CC BY
10
6. Sichun Long, Wei Zhou, Jinlei Fu, and Liya Zhang: "Deformation Monitoring, Simulation, and Prediction of Subway Deep Excavations" Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2018 (23.04). P. 768- 710.
7. Trushko O.V., Kutyavin D.V. Ustrojstvo kotlovana v usloviyah sil'no deform-iruemyh gruntov pri stroitel'stve mnogoetazhnogo biznes-centra s uchyotom obespecheniya ustojchivosti blizstoyashchih zdanij i sooruzhenij // Vestnik Evrazijskoj nauki, 2018. №1.
8. Law K. H., Zubaidah Ismail and RoslanHashim. 3D Finite Element Analysis of a Deep Excavation Considering the Effect of Anisotropic Wall Stiffness // 19th Southeast Asian Geotechnical Conference & 2nd AGSSEA Conference (19SEAGC & 2AGSSEA) Kuala Lumpur 31 May - 3 June 2016.
9. SP 22.13330.2016 Osnovaniya zdanij i sooruzhenij.
10. Brinkgreve R.B.J. PLAXIS 3D 2017. Material Models Manual, Netherlands, 2018. 212 s.
УДК 622.02:531
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕЛА ПРИ ПОЛНОЙ
ВЛАГОЕМКОСТИ
Е.А. Ермолович, А.В. Овчинников
Рассмотрено влияние температуры на механические характеристики образцов белого писчего мела с естественными структурными связями в состоянии полной влагоемкости при влажности образцов в среднем равной 37,4 %. Подготовлено и испытано более 100 образцов, которые подвергались температурному воздействию в камере тепла и холода КТХ при природном диапазоне температур (от -30 до +40 °С ±2 °С), характерных для районов разработки мела в Белгородской области. Представлены результаты экспериментальных исследований.
Ключевые слова: мел, тепловое поле, предел прочности при сжатии, предел прочности при растяжении, коэффициент хрупкости, предел прочности при сдвиге
Температура является одним из факторов, оказывающих значительное влияние на изменение значений геомеханических параметров породы [1, 2]. В то же время изменения механических свойств, вызванные влажностью, являются общим явлением, которое можно найти в некоторых пористых породах, включая, например, песчаник [3], мел [2, 4, 5] и аргиллит [6 -8].
Промерзшие полускальные трещиноватые горные породы высокой влажности (12...18 % и более) и относительно малой прочности (до 20...30 МПа) имеют повышенное сопротивление внешним усилиям вследствие заполнения трещин льдом. По мере понижения температуры и увеличения влажности прочность их существенно возрастает [9].
Ржевский В.В. мел наряду с твердыми глинами, бурыми и каменными углями, относит к плотным полускальным породам [9]. По Сергееву
Е.М. мел относится к слаболитифицированным осадочным сцементированным породам [10]. Ломтадзе В.Д. относит мел к породам слабым полускальным, полутвердым, т.к. он имеет малую твердость и прочность [11]. Согласно [12] мел относится к скальным осадочным карбонатным породам, к разновидности полускальных.
Меловые массивы района месторождений КМА содержат водоносный горизонт и перекрываются палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными отложениями мощностью от 2 до 15 и более метров, в которых часто также имеется водоносный горизонт типа верховодки. Поэтому мел района КМА представлен более влажными разностями, нежели в других регионах
[13]. Кроме этого, в карьерах имеют место, как явления высушивания, так и дополнительного увлажнения за счет атмосферных осадков. Естественная влажность мела в значительной степени зависит от времени года, а в осенне-зимний период она максимальна и может достигать 30 % и более
[14]. Данный уровень влажности близок к состоянию полной влагоемкости мела [15].
В зимний период влажный мел, замерзая, резко увеличивает свою прочность, и это приближает мерзлую породу по свойствам к скальной с известными отрицательными последствиями при его разработке. На резкое изменение свойств мела при замерзании, и возникающие при этом негативные явления при его добыче, обращает внимание Каппхан М., Вахтано-ва А.Н. и Селезнев В.Н. [16, 17].
Характер изменения физико-механических характеристик мела при различном температурном воздействии изучен довольно слабо, а в еще меньшей степени изучен мел в состоянии максимального водонасыщения. С целью проведения данных исследований в карьере по добыче мела месторождения «Зелёная Поляна» г. Белгорода, отобраны монолиты (глыбы) мела с ненарушенной структурой.
