Отчет по практической работе. Краткие теоретические сведения

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ГЕОЛОГИИ И ГЕОТЕХНОЛОГИИ

институт

ШАХТНОЕ И ПОДЗЕМНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

кафедра

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

«Расчет нагрузок на крепь выработок большого поперечного сечения (по В.М. Мосткову)»

Вариант №10

Преподаватель                                        ________          Д.А Урбаев

                                                                                              подпись, дата            инициалы, фамилия

Студент ЗГГ15-05 ГПС 121516677           ________      Д.А. Бейсенаев

                    номер группы, зачетной книжки             подпись, дата             инициалы, фамилия

Цель работы: ознакомиться с методикой расчета нагрузок на крепь подземного сооружения, основанной на «гипотезе сил»

Краткие теоретические сведения

Обеспечение устойчивости породного обнажения и надежности конструкции временной крепи при проходке большепролетных выработок является главным. И для его решения большое значение имеет знание о напряженно-деформированном состоянии породного массива, поскольку именно оно является причиной всех механических процессов, происходящих в окружающем массиве и на контуре выработки (потеря устойчивости, вывалы, обрушения, горные удары, выбросы и т.д.).

Также очевидно, что напряженно-деформированное состояние породного массива является доминирующим фактором и в определении величины нагрузки на крепь подземного сооружения. Отсюда корректность расчета ее конструкции во многом зависит от правильного представления о напряженно-деформированном состоянии породного массива и механических процессах, протекающих в окрестности выработки.

Существует большое количество гипотез, претендующих на объяснение этих явлений и решение главного вопроса этой проблемы: расчет нагрузки на крепь и, как следствие, определение ее конструктивных параметров.

Условно все научные работы, посвященные напряженно-деформированному состоянию породного массива, можно разделить на два направления: работы, в основу которых положены «гипотезы сил», и работы, в основу которых положены «гипотезы деформаций».

Приверженцами первого направления являются такие ученые, как А.Н. Динник, М.М. Протодьяконов, П.М. Цимбаревич, В.М. Мостков и многие другие.

Согласно данной гипотезе механизм взаимодействия крепи выработки большого сечения неглубокого заложения с массивом горных пород обусловливает образование нарушенной зоны в виде свода обрушения. В этом случае крепь в основном испытывает нагрузку от веса пород, заключенных в этой зоне. Поэтому основной параметр крепи выработки – ее несущая способность, обеспечивающая удержание обрушающихся пород.

Определение несущей способности крепи ведется методами строительной механики на заданные нагрузки, поэтому главной задачей здесь является определение нагрузок на крепь.

Нормативные величины вертикального  и горизонтального , горного давления в породах ниже средней крепости и мягких f<4 принимают равномерно распределенными по пролету и высоте выработки и определяют по формулам:

где  - объемная масса породы, кг/м3;  - высота свода давления, м;

Высоту давления свода находят по формуле:

где  - пролет свода давления, который находится по формуле:

где  - высота выработки, м;  - пролет выработки, м;  - угол внутреннего трения по М. М.Протодьяконову.

В породах средней крепости и крепких высота свода давления равна глубине, нарушенной зоны , которая определяется по данным натурных исследований (в частности, ультразвуковым или реометрическими методами). Для предварительных расчетов  допускается определять по формуле (2.3)

где  - коэффициент, принимаемый по данным табл. 1

Таблица 1

Коэффициент крепости породы по шкале проф. М. М. Протодьяконова

Коэффициент  при степени трещиноватости

пород

слабо трещиноватые

трещиноватые

сильно

трещиноватые

От 5 до 9

10 и более

0,2

0,1

0,05

0,3

0,2

0,1

0,4

0,3

0,15

Для выработок большого сечения, проходящих в нарушенных скальных породах при =4, коэффициент  в табл. 1 следует в зависимости от глубины заложения выработки умножать на поправочный коэффициент, имеющий следующие значения:

глубина заложения туннеля, м ..... До 100 250 500

поправочный коэффициент  ....... 1,0 1,3 1,5

Нормативную величину вертикального горного давления в породах с f ≥4 определяют по формуле:

где  - коэффициент, зависящий от глубины зоны нарушенных пород, параметров крепи и других факторов. В большинстве случаев =1, однако, когда в малотрещиноватых породах глубина нарушенной зоны  l,5 м, или же в выработках, закрепленных анкерами и имеющими центральный угол свода менее 120°, можно принимать коэффициент = 0,7-0,8.

Для перехода к расчетным величинам нагрузок на крепь вводится коэффициент перегрузки (для расчетов крепей выработок на прочность и устойчивость – первая группа предельных состояний), равный 1,5 для вертикального горного давления от веса породы при сводообразовании и 1,1 для вертикального горного давления от веса всей толщи пород над выработкой или от веса породы в пределах нарушенной зоны. При горизонтальном горном давлении коэффициент перегрузки равен 1,2, а если это давление разгружает крепь, то коэффициент перегрузки для него принимается равным 0,8.

Таблица 2 - Исходные данные

№ в-а

Коэффициент крепости пород,

Высота выработки , м

Пролет выработки , м

Объемная масса породы,  кг/м³

Степень трещиноватости пород

Угол внутреннего трения , град.

Слабо трещиноватые

Задача:

Произвести расчет величин нагрузок действующих на крепь выработок

большого сечения в конкретных инженерно-геологических условиях. Исходные данные приведены в табл. 2

Решение

С данными инженерно-геологическими условиями следует, что высота свода давления равна глубине, нарушенной зоны , так как коэффициент крепости . Для начала определим высоту свода давления и пролет свода давления по формулам:

Перейдем к расчетным величинам нагрузки на крепь, используя коэффициент перегрузок , равного 1,5 для вертикального горного давления от веса породы при сводообразовании, и равного 1,2 для горизонтального горного давления. Таким образом получаем уравнения вида:

Определим расчетные значения нагрузок:

Вывод: В данной практической работе, я ознакомился с методикой расчета крепи подземной выработки.

Список Литературы

1. Панкратенко А.Н. Технология строительства выработок большого поперечного сечения. – М.: Изд-во МГГУ, 2002. – 271 с.

2. СНиП II-94–80. Подземные горные выработки. – М.: Стройиздат, 1982.

3. Руководство по проектированию подземных выработок и расчету крепи (К СНиП II-94–80). – М.: Стройиздат, 1983.

4. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. – М.: Недра, 1992.

5. Ванягин И.Ф. Основы моделирования процессов разрушения горных пород / ЛГИ. – Л., 1977.

6. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. – М.: Недра, 1984. – 415 с.

7. Амусин Б.З. Прогнозирование устойчивости капитальных выработок с учетом постепенного разрушения пород в зоне неупругих деформаций // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых – 1977. – № 5. – С. 22-29.

8. Витке В. Механика скальных пород. – М.: Недра, 1990. – 439 с.

9. Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. М.,Недра, 1979. 325 с.

10. Мостков В.М. Подземные сооружения большого сечения. М., Недра, 1974. 320 с.

11. Урбаев Д.А. Строительство и реконструкция подземных выработок большого сечения. 2007

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии