Методика определения эффективных параметров тоннельных обделок из набрызгбетона

• Автор: Щелочкова, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ В ТОННЕЛЕСТРОЕНИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие положения.

1.2 Конструктивные особенности набрызгбетонной крепи

1.3 I Гапряженодеформированное состояние НДС системы крепь массив в процессе сооружения тоннеля.

1.4 Методы расчета набрызгбетонной крепи

1.5 Методики учета частичной разгрузки грунтового массива

в призабойной зоне тоннельной выработки при проведении расчетов

НДС системы крепь массив

1.6 Выводы но главе.

1.7 Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ НА НДС ГРУНТОВОГО МАССИВА В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ
2.1 Общие положе1шя.
2.2 Пространственная конечноэлементная модель исследований.
2.3 Методика проведения численных экспериментов на пространственной конечноэлементной модели.
2.4 Влияние основных механических характеристик грунта
2.5 Плоская конечноэлементная модель исследований
2.6 Влияние размеров поперечного сечения тоннеля
2.7 Влияние длины строительной заходки
2.8 Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ.
3.1 Цель проведения экспериментальных исследований
3.2 Описание объекта исследований.
3.3 Методика проведения натурных измерений деформаций
крепи тоннеля.
3.4 Расчет деформаций набрызгбетонной крепи тоннеляобъекта экспериментальных исследований
3.5 Сравнительный анализ данных экспериментальных исследований и результатов расчетов
3.6 Выводы по главе.
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК ИЗ НАБРЫЗГБЕТОНА
4.1 Основные положения методики.
4.2 Пример расчета набрызгбетонной крепи согласно разработанной методике
4.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Результаты натурных прессиометрических испытаний грунтов на участке строительства станции Чкаловская
г.Екатеринбург.
Приложение Б. Физикомеханические характеристики грунтов
на участке строительства станции Чкаловская
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в отечественной практике строительства транспортных тоннелей наблюдается рост объемов применения набрызгбетона в качестве временной крепи и постоянной конструкции обделки.
Так, за последние десятилетия на набрызгбетонной крепи были пройдены подходная выработка и перегонный тоннель между станциями Киевская Парк Победы Московского метрополитена г., калоттная часть станции Геологическая Екатеринбургского метрополитен г., в настоящее время ведется сооружение автодорожного тоннеля в г.Уфе, калоттной части станции Чкаловская Екатеринбургского метрополитена и ряда автодорожных тоннелей, расположенных вблизи г. Сочи 1, , , , , , .
Современные темпы транспортного строительства, требующие высоких скоростей проходки тоннелей и оптимального расходования трудовых и финансовых средств, вызывают потребность в разработке эффективных конструкций набрызгбетонных крепей обделок, параметры которых толщины, армирования, обеспечивая необходимую несущую способность крепи, являлись бы оптимальными. Добиться эффективных значений конструктивных параметров крепи возможно при учете в расчетах с большей точностью и достоверностью технологических особенностей сооружения тоннелей, влияющих на распределение и значения расчетных внутренних усилий в крепи.
Так, важной особенностью ведения проходческих работ горным способом является неизбежное отставание возведения набрызгбетонной крепи от разработки 1рунта, приводящее на длине передовой неподкрепленной заходки к частичной разгрузке грунтового массива. Разгрузка массива заключается в изменении бытовых напряжений в фунтовом массиве, действующих до начала строительства в зоне тоннеля, и сопровождается деформациями контура тоннельной выработки. Благодаря этому крепь тоннеля, установленная с
некоторым запозданием, подвергается меньшему по сравнению с бытовым горному давлению.
На современном этапе развития методов расчета учесть с достаточной степенью достоверности величину частичной разгрузки грунтового массива в призабойной зоне тоннельной выработки позволяют пространственные численные модели, в которых разгрузка массива учитывается автоматически при задании этапов расчета, включающих продвижение забоя на длину очередной строительной заходки и устройство крепи на длине предыдущей. Но, несмотря на это, в настоящее время для практических целей на стадии проектирования прибегают в основном к плоским расчетным схемам, в которых частичная разгрузка фунтового массива в призабойной зоне тоннельной выработки учитывается в исходных параметрах процесса расчета.
Обзор современного состояния вопроса показал, что назначение степени разфузки фунтового массива при проведении расчетов плоских численных моделей системы крепь массив, как правило, носит эмпирический характер изза отсутствия рекомендаций по выбору ее величины для многих частных значений технологических параметров сооружения тоннелей.
В связи с этим возникает необходимость в проведении научных исследований напряженнодеформированного состояния фунтового массива в призабойной зоне тоннельной выработки и разработке на их основе методики определения эффективных параметров тоннельных обделок из набрызгбетона.
Актуальность