Образцы для лабораторных испытаний изготавливались ручным способом. Ориентированные глыбы мела распиливались на заготовки для последующего вырезания из них образцов цилиндрической формы, в соответствии с ГОСТ [18].
Подготовка образцов с полной влагоемкостью проводилась в два этапа в соответствии с методикой по определению водопоглощения и во-донасыщения скальных и полускальных пород [19]:
1. Предварительно высушенные при комнатной температуре +20 ±2 °С до воздушно-сухого состояния цилиндрические образцы свободно насыщались водопроводной водой в ёмкостях в течение 3-х суток; они постепенно погружались в воду и её уровень доводился выше верха образцов на 2 см.
2. Образцы помещались в вакуумную камеру ГТ 4.0.6 производства ООО «НПП «ГЕОТЕК»; в камере периодически создавалось разрежение
воздуха (70-90 кПа); процедура водонасыщения под вакуумом и без него продолжалась не менее 24 часов.
В водонасыщенном состоянии влажность исследуемых образцов мела до эксперимента по влиянию теплового поля в среднем составила 37,4 %, а среднее значение плотности - 1,89 г/см .
Подготовленные образцы мела в максимально водонасыщенном состоянии подвергались воздействию температур, которые характерны для района разработки мела в условиях Белгородской области. Испытания проводились при следующих значениях температур: -30, -20, -10, 0, +10, +20, +30 и +40 ±2 °С. Для этого использовалась камера тепла и холода КТХ, которая предназначена для получения и поддержания внутри рабочей камеры стабильной температуры от -50 до +60 °С (±2 °С).
Предел прочности при одноосном сжатии и одноосном растяжении определен по методике [20, 21] на 7-тонном ручном гидравлическом прессе ПРГ-1-70. Прочность образцов мела устанавливалась также косвенным методом ударных импульсов неразрушающего контроля прибором ОНИКС-2.5 [22].
Вычислялся коэффициент хрупкости, как отношение предела прочности при одноосном растяжении к пределу прочности при одноосном сжатии. Данный физический параметр изменяется от 0 до 1. При Кхр = 0 имеет место идеальная хрупкость, при Кхр = 1 - идеальная пластичность горной породы [23].
Предел прочности при сдвиге тсдв определялся методом одноосного сжатия путем определения сопротивления недренированному сдвигу Си [24] водонасыщенных образцов мела по значению предела прочности при одноосном сжатии.
При каждом значении температуры испытано от 3 до 6 образцов. Всего указанными методами испытано 105 образцов.
Полученные результаты испытаний представлены в таблице.
Предел прочности при одноосном сжатии образцов мела после воздействия температуры +20 °С составил 1,05 МПа. По мере понижения температуры прочность возрастает и особенно существенно в результате промерзания образцов. При температуре -30 °С предел прочности увеличивается в 11 раз и составил 11,73 МПа.
Влияние положительных температур +30 и +40 °С приводит к подсушиванию образцов в КТХ. Влажность в них уменьшается в среднем на 2 -3 % и в результате происходит упрочнение структурных связей между частицами породы, а это увеличивает предел прочности на 58 % до 1,66 МПа.
Изменение физико-механических характеристик образцов мела при полной влагоемкости под влиянием теплового поля
Температура, °С Плотность образцов после КТХ, г/см3 Влажность образцов после КТХ, % Предел прочности при сжатии, МПа Прочность ОНИКС , МПа Предел прочности при растяжении, МПа Коэффициент хрупкости Предел прочности при сдвиге, МПа
-30 1,85 35,19 11,73 23,50 6,47 0,55 5,87
-20 1,86 34,83 9,76 17,20 5,77 0,59 4,88
-10 1,85 34,79 5,74 9,15 3,50 0,61 2,88
0 1,86 36,13 1,41 1,00 0,24 0,17 0,71
+10 1,87 36,07 1,26 0,90 0,21 0,17 0,63
+20 1,87 36,13 1,05 0,80 0,17 0,16 0,52
+30 1,86 35,23 1,46 0,90 0,22 0,15 0,74
+40 1,84 34,10 1,66 1,00 0,27 0,16 0,83
Изменение предела прочности при одноосном сжатии образцов мела от температуры аппроксимируется полиномиальной функцией второго порядка с достоверностью Я =0,96:
Аасж = 0,301Т2 -13,663Т + 204,99, (1)
где Досж - относительное изменение предела прочности при сжатии образца, %; Т - температура, °С.
График зависимости приведен на рис. 1.
