Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Постоянные нагрузки и воздействия
|
|
5.6.4.6 Вертикальные и горизонтальные нагрузки от веса насыпного грунта при открытом способе работ, от давления грунта при закрытом способе работ или от других постоянных нагрузок, действующих в пределах всего пролета или всей высоты сооружения или выработки, при расчетах тоннельных обделок допускается принимать как равномерно распределенные.
5.6.4.7 Для объектов, сооружаемых открытым способом, величину нормативной вертикальной нагрузки от насыпного грунта следует принимать в соответствии с давлением всей его толщи над сооружением с учетом веса наземных зданий и других сооружений, строительство которых предусмотрено над данным объектом или в пределах призмы обрушения грунта.
5.6.4.8 Нормативные вертикальные и горизонтальные нагрузки на обделки тоннелей, сооружаемых закрытым способом, надлежит определять по результатам инженерно-геологических изысканий с учетом возможности образования в грунтах самонесущего свода (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема для расчета высоты свода обрушения
5.6.4.9 В неустойчивых грунтах, в которых сводообразование невозможно (водонасыщенные несвязные и слабые глинистые грунты), нагрузки следует принимать с учетом давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением. В таких случаях нормативную вертикальную и горизонтальную нагрузки q Hи p H, кН/м2, необходимо определять по формулам:
 ,
| (5.2) | |
 ,
| (5.3) |
где Yi - нормативная плотность грунта соответствующего слоя напластования, кН/м3;
Hi - толщина соответствующего слоя напластования, м;
n - число слоев напластований;
- кажущийся угол внутреннего трения грунта в уровне сечения тоннеля, градус.
Такие же нагрузки следует принимать и при наличии сводообразования, если расстояние от вершины свода обрушения до земной поверхности или до контакта с неустойчивыми грунтами меньше высоты свода обрушения.
5.6.4.10 Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную - q H и горизонтальную - p H, кН/м2, в условиях сводообразования для однородной толщи грунта следует определять по формулам:
 ,
| (5.4) | |
 ,
| (5.5) |
где h1 - высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м (рисунок 1), определяемая по 5.6.4.11 и 5.6.4.12;
- нормативная плотность грунта, кН/м3;
h - высота выработки, м;
- нормативный (кажущийся) угол внутреннего трения грунта в уровне сечения тоннеля, градус.
5.6.4.11 Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условиях сводообразования (рисунок 1) для нескальных необводненных грунтов следует определять по формуле
 ,
| (5.6) |
где L - величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле:
 ;
| (5.7) |
f – коэффициент крепости, принимаемый на основании геологических изысканий. Допускается данный коэффициент принимать по таблице 5.6.3;
b - величина пролета выработки, м.
Таблица 5.6.3
| Вид грунта в сечении и кровле выработки | Коэффициент f |
| Глины твердые литифицированные (сланцеватые, аргиллитоподобные, мергелистые и т.п.) | |
| Глины твердой консистенции переуплотненные типа верхнекаменноугольных или протерозойских | 0, 9 |
| Крупнообломочные грунты с супесчано-песчаным заполнителем плотные, глины и суглинки твердой консистенции | 0, 8 |
| Пески плотные маловлажные или супесчано-суглинистые грунты | 0, 7 |
| Глины и суглинки полутвердой консистенции | 0, 6 |
Высоту свода обрушения h 1 над верхней точкой обделки для тоннелей, сооружаемых в глинистых грунтах на глубине более 45 м, следует принимать с коэффициентом К = Н /45, где Н - глубина заложения тоннеля от поверхности земли до низа тоннельной обделки, м.
При заложении тоннелей в глинистых грунтах, прочность которых уменьшается под влиянием поступающих подземных вод, высоту свода обрушения h 1 надлежит увеличивать в пределах до 30%.
Примечание - Для трехсводчатых станций за величину пролета выработки “ b ” принимается суммарная ширина станционных выработок.
5.6.4.12 Высоту свода обрушения h 1 над верхней точкой обделки в условиях сводообразования для скальных грунтов следует определять по формулам:
а) для скальных грунтов, оказывающих вертикальное и горизонтальное давление:
 ,
| (5.8) |
б) для скальных грунтов, оказывающих только вертикальное давление:
 ,
| (5.9) |
где R - предел прочности грунта на сжатие " в куске" (образце), МПа;
- коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, принимаемый по таблице 5.6.4 исходя из предела прочности грунта на сжатие " в куске" и категории массива по степени трещиноватости, которая определяется в зависимости от трещинной пустотности и густоты трещин (среднего расстояния между трещинами наиболее развитой их системы) по таблице 5.6.5 и дополнительных характеристик трещиноватости по СН 484 [10].
Таблица 5.6.4
| Категория массива скальных грунтов по степени трещиноватости | Коэффициент при пределе прочности грунта " в куске" на сжатие, МПа
| ||||
| I - практически нетрещиноватые | 1, 7 | 1, 4 | 1, 2 | 1, 1 | |
| II - малотрещиноватые | 1, 4 | 1, 2 | 0, 9 | 0, 8 | |
| III - среднетрещиноватые | 1, 2 | 0, 9 | 0, 7 | 0, 6 | 0, 5 |
| IV - сильнотрещиноватые | 0, 9 | 0, 7 | 0, 5 | 0, 4 | 0, 3 |
| V - раздробленные (разборная скала) | 0, 7 | 0, 4 | 0, 3 | 0, 2 | 0, 1 |
Таблица 5.6.5
| Трещинная пустотность, % | Категория грунтов при густоте трещин, м | |||
| очень редкой (более 1) | редкой (1, 0-0, 3) | густой (0, 3-0, 1) | очень густой (менее 0, 1) | |
| Малая - менее 0, 3 | I | II | III | IV |
| Средняя - 0, 3-1, 0 | II | III | IV | V |
| Большая - 1, 0-3, 0 | III | IV | V | V |
| Очень большая - более 3, 0 | IV | V | V | V |
| Примечания 1 При определении трещинной пустотности рыхлый или глиноподобный материал заполнения трещин не учитывается; 2 При большой и очень большой трещинной пустотности и одновременно хорошо выраженной расчлененности массива на блоки по степени трещиноватости его следует относить к V категории (раздробленным) вне зависимости от густоты трещин; 3 В условиях ожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результате интенсивного их расслоения (кливаж) грунты следует относить к V категории; 4 При наличии поверхностей скольжения категорию грунта по степени трещиноватости необходимо повышать на одну ступень; 5 При трещинах, залеченных частично твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунта по степени трещиноватости нужно понижать на одну ступень, а при полностью залеченных трещинах - принимать по I категории. |
Наличие горизонтального давления скального грунта устанавливается по опыту строительства в аналогичных условиях. При отсутствии аналогов расчет обделки следует выполнять в двух вариантах: при наличии горизонтального давления и без него.
5.6.4.13 Полученную по формулам (5.8) и (5.9) высоту свода обрушения скальных грунтов необходимо корректировать умножением ее на коэффициенты, учитывающие влияние следующих факторов:
а) приток воды в выработку для случаев, когда трещины заполнены рыхлым или размокаемым глиноподобным материалом - 1, 2;
б) расположение трещин наиболее развитой их системы под углом к оси тоннеля менее 45° - 1, 1;
в) проходка выработок без применения буровзрывных работ - 0, 8.
5.6.4.14 В случаях когда в грунтовом массиве возможно развитие неблагоприятных для обделки процессов (проявления тектонической напряженности, пучение, ползучесть грунтов, карстово-суффозионные явления) или предполагается значительное изменение свойств или состояния грунтов в результате применения специальных способов производства работ, величины нагрузок на обделки необходимо устанавливать на основании специальных исследований.
5.6.4.15 При высоте свода обрушения скального грунта менее 1/6 его пролета расчет подземных конструкций следует выполнять на воздействие вывалов. Вертикальную нагрузку интенсивностью, полученной из условия сводообразования, распределять по площади, соответствующей 1/4 пролета выработки в наиболее невыгодном для работы обделки положении.
5.6.4.16 При наличии над тоннельным сооружением в пределах свода обрушения контакта с менее прочным грунтом нагрузку на обделку следует определять от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, а при наличии слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию, - от веса всей вышележащей толщи грунтов.
Если контакт с более слабым грунтом находится в границах от одной до трех высот свода обрушения, значение нормативной вертикальной нагрузки q H, кН/м2, следует определять по формуле
 ,
| (5.10) |
где 
- нормативная вертикальная нагрузка, полученная от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, или нагрузка от веса всей толщи грунтов над тоннельным сооружением (при наличии в пределах от двух до трех высот свода обрушения слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию), кН/м2;
- нормативная вертикальная нагрузка от грунта, вмещающего тоннель, кН/м2;
a - расстояние от вершины свода обрушения до контакта с менее прочным грунтом или со слабым грунтом, не обладающим способностью к сводообразованию, м;
h 1 - высота свода обрушения грунта, вмещающего тоннель, м.
5.6.4.17 Величину вертикальной нагрузки от горного давления на обделки параллельных близко расположенных тоннелей при возможности сводообразования следует определять в зависимости от размеров выработок, размеров и несущей способности целиков между ними, а также технологии производства работ:
а) при условии образования самостоятельного свода обрушения над каждой выработкой - для каждой выработки в отдельности;
б) при условии образования общего свода обрушения над выработками - как для выработки, пролет которой равен сумме пролетов всех выработок и ширины целиков между ними.
5.6.4.18 Значение нормативной нагрузки на обделку тоннеля в водонасыщенных несвязных грунтах, содержащих свободную воду, надлежит принимать в виде совместного действия гидростатического давления воды и давления грунта во взвешенном состоянии. При этом нормативный объемный вес взвешенного в воде грунта взв, кН/м3, определятся по формуле
 ,
| (5.11) |
где S - нормативный объемный вес грунта, определяемый по данным лабораторных исследований, кН/м3;
- объемный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м3;
- значение коэффициента пористости грунта, определяемое по опытным данным.
Величину гидростатического давления следует принимать с учетом наивысшего уровня, который установится после окончания строительства.
5.6.4.19 Нагрузку от веса зданий, расположенных над тоннельным сооружением, надлежит принимать в зависимости от их этажности в размере 10 кН/м2 (1т/м2) на один этаж.
При расположении зданий и других наземных сооружений в пределах призмы обрушения грунта необходимо учитывать соответствующее увеличение горизонтальной нагрузки.
5.6.4.20 Нормативную горизонтальную нагрузку на обделки кругового очертания в глинистых грунтах текучей и пластичной консистенции, в водонасыщенных грунтах, а также в грунтах, переходящих в условиях эксплуатации в разжиженное состояние, следует принимать не более 0, 75 величины нормативной вертикальной нагрузки, определяемой от веса вышележащей толщи грунтов.
5.6.4.21 Нормативная вертикальная нагрузка от собственного веса конструкций определятся исходя из проектных размеров конструкций и удельного веса материалов.
5.6.4.22 Коэффициенты надежности на постоянные нагрузки при расчетах конструкций обделок по потере несущей способности следует принимать по таблице 5.6.6
Таблица 5.6.6
| Вид нагрузки | Коэффициент надежности |
| Вертикальная от давления грунта: | |
| от веса всей толщи грунта над тоннелем; | |
| а)в природном залегании | 1, 1 (0, 9) |
| б) насыпные | 1, 15 (0, 9) |
| от горного давления при сводообразовании для грунтов: | |
| а) скальных | 1, 6 |
| б) глинистых | 1, 5 |
| в) песков и крупнообломочных | 1, 4 |
| от давления грунта при вывалах | 1, 8 |
| Горизонтальная - от давления грунта | 1, 2(0, 8) |
| Гидростатическое давление | 1, 1(0, 9) |
| Собственный вес конструкции: | |
| сборной железобетонной | 1, 1(0, 9) |
| монолитной бетонной и железобетонной | 1, 2(0, 8) |
| металлической | 1, 05 |
| изоляционных, выравнивающих, отделочных слоев | 1, 3 |
| Сохраняющиеся усилия от предварительного обжатия обделки и давления щитовых домкратов | 1, 3 |
| Примечания 1 Коэффициент надежности в скобках следует принимать в случае, когда уменьшение нагрузки приводит к более невыгодному нагружению обделки; 2 Коэффициенты надежности для мелкого заложения для горизонтального давления грунта - 0, 8(1, 2) и гидростатическому – 0, 9(1, 1). |
При расчетах конструкций на прочность и устойчивость для стадии строительства коэффициенты надежности по постоянным нагрузкам принимается равными 1.
5.6.4.23 Обделки тоннелей, заложенные ниже прогнозируемого уровня подземных вод, следует рассчитывать на всплытие на расчетные нагрузки по формуле
 ,
| (5.12) |
где å G - сумма всех постоянных, сопротивляющихся всплытию, вертикальных расчетных нагрузок с минимальными коэффициентами надежности по нагрузке, действующих на длину 1м тоннеля;
А - площадь подошвы тоннеля на длину 1 м;
hw - расстояние от уровня грунтовых вод до подошвы тоннеля (без учета бетонной подготовки);
g w - удельный вес воды, равный 1т/м3;
g f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1, 2.
|
|