Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №6




ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА

Основные положения

Рабочие нагрузки, возникающие при эксплуатации по назначению проходческих щитов, создаются лобовым сопротивлением пере­мещению щита и силами трения окружающих пород по на­ружной поверхности оболочки щита.

Усилие F передвижения щита в общем виде определя­ется из условия [2, 3, 6]

F · KнR · Ky, (6.1)

где Rобщее расчетное сопротивление перемещению щита; Kн – коэффициент надежности системы по обеспе­чению напорного усилия, Kн = 0,9 ÷ 0,95; Kу – коэффициент условий работы (для песков и невыветренных скальных пород
Kу=1,0; для глин и выветренных скальных пород Kу =1,15). Общее расчётное сопротивление перемещению щита включает в себя следующие составляющие

R = R1 + R2 + R3 + R4, (6.2)

где R1– лобовое сопротивление или усилие внедрения головной части щита, кН; R2 – сопротивление перемещению по наружной по­верхности корпуса щита, кН; R3 – сопротивление перемещению по внутренней поверхности оболочки щита, кН; R4 – усилие перемещения вместе со щитом части проходческого технологического комплекса, кН.

Лобовое сопротивление зависитот параметров щита и технологии проходки.



1. При внедрении ножевого кольца в сыпучие грунты

, кН, (6.3)

где Noc – безразмерное число, принимаемое по табл.6.1, в зависимости от угла внутреннего трения φ и показателя S сжатия сечения ножевого кольца;

,

Dщ – диаметр щита, м; dвн – внутренний диаметр ножевого кольца, м; с – удельное сцепление грунта, кН/м2; q – пригрузка на забой, кН/м2.

При временном креплении забойными домкратами

, кН/м2, (6.4)

где Fз.д.1– усилие забойного домкрата, приложенное к временной крепи забоя, кН; пз.д количество включенных в работу домкратов.

Таблица 6.1

j, град   S   Nос  
0,1 0,2 0,3   2,5 5,5 7,0
0,1 0,2 0,3   2,6 6,7 12,3
0,1 0,2 0,3 7,8 14,0 40,0  

 

2. При частичном врезании ножевого кольца в устойчивые глинистые грунты

R1 = руд · t · L, кН, (6.5)

где руд – удельное усилие врезания, равное в суглинках 500 ÷ 600 кН/м2 в глинах 1200 ÷ 1600 кН/м2; L длина кромки ножевого кольца; t – средняя толщина кромки ножевого кольца.

Сопротивление перемещению по наружной поверх­ности щита определяется горным давление на оболочку щита, трением и сцеплением грунта по наружной поверх­ности.

При прямолинейном движении щита R2 определяется как сумма сил трения от вертикального и бокового давле­ния и сил сцепления:

R2 = [2qуд · (1 + ξ) · Dщ · Lщ + Gщ] · fmp + 1000 · π ·Dщ · Lщ · cуд, кН, (6.6)

где fmp – коэффициент трения грунта по стали (см. табл.6.2);

Таблица 6.2

Вид грунта tgφтр fтр
Песок,супеси 0,85-0,50 0,75-0,50
Суглинки* 0,55-0,40 0,85-0,75
Глины* 0,42-0,25 0,85-0,95

* С учетом налипания

qуд – расчетное вертикальное удельное горное дав­ление, кН/м; ξ– коэффициент бокового давления пород (для песков плотного сложения всех фракций ξ= 0,30 ÷ 0,32, для нормально уплотненных глинистых грунтов в зависимости от плотности и состава, ξ =0,30 ÷ 0,80);Dщ (м),Lщ (м), Gщ (тонн) соответственно диаметр, длина и вес щита, м; cуд – удельное сцепление грунта с оболочкой щита. Для сыпучих и скальных грунтов cуд= 0, для глинистых cуд = 0,005 ÷ 0,01 МПа.

Расчетное вертикальное удельное горное давление определяется при наличии свода обрушения по выраже­нию

, МПа,(6.7)

где g – плотность вышележащих пород, МН/м3 (см. табл.6.3);

Таблица 6.3

Категория и вид грунта Плотность грун­та g, кН/м3 Коэффициент крепостиf
V Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат
Va Разнообразные некрепкие сланцы, плотный мергель
VI Мягкие сланцы, известняк; мел, гипс, обыкновенный мергель
VIa Разрушенный сланец, отвердевшая глина 18-20 1,5
VII Плотная глина, глинистый грунт 1,0
VIla Легкая песчаная глина, лесс 0,8
VIII Легкий суглинок, песок сырой 15; 17 0,6; 0,5
IX Песок, мелкий гравий 0,5
Х Плывун, разжиженные грунты 15-18 0,3

 

= В, м – ширина свода обрушения;

h – высота свода обрушения,

, м; (6.8)

f– коэффициент крепости пород по шкале проф. Протодьяконова (см. табл.6.3);
φ – угол внутреннего трения.

Если глубина заложения тоннеля меньше высоты сво­да обрушения, то принимается

, МПа, (6.9)

где H глубина заложения тоннеля до верхней образующей оболочки щита, м.

Сопротивление перемещению по внутренней повер­хности оболочки щита

, кН, (6.10)

где – коэффициент трения обделки по оболочке щита (чугун по стали –
= 0,18; бетон по стали – = 0,5); Go6 – вес участка обделки, расположенной в оболоч­ке щита, кН.

При возведении обжатой сборной обделки, разжима­емой внутри оболочки, или монолитно-прессованной бе­тонной обделки

, кН, (6.11)

где Do6,Lo6 – соответственно внешний диаметр обделки и длина обделки в оболочке щита; рr – радиальное давление на оболочку возво­димого кольца обделки, МПа, зависящее от давления щитовых домкратов на бетон­ную смесь.

Сопротивление перемещению части проходческого комплекса, перемещающегося вместе со щитом

,(6.12)

где км – коэффициент местных сопротивлений, км = 2,0; Gк – вес перемещаемой части комплекса.

 

Вычислив общее сопротивление R и усилие пере­движки F, определяют суммарное усилие забойных дом­кратов

Fзд = кщ · F, кН, (6.13)

где

, кН, (6.14)

кщ – коэффициент, учитывающий отключение части щитовых домкратов при движении щита на кривой и при корректировке его положения, кщ = 1,3 ÷ 1,5.

Затем проверяется условие

Fзд ∑Pд.н,

где ∑Pд.н – суммарное напорное усилие домкратов по технической характеристике, кН.

При перемещении щита его напорные домкраты опи­раются опорными башмаками на блоки кольца обделки, что может привести к раздавливанию (выкалыванию) блоков. Это особенно возможно при корректировке поло­жения щита, когда часть домкратов отключается, а другие развивают максимальное напорное усилие.

Поэтому возникает необходимость определения до­пустимого давления домкратов на обделку.

Для этого определяется напорное усилие одного дом­крата

Рд =Fзд/nз.д, кН, (6.15)

где пз.д – количество щитовых домкратов.

При заданной величине рабочего давления рв домк­рате диаметр его цилиндра dд будет равен

. (6.16)

Условие нераздавления блока обделки запишется в виде /16/:

Рд кн ·Sб [sсж], кН, (6.17)

где Sб – площадь контакта башмака домкрата с обдел­кой; [sсж]– допустимое напряжение сжатия обделки; кн – коэффициент неравномерности распределения нагрузки, принимается кн = 0,75.

Задание. Определить усилия передвижения проходческого щита на основании исходных данных в табл.6.4.

Пример.

Исходные данные:

тип щита – КЩ-2,1Б; диаметр щита D = 2,1 м; длина щита Lщ= 3,7 м; вес щита G = 254 кН; внутренний диаметр ножевого кольца dвн = 2,0 м; количество забойных домкратов nзд = 12.

для песков и супесей с = 10 кН/м2; φ = 30º; Fзд = 2,3 кН; fmp = 0,60; f = 0,5;
ξ = 0,30; cуд= 0; g = 0,017 МН/м3; p = 10 МПа;

для глин и суглинков руд = 1400 кН/м2; t = 0,03м; φ = 20º; fmp = 0,90; f = 1,0;
ξ = 0,60; cуд= 0,01 МПа; g = 0,018 МН/м3; p = 10 МПа.

1.Эксплуатация щита в условиях сыпучих грунтов.

Определим общее расчётное сопротивление перемещению щита по формуле (6.2). Вначале определим значение R1, исходя из формулы (6.3). Для щита КЩ-2,1Б

.

Исходя из данных табл.1 при φ = 30º величина Nос = 2,5.