<и
3
В Л
4 ш н
и о о В н
О
я
Ч
<и
05
В
«
В
§
8
8 &
а В
в е
в
Н и о В В
о &
в
Температура, 0С
Рис. 1. График зависимости относительных изменений предела прочности при одноосном сжатии образцов мела от температуры
Методом раскалывания цилиндрических образцов сжатием по образующим (бразильским методом) минимальное значение предела прочности при растяжении также установлено при температуре +20 °С (0,17 МПа), а в результате промерзания полностью водонасыщенных образцов при -30 °С прочность увеличивается в 38 раз и составляет 6,47 МПа. При температурах выше +20 °С установлено увеличение предела прочности при растяжении на 59 % до 0,27 МПа.
Характер изменения предела прочности при одноосном растяжении образцов мела от температуры представлен на рис. 2 и аппроксимируется кусочной полиномиальной функцией второго порядка в диапазоне температур:
от -30 °С до 0 °С Ло-р = -2,667Т2 -167,34Т + 87,905 , Я2=0,999; (2) от 0 °С до +40 °С Лср = 0,074Т2 - 2,685Т +101,55, Я2=0,90; (3)
где Дор - относительное изменение предела прочности при растяжении образца, %; Т - температура, °С.
Рис. 2. График зависимости относительных изменений предела прочности при растяжении образцов мела от температуры
Установлено, что коэффициент хрупкости при положительных температурах находится в пределах 0,15-0,17. При понижении температуры коэффициент хрупкости резко возрастает до 0,55-0,61, так как для образцов мела в промерзшем состоянии характерен хрупко-пластичный характер разрушения.
На рис. 3 представлены графики зависимости а=:Р(е) «относительная вертикальная деформация - вертикальное давление» при температурах -30,
-20, -10, 0, +10, +20, +30 и +40 ±2 °С. Из данных графиков видно, что испытанные образцы до 50-60 % от значения предельной прочности имеют предел пропорциональности между деформациями и напряжениями. При температурах от 0 до +40 °С образцы хрупко разрушаются при небольших уровнях относительной вертикальной деформации (до 0,5 %).
Воздействие температур от -10 до -30 °С приводит к хрупко-пластичному характеру разрушения образцов. Предел прочности при сжатии соответствует большей величине относительной вертикальной деформации - 1-3 %. Образцы интенсивно разрушаются в концевых частях, а при температурах от -20 до -30 °С разрушение образцов происходит только по вертикальным трещинам. Образцы при других температурах разрушаются с сочетанием, как наклонных трещин сдвига, так и вертикальных трещин отрыва.
0 002 0.04 О.Св 0.08 0.1 0 0,005 001 0.013
Относит ельн» 1ерг*мльи41 дсфори зир» Относительна я • ертиипьнм аеформщил Ер-1
Рис. 3 Графики зависимости о=1(£) для образцов мела в состоянии полной влагоемкости при отрицательной (слева) и положительной (справа) температуре
Предел прочности при сдвиге образцов мела, так же, как и при сжатии и при растяжении, резко возрастает при воздействии отрицательных температур. Данная характеристика прочности изменяется от 0,5 -0,8 МПа при положительных температурах, до 3-6 МПа при отрицательных.
Изменение предела прочности при сдвиге образцов мела от температуры аппроксимируется полиномиальной функцией второго порядкас
2
достоверностью Я = 0,96:
Атсдв = 0,295Т2 - 13,468Т + 204,3 (4)
где Дтсдв - относительное изменение предела прочности при сдвиге образца, %; Т - температура, °С.
График зависимости приведен на рис. 4.
Установлена зависимость между пределом прочности при одноосном сжатии, определенном механическими испытаниями на ПРГ-1-70 и
пределом прочности при сжатии методом ударных импульсов, которая аппроксимируется линейной зависимостью с достоверностью Я = 0,99:
асж = 0,4784Я +1,0027 , (5)
где осж - предел прочности при одноосном сжатии образца, МПа; Я - предел прочности при сжатии, МПа, методом ударных импульсов.
График зависимости приведен на рис. 5.
Рис. 4. График зависимости относительных изменений предела прочности при сдвиге образцов мела от температуры
Рис. 5. График зависимости изменения предела прочности при одноосном сжатии на ПРГ-1-70 от предела прочности при сжатии методом ударных импульсов
Минимальное значение прочности мела измеренная прибором ОНИКС-2.5 установлено при температуре +20 °С и составляет 0,8 МПа. При температурах +30 и +40 °С данный метод также подтверждает упрочнение образцов в результате уменьшения в них влажности. Прочность увеличилась с 0,8 МПа до 1,0 МПа.
