Два подхода к расчету тоннельных обделок, алгоритмы программ, исследования работы обделок в упругой, упруго-пластической и упруго-вязкой среде

• Автор: Давыдов, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Содержание
Предисловие

Глава 1. Исторический обзор методов расчета тоннельных обделок.

Введение

1.1. Горное давление

1.2. Расчет тоннельных обделок на нагрузку от горного давления

1.3. Расчет тоннельных обделок, как конструкций работающих

совместно с окружающей средой

Глава 2. Некоторые сведения из курса сопротивления материалов и теории упругости.

Введение

2.1. Понятие о деформациях тела и перемещениях его точек.

Внешние и внутренние силы, напряжения
2.2. Основные уравнения плоской задачи теории упругости
2.3. Исследование напряженного состояния в точке
Глава 3. Расчет тоннельных обделок как конструкций находящихся в упругой и упруго пластической среде.
Введение
3.1. Использование классических решений теории упругости для
определения напряженного состояния вокруг выработок кругового очертания
3.2. Понятие упруго пластических деформаций
3.3. Постулат Друкера. Ассоциированный закон течения.
Построение матрицы жесткости
3.4. Теория Мора Кулона. Построение матрицы жесткости.
Глава 4. Расчет тоннельных обделок с учетом фактора времени.
Введение
4.1. Понятие об управлении горным давлением. Новоавстрийский
метод прохождения тоннельных выработок
4.2. Функции ползучести и релаксации. Понятие конструкционного
и инвариантного материала
4.3. Линейная наследственная теория ползучести. Ядро ползучести 9 и его резольвента, соотношения между ними
4.5. Численный алгоритм построения кривой релаксации по кривой
ползучести
4.6. Численный алгоритм расчета тоннельных обделок в упруго
вязкой среде с использованием дискретно заданной кривой релаксации.
Глава 5. Программа по расчету тоннельных конструкций.
Введение
5.1. Описание программы.
5.2. Решение тестовой задачи методом МЕТРОГИПРОТРАНСА.
5.3. Расчет тоннельной обделки в упругой среде и методом
4.4. Модель Кельвина
МЕТРОГИПРОТРАНСА
Глава 6. Основные результаты работы.
Список используемой литературы


Тоннельные выработки проходят в предварительно напряженном бытовым давлением массиве, и для учета этого обстоятельства О. В. Родиным был предложен метод «снимаемых нагрузок». Наиболее совершенным методом расчета тоннельных обделок является метод конечных элементов. При расчетах тоннельных обделок необходимо учитывать упруго - пластические и реологические свойства грунта. Ниже приведена схема методов расчета тоннельных обделок. NN. Нагрузка, действующая на тоннельную обделку со стороны окружающей породы, называется горным давлением. Горное давление имеет две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Величина горного давления зависит от характера грунта, глубины заложения тоннеля, его очертания, размеров подземной выработки и способа производства работ. Имеется большое количество теорий горного давления, часть из которых широко используется на практике, другая часть имеет лишь историко - теоретическое значение и приводится лишь для анализа процесса развития теорий горного давления. До прохождения выработки в массиве действует бытовое давление, при этом его вертикальная составляющая равна весу столба расположенного над элементом, выделенным из массива (рассматривается случай горизонтальных напластований, а грунт по высоте 2 одинаков). Очевидно, что учет слоистости грунта с горизонтальными слоями и одинаковыми свойствами в пределах слоя принципиальных затруднений не вызывает. У г-)2 1. В виду симметрии деформации в плоскости перпендикулярной ОСИ 2. Запишем выражение для ех,еу, через обобщенный закон Гука и в соответствии с (1. Я - коэффициент бокового давления до прохождения выработки (в ненарушенном массиве). Большинство теорий горного давления опирается на закон Кулона. Поясним его применение на простейшем случае обделки возводимой в открытом котловане (открытый способ производства работ). Рассмотрим открытый котлован с вертикальными стенками. На (рис. АВ. Стенка является абсолютно гладкой (касательные напряжения по стенке равны нулю). В результате этого, направления главных площадок совпадают с осями х и г, при этом вертикальное напряжение <тг =. Таким образом, известны направления главных площадок и одно из главных напряжений. Построим круг Мора (рис. Н (рис. Из начала координат проведем прямую линию под углом <р, построим круг Мора таким образом, чтобы он проходил через точку Ь (^і) и касался бы прямой проходящей через точку О под углом Ф (рис. Рассмотрим точку М на круге Мора. Очевидно, что центральный угол ]М равен (°-(р), так как треугольник ООМ - прямоугольный. О0-(р)=°+ ф, тогда вписанный угол ЬаМ равен В соответствии с построением Мора координатами точки М{амутм) являются напряжения, действующие по площадке с нормалью наклоненной к оси х под углом “• При этом в соответствии с (рис. Предположим, что стенка переместилась поступательно на малую величину 5 вправо, тогда в соответствии с теорией Кулона в точке находящийся на глубине И напряженное состояние является предельным и в этой точке происходит сдвиг. На рис. Мора для элемента находящегося на глубине z. Из построения следует, что сдвиг происходит по площадке параллельной площадке сдвига элемента находящегося на глубине И. Аналогичная картина будет во всех точках находящихся в пределах клина ABC (рис. Таким образом, все элементы находящиеся внутри этого клина будут находиться в условиях предельного равновесия (тм = ам • tgq>). В естественном состоянии (до прохождения выработки), при наличии бокового давления со стороны грунта сдвига нет (некуда сдвигаться), поэтому для того чтобы произошел сдвиг необходимо освободить боковую поверхность, т. Рассмотрим прямоугольный треугольник ООМ (рис. Sincp = а 1. Соотношение (1. Ренкина. Решим уравнение (1. С#(° + ^)(? Другой подход по определению давления на подпорную стенку был предложен Ребханом. По этому подходу, при поступательном смещении стенки в грунте образуется клин, который сползает, как абсолютно жесткое тело по плоскости, наклоненной к горизонтали под углом V (рис. При этом клин считается абсолютно жестким, при этом по плоскости сползания действует сила равная силе трения по Кулону.