Определим значение q по формуле (4), задавшись значением

кН/м2.

Таким образом,

кН.

Значение R2 определим исходя из формулы (6.6). При этом величина
fmp = 0,60 (см. табл.6.2); f = 0,5; ξ = 0,30; cуд= 0 g = 0,017 МН/м3. Значение qуд в формуле (6.6) определим исходя из выражения (6.7)

МПа.

Таким образом

R2 = [2 · 0,0769 · (1 + 0,30) · 2,1 · 3,7 + 254] · 0,60 + 1000 · 3,14 · 2,1 · 3,7 · 0 = 1084кН.

Значения R3иR4 в формуле (6.2) равны 0.

Окончательно получим, что

R = 542 + 1084 + 0 + 0 = 1626 кН.

Значение F определим по формуле (6.14)

кН.

Значение F определим по формуле (6.13)

Fзд = 1,4 · 1712 = 2397 кН.

Напорное усилие одного дом­крата исходя из формулы (6.15)

Рд = 2397/12 = 199,8 кН.

Необходимый диаметр гидроцилиндра найдём по формуле (6.16) из расчёта, что рабочее давление в гидросистеме p = 10 Мпа

м.

Условие нераздавления блока обделки исходя из формулы (6.17) запишется (при кн = 0,75, Sб = , где d – диаметр штока, d = 0,16 м; Sб =
= м2; [sсж] = 20 МПа)

Рд ≤ 0,75 · 0,015 · 20 · 103 = 301,4 кН.

 

2.Эксплуатация щита при частичном врезании ножевого кольца в устойчивые глинистые грунты

Определим общее расчётное сопротивление перемещению щита R1по формуле (5). Вначале определим длину кромки ножевого кольца

L = π · D = 3,14 · 2,1 = 6,594 м.

Таким образом, при руд = 1400 кН/м2 и t = 0,03 м

R1 = 1400 · 0,03 · 6,594 =277 кН.

Значение R2 определим исходя из формулы (6.6). При этом величина
φ = 20º; f = 1,0; fmp = 0,90 (см. табл.2); ξ = 0,60; cуд= 0,01; g = 0,018 МН/м3. Значение qуд в формуле (6.6) определим исходя из выражения (6.7)

МПа.

Таким образом

R2 = [2 · 0,0453 · (1 + 0,60) · 2,1 · 3,7 + 254] · 0,90 + 1000 · 3,14 · 2,1 · 3,7 · 0,01 = = 1487кН.

Значения R3иR4 в формуле (6.2) равны 0.

Окончательно получим, что

R = 277 + 1487 + 0 + 0 = 1764 кН.

Значение F определим по формуле (6.14)

кН.

Значение F определим по формуле (6.13)

Fзд = 1,4 · 1857 = 2600 кН.

Напорное усилие одного дом­крата исходя из формулы (6.15)

Рд = 2600/12 = 216,7 кН.

Необходимый диаметр гидроцилиндра найдём по формуле (6.16) из расчёта, что рабочее давление в гидросистеме p = 10 МПа

м.

Условие нераздавления блока обделки исходя из формулы (6.17) запишется (при кн = 0,75, Sб = , где d – диаметр штока, d = 0,17 м;
Sб = м2; [sсж] = 20 МПа)

Рд ≤ 0,75 · 0,023 · 20 · 103 = 340,3 кН.

 


Варианты заданий для расчёта усилий передвижения проходческого щита.

 