Резкое возрастание прочности мела наблюдается при температурах ниже 0 °С. Прочность при температуре -10 °С составила 9,15 МПа, а при -30 °С - 23,5 МПа.
Полученная зависимость доказывает, что данные неразрушающего контроля с использованием прибора ОНИКС-2.5 возможно применять для контроля прочности мела в полевых условиях. Это исключает необходимость изготовления образцов из монолитов, отобранных из массива.
Таким образом, изменение параметров воздействующего теплового поля приводит к весьма значительному изменению механических характеристик водонасыщенного мела, а именно:
- при воздействии отрицательных температур от -10 до -30 °С в результате формирования в породе криогенных структурных связей предел прочности при сжатии и при сдвиге увеличивается в 11 раз, предел прочности при растяжении в 38 раз, коэффициент хрупкости в 3,5 раза.
- воздействие температур +30 и +40 °С на мел при полной влагоем-кости приводит к уменьшению его влажности и увеличению пределов прочности на 60 %;
- в результате промерзания водонасыщенного мела он переходит из разновидности низкой и очень низкой прочности полускальных пород, в разновидность мало прочных и средней прочности скальных пород.
Полученные зависимости позволяют прогнозировать поведение мела при полной влагоемкости в результате воздействии естественного теплового поля в природном диапазоне температур от -30 °С до +40 °С и учитывать динамику изменения прочностных и упругих характеристик при разработке месторождений данного полезного ископаемого.
Список литературы
1. AnnaSygala, MiroslawaBukowska, TomaszJanoszek. High temperature versus geomechanical parameters of selected rocks - the present state of research / Journal of Sustainable Mining. 2013. Vol. 12, Issue 4, P. 45 - 51.
2. Ермолович Е.А., Овчинников А.А. Влияние теплового поля на характеристики прочности мела при естественной влажности / Известия Тульского государственного университета. НаукиоЗемле. 2017. № 4. С. 325-335.
3. Hawkins A. B., and B. J. McConnell. Sensitivity of sandstone strength and deformability to changes inmoisture content / Quarterly Journal of Engineering Geology. 1992. Vol. 25, P. 115 - 130.
4. Talesnick M., and S. Shehadeh. The effect of water content on the mechanical response of a high-porosity chalk / International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2007. Vol. 44, P. 584 - 600.
5. Taibi, S., A. Duperret, and J. Fleureau. The effect of suction on the hydro-mechanical behaviour of chalk rocks /Engineering Geology. 2009. Vol. 106, Issue 1 - 2, P. 40 - 50.
6. Cariou S., Z. Duan, C. Davy, F. Skoczylas, and L. Dormieux. Poro-mechanics of partially saturated COxargillite / Applied Clay Science. 2012. Vol.56, P. 36 - 47.
7. Yang D. S., M. Bornert, S. Chanchole, H. Gharbi, P. Valli, and B. Gatmiri. Dependence of elastic properties of argillaceous rocks on moisture content investigated with optical full-field strain measurement techniques / International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.2012. Vol. 53, P. 45 -55.
8. Wang L., M. Bornert, E. Heripre, S.Chanchole, A. Pouya, and B. Ha l-phen. Microscale insight into the influenceof humidity on the mechanicalbehav-ior of mudstones ./ Journal of Geophysucal Research. Solid Earth.2015. Vol. 120, Issue 4, P. 3173 - 3186. doi:10.1002/2015JB011953.
9. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Часть I. Производственные процессы. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985. 509 с.
10. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: МГУ, 1982. 248 с.
11. Ломтадзе В.Д. Словарь по инженерной геологии. СПб: Санкт-Петербургский горный ин-т., 1999. 380 с.
12. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. М.: МНТСК, 2013.
79 с.
13. Горькова И.М., Душкина Н.А., Окнина Н.А., Рябичева К.Н., Са-фохина И.А., Чепик В.Ф. Природа прочности и деформационные особенности мела и некоторых мелоподобных пород // Труды лаборатории гидротехнических проблем им. Ф.П. Саваренского. М.: АН СССР, 1962. Т. XLIV. 132 с.
14. Иванов Н. С., Мясников Н. Ф. Производство и потребление мела. Белгород: Полиграф-интерн, 2000. 264 с.
