohybových momentov je rovná nule.

Podobnú metódu výpočtu využívajúcu jej modul pružnosti L D a Poissonov pomer ako elastické charakteristiky pôdy vyvinul S. A. Orlov.

Pre približné výpočty potrubí sa zvyčajne používa nasledujúci vzťah medzi koeficientom elastického stlačenia k a modulom deformácie pôdy Г gr:

kde je Poissonov pomer pôdy.

Výpočet s prihliadnutím na odolnosť pôdy metódou O. E. Bugaeva

Pôdne prostredie obklopujúce konštrukciu je charakterizované koeficientom elastického odporu zeminy k. Predpokladá sa, že odpor je radiálny a pôsobí na spodnú časť konštrukcie so stredovým uhlom 270°. Pozdĺž horného oblúka so stredovým uhlom 90 0 sa predpokladá bezodporová zóna (obr. 4).

Elastická čiara krúžku je aproximovaná rovnicami:

kde je uhol sklonu úseku k vertikále; a sú súradnicami pružnej čiary v sekciách A a B.