Таблица 6.4

Тип щита D, м Lщ, м G, кН dвн, м nзд Для песков и супесей
с, кН/м2 φ, град Fзд, кН fmp f
ПЩМР-3,2Р 3,200 4,275 3,100 3,4 0,60 0,5
ПЩМР-3,6Р 3,620 4,670 3,400 4,0 0,60 0,5
КТ1-5,6 5,630 4,500 5,410 6,0 0,60 0,5
ЩМР-1М 5,624 4,620 5,404 5,9 0,60 0,5
ТЩБ-3 5,624 4,510 5,404 5,9 0,60 0,5
КПЩМ-4Э 4,020 5,360 3,820 4,2 0,60 0,5
КПЩМ-3,6Э 3,620 5,254 3,420 3,8 0,60 0,5
КПЩМ-2,6Э 2,590 4,500 2,390 2,8 0,60 0,5
КТ1-5,6Э 5,630 6,000 5,310 5,9 0,60 0,5
КМ-4,2М1 5,624 6,335 5,304 5,8 0,60 0,5
КТ1-5,6Б2 5,630 6,300 5,310 5,9 0,60 0,5
ПЩМР-3,2Р 3,200 4,275 3,100 3,4 0,75 0,5
ПЩМР-3,6Р 3,620 4,670 3,400 4,0 0,75 0,5
КТ1-5,6 5,630 4,500 5,410 6,0 0,75 0,5
ЩМР-1М 5,624 4,620 5,404 5,9 0,75 0,5
ТЩБ-3 5,624 4,510 5,404 5,9 0,75 0,5
КПЩМ-4Э 4,020 5,360 3,820 4,2 0,75 0,5
КПЩМ-3,6Э 3,620 5,254 3,420 3,8 0,75 0,5
КПЩМ-2,6Э 2,590 4,500 2,390 2,8 0,75 0,5
КТ1-5,6Э 5,630 6,000 5,310 5,9 0,75 0,5
КМ-4,2М1 5,624 6,335 5,304 5,8 0,75 0,5
КТ1-5,6Б2 5,630 6,300 5,310 5,9 0,75 0,5
ПЩМР-3,2Р 3,200 4,275 3,100 3,4 0,75 0,5
ПЩМР-3,6Р 3,620 4,670 3,400 4,0 0,75 0,5
КТ1-5,6 5,630 4,500 5,410 6,0 0,75 0,5
ЩМР-1М 5,624 4,620 5,404 5,9 0,75 0,5
ТЩБ-3 5,624 4,510 5,404 5,9 0,75 0,5
КПЩМ-4Э 4,020 5,360 3,820 4,2 0,75 0,5
КПЩМ-3,6Э 3,620 5,254 3,420 3,8 0,75 0,5
КПЩМ-2,6Э 2,590 4,500 2,390 2,8 0,75 0,5

Продолжение табл.6.4

Тип щита Для песков и супесей Для глин и суглинков
ξ cуд, МПа g, МН/м3 p, МПа руд, кН/м2 t, м φ, град fmp f ξ cуд, МПа g, МН/м3 p, МПа
ПЩМР-3,2Р 0,30 0,017 0,04 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
ПЩМР-3,6Р 0,30 0,017 0,04 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КТ1-5,6 0,30 0,017 0,06 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
ЩМР-1М 0,30 0,017 0,06 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
ТЩБ-3 0,30 0,017 0,06 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КПЩМ-4Э 0,30 0,017 0,05 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КПЩМ-3,6Э 0,30 0,017 0,04 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КПЩМ-2,6Э 0,30 0,017 0,03 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КТ1-5,6Э 0,30 0,017 0,06 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КМ-4,2М1 0,30 0,017 0,05 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
КТ1-5,6Б2 0,30 0,017 0,06 0,90 1,0 0,50 0,010 0,018
ПЩМР-3,2Р 0,32 0,017 0,04 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
ПЩМР-3,6Р 0,32 0,017 0,04 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КТ1-5,6 0,32 0,017 0,06 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
ЩМР-1М 0,32 0,017 0,06 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
ТЩБ-3 0,32 0,017 0,06 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КПЩМ-4Э 0,32 0,017 0,05 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КПЩМ-3,6Э 0,32 0,017 0,04 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КПЩМ-2,6Э 0,32 0,017 0,03 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КТ1-5,6Э 0,32 0,017 0,06 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КМ-4,2М1 0,32 0,017 0,05 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
КТ1-5,6Б2 0,32 0,017 0,06 0,90 0,8 0,60 0,010 0,018
ПЩМР-3,2Р 0,32 0,017 0,04 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
ПЩМР-3,6Р 0,32 0,017 0,04 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
КТ1-5,6 0,32 0,017 0,06 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
ЩМР-1М 0,32 0,017 0,06 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
ТЩБ-3 0,32 0,017 0,06 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
КПЩМ-4Э 0,32 0,017 0,05 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
КПЩМ-3,6Э 0,32 0,017 0,04 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018
КПЩМ-2,6Э 0,32 0,017 0,03 0,75 1,0 0,70 0,005 0,018

 




Читайте также:
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (734)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.028 сек.)