15. Овчинников А.В., Юрченко Г.Ю. Оценка влагоемкости белого писчего мела ненарушенной структуры // Материалы I Всероссийской заочной (с международным участием) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Белгород, 2011. С. 20 - 27.
16. Вахтанова А.Н., Селезнев В.Н. Значение инженерно-геологических особенностей пород над рудной толщи при разработке их комплексами непрерывного действия (на примере КМА) // Инженерная геология. М.: Наука, 1979. № 4. С. 65 - 71.
17. Каппхан М. Добыча мела в зимних условиях // Строительные материалы. 2011. № 2. С. 25 - 29.
18. ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.М.: Стандартинформ, 2013. 15 с.
19. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований: учебное пособие для вузов. Л.: Недра, 1990. 328 с.
20. ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2013. 15 с.
21. ГОСТ 21153.3-85 Горные породы. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1987. 11 с.
22. ГОСТ 22690-88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. М.: Госстрой СССР, 1988. 19 с.
23. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии. К.: Наукова думка, 1969. 209 с.
24. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов с комментариями к ГОСТ 12248-2010. М.: ООО «Прондо», 2014. 812 с.
Ермолович Елена Ахмедовна, д-р техн. наук, доц., проф., elena.ermolovich@,mail.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
Овчинников Александр Владимирович, ст. препод., ovchinnikov@bsu.edu.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный национальный исследовательский университет.
INVESTIGATION OF THE THERMAL FIELD INFLUENCE ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF CHALK WITH TOTAL
MOISTURE CAPACITY
E. A. Ermolovich, A. V. Ovchinnikov
The effect of temperature on the strength characteristics (compressive strength, tensile strength, shear strength) of the chalk samples total moisture capacity equal to 37,4 % is considered. More than 100 samples that were subjected to the effects of temperature in the chamber of heat and cold KTH at the natural temperature range (-30 to +40 ° C ± 2°), typical for the areas of chalk development in Belgorod region are prepared and tested. The results of experimental studies are presented.
Keywords:chalk, thermal field, compressive strength, tensile strength, coefficient of brittleness, shear strength.
Ermolovich Elena Akhmedovna, doctor of technical science, docent, professor of department of applied geology and mining, elena.ermolovich@mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod National Research University,
Ovchinnikov Aleksandr Vladimirovich, senior teacher of department of applied geology and mining, ovchinnikov@bsu. edu. ru, Russia, Belgorod, Belgorod National Research University.
Reference
1. Anna Sygala, Miroslawa Bukowska, Tomasz Janoszek. High temperature versus geomechanical parameters of selected rocks - the present state of research/ Journal of Sustainable Mining. 2013. Vol. 12, Issue 4, P. 45 - 51.
2. Ermolovich E.A., Ovchinnikov A. A. Vliyanie teplovogo polya na kharakte-ristiki prochnosti mela pri estestvennoj vlazhnosti / Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universi-teta. Nauki o Zemle. 2017. № 4. S. 325-335.
3. Hawkins A. B., and B. J. McConnell. Sensitivity of sandstone strength and de-formability to changes inmoisture content / Quarterly Journal of Engineering Geology. 1992. Vol. 25, P. 115 - 130.
4. Talesnick M., and S. Shehadeh. The effect of water content on the mechanical response of a high-porosity chalk / International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2007. Vol. 44, P. 584 - 600.
5. Taibi, S., A. Duperret, and J. Fleureau. The effect of suction on the hydro-mechanical behaviour of chalk rocks / Engineering Geology. 2009. Vol. 106, Issue 1 - 2, P. 40 - 50.
6. Cariou S., Z. Duan, C. Davy, F. Skoczylas, and L. Dormieux. Poromechanics of partially saturated COxargillite / Applied Clay Science. 2012. Vol.56, P. 36 - 47.
7. Yang D. S., M. Bornert, S. Chanchole, H. Gharbi, P. Valli, and B. Gatmiri. Dependence of elastic properties of argillaceous rocks on moisture content investigated with optical full-field strain measurement techniques / International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.2012. Vol. 53, P. 45 -55.
8. Wang L., M. Bornert, E. Heripre, S. Chanchole, A. Pouya, and B. Halphen. M i-croscale insight into the influence of humidity on the mechanical behavior of mudstones / Journal of Geophysucal Research. Solid Earth. 2015. Vol. 120, Issue 4, P. 3173 - 3186. doi:10.1002/2015JB011953.
9. Rzhevskij V.V. Otkrytye gornye raboty. Chast' I. Proizvodstvