Нагрузка от гидростатического давления

Нагрузка от гидростатического давления действует по нормали к наружной поверхности. В целом оно улучшает статическую работу кольца обделки, поскольку создает в его сечениях значительную нормальную силу. Нагрузку от гидростатического давления следует учитывать как при минимальном уровне грунтовых вод, так и при наивысшем. Расчёт на гидростатическое давление выполняют, когда обделка тоннеля надёжно герметизирована и с учетом условия сохранения постоянного уровня воды на весь период эксплуатации тоннеля.

Н_н.в. = *( ),

где m - мощность водоупорной породы, м

- объемный вес водоупорной породы, кН/м³

₀ - объемный вес воды, 1 кН/м³

С - удельное сопротивление породы сдвигу, кН/м²

b- ширина тоннеля.

Значение коэффициента пористости

здесь, – объем пор в единице объема грунта

Большое влияние на прочность, устойчивость и водонепроницаемость грунтов оказывает их трещиноватость. Степень трещиноватости характеризуется расстоянием между трещинами и объёмом блоков грунта, образующихся в результате их пересечения. По этим признакам грунты делят на 5 категорий: не трещиноватые (I), мало трещиноватые (II), средне трещиноватые (III), сильно трещиноватые (IV) и раздробленные (V).

Нагрузка от собственного веса

При расчете обделки на основное сочетание нагрузок в рабочей стадии нагрузку от собственного веса учитывают для колец сборной железобетонной обделки без связей в кольцевых бортах, если она составляет не менее 5% нагрузки от вертикального горного давления. Для железобетонных обделок собственный вес учитывают как нагрузку распределенную по контуру кольца при расчете в монтажной стадии. Нагрузку от собственного веса определяют по проектным размерам конструкции и объёмному весу материала.

Упругий отпор грунта

Тоннельные обделки, сооружаемые горным или щитовым способом, являются конструкциями распорного типа, работающими в упругой среде. При заложении тоннеля в грунтах, способных препядствовать развитию деформаций обделки под нагрузками, кольцо обделки рассматривают как упругое в упругой среде (рис.14 )

Деформация кольца в верхней части в пределах центрального угла 2φ_о направлены от грунта (безотпорная зона), а на остальной части – на гунт, со стороны которого возникает упругий отпор (рис.14, а ). По данным практических расчетов угол 2 ₀ безотпорного участка, равен 70 - 120^о.

Расчет кольца в упругой среде обычно выполняют, используя условную схему (рис. 14, б), в которой упругая среда заменена упругими опорами.

Для возможности определения усилий в такой обделке необходимо установить зависимость между напряжениями и радиальными деформациями u на контуре выработки. В практике проектирования обычно пользуются теорией местных деформаций, базирующейся на предложенной Винклером гипотезе о прямой пропорциональности между напряжениями σ (кПа) и деформациями u (м):

k- коэффициент упругого отпора грунта, кН/м³

Рис. 14. Схема взаимодействия кольца обделки и грунтовой среды:

а)-действительная;

б) - условная