Но, несмотря на это, в настоящее время для практических целей на стадии проектирования прибегают в основном к плоским расчетным схемам, в которых частичная разгрузка фунтового массива в призабойной зоне тоннельной выработки учитывается в исходных параметрах процесса расчета. Обзор современного состояния вопроса показал, что назначение степени разфузки фунтового массива при проведении расчетов плоских численных моделей системы крепь массив, как правило, носит эмпирический характер изза отсутствия рекомендаций по выбору ее величины для многих частных значений технологических параметров сооружения тоннелей. В связи с этим возникает необходимость в проведении научных исследований напряженнодеформированного состояния фунтового массива в призабойной зоне тоннельной выработки и разработке на их основе методики определения эффективных параметров тоннельных обделок из набрызгбетона. Актуальность темы. Актуальность диссертационной работы обусловлена увеличением объемов применения в отечественной практике строительства транспортных тоннелей набрызгбетона в качестве временной крепи и постоянной конструкции обделки. Добиться эффективных значений конструктивных парамечров крепи возможно при учете в расчетах с большей точностью и достоверностью технологических особенностей сооружения тоннелей, влияющих на распределение и значения расчетных внутренних усилий в крепи. Для решения этой задачи и разработки на его основе методики определения эффективных парамечров тоннельных обделок из набрызгбетона возникла необходимость проведения научных исследований. Цель и задачи диссертации. Методика исследований. В основе методики заложен комплексный подход, включающий проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием пространственных и плоских численных моделей, построенных в программном геотехническом комплексе XI 3 , реализующем метод конечных элементов. Экспериментальные исследования проведены в условиях строящегося станционного тоннеля односводчатой станции глубокого заложения Чкаловская Екатеринбургского метрополитена с привлечением специалистов филиала ОАО ЦНИИС НИЦ Тоннели и метрополитены при участии автора диссертации. Маркшейдерские измерения на объекте исследований осуществлялись силами ООО МетростройПТС г. Екатеринбург. При обработке результатов теоретических и натурных экспериментов использованы методы математической статистики. Реализация результатов. ОАО ЦНИИС НИЦ Тоннели и метрополитены при проектировании конструкции и разработке проекта мониторинга первичной набрызгбетонной обделки свода станции Чкаловская Екатеринбургского метрополитена, а также при проведении поверочных расчетов набрызгбетонной крепи автодорожного тоннеля 1 первой очереди строительства Дублера Курортного проспекта от р. Агура до ул. Земляничная в г. Сочи. Апробация работы. Московского автомобильнодорожного государственного технического университета МАДИ , , проходивших в и г. Секции НИЦ Тоннели и метрополитены Ученого совета ОАО ЦНИИС, г. Публикации. Меркин В. Е., Чеботаев В. В., ХЦекудов Е. В., Щелочкова Т. Н. Оптимизация конструкции обделки большепролетных подземных выработок, сооружаемых по технологии НАТМ. Транспортное тоннелестроение. Современный опыт и перспективные разработки сб. ОАО ЦНИИС, вып. М., . С.7. Чеботаев В. В., Щелочкова Т. Н. Расчетное обоснование параметров первичной набрызгбетонной обделки станции метрополитена. Транспортное тоннелестроение. Современный опыт и перспективные разработки сб. ОАО ЦНИИС, вып. М., . Меркин В. Е., Чеботаев В. В., Щекудов Е. В., Гиренко И. В., Щелочкова Т. Н., Дозорец Ю. И., Смирнов В. А., Веселовский В. Н., Ляхов С. В. Эффективная конструкция односводчатой станции Екатеринбургского метрополитена с первичной обделкой из набрызгбетона. Особенности освоения подземного пространства и подземной урбанизации в крупных городах мегаполисах сб. М., . С. . Маковский Л. В., Щекудов Е. В., Страхов А. М., Щелочкова Т. Н. Оптимизация конструкции двухслойной обделки тоннелей. Наука и техника в дорожной отрасли, 1. М., . С. . V. i, V. V. iv, V. Vv, . II II . С. . Щелочкова Т. Н. Исследование напряженнодеформированного состояния грунтового массива в призабойной зоне тоннеля, сооружаемого горным способом Транспортное строительство, 3. М., . С. .