4. Производство работ по сооружению тоннеля.

4.1. Обоснование способа строительства.

Для строительства тоннеля в грунте №10 (мергель средний) с коэффициентом крепости f=3,2 применяем способ нижнего уступа.

Разработку грунта производят механизированным способом. Работы ведут циклично. Основными операциями проходческого цикла являются: разработка, погрузка и откатка грунта, установка временной крепи.

Определение временной устойчивости грунта в забое.

Вид временной крепи при строительстве и установка ее в забое назначается от устойчивости грунта массива.

Под устойчивостью понимают такое состояние породы вокруг выработки когда в течении некоторого времени будет отсутствовать или не будет обрушения грунта выработки. Устойчивость грунта определяется с помощью комплексного показателя:

где – нормативное значение сопротивления (характеристическое) значение сопротивления по Протодьяковлеву.

– коэффициент, характеризующий степень трещиноватости;

– коэффициент, зависящий от количества и системы трещин. Так как у нас одна система трещин, то ;

– коэффициент, характеризующий шероховатость трещин. Ровный волнистый ;

– коэффициент, характеризующий обводненность массива. Влажный ;

– коэффициент, характеризующий раскрытие трещин;

– коэффициент, характеризующий материал заполнения трещин. Заполнение глиноподобным материалом, следовательно, отсутствие контакта стенок трещин ;

– коэффициент, характеризующий ориентацию выработки относительно основной системы трещин. Больше 45⁰

Для определения коэффициента вычисляем характеристику относительной трещиноватости:

где – расстояние между трещинами, м;

– ширина выработки, м.

По величине комплексного показателя определяем степень устойчивости и категорию грунта. Категория породы III-я, средней устойчивости, допустимое время обнажения выработки 10 – 15 суток.

Исходя из категории породы по устойчивости, назначаем набрызгбетон с анкерами и арками.

Расчет набрызгбетонной крепи.

Сущность способа крепления выработок набрызгбетоном заключается в том, что на обнаженную поверхность выработки наносят способом набрызга слой (или несколько слоев толщиной по 3-5 см) из быстро твердеющего бетона. Между грунтом и слоем нанесенного таким способом бетона образуются прочные связи. Выходы трещин и щели в грунте заполняются и укрепляются до уровня начальной прочности грунта. Таким образом, над выработкой образуется защитный слой конструкции с высокой несущей способностью. Набрызгбетон наносится механизированным способом и обладает высокими технико-экономическими показателями.

В трещиноватых грунтах с f≥3 применяют набрызгбетон в сочетании с арками.

В этих случаях набрызгбетон наносится по металлической сетке, прикрепленной к аркам.

Толщина, бетонного покрытия определяется из условия:

где с – шаг крепи (расстояние между поперечными рядами арок), м;

q_gr,n – нормативное давление возможного вывала, кН/м, определяемое по формуле q_gr,n=βc=0,25·25·0,75=4,688 кН/м². Здесь β = 0,25;

R_bt – расчетное сопротивление набрызгбетона на растяжение (1,55);

К_n – коэффициент, учитывающий рост горного давления (0,038).

Независимо от результатов расчета минимальная толщина неармированного набрызгбетона принимается t_b = 3 см, армированного - t_b = 8 см.

Принимаем толщину армированного набрызгбетонаt_b = 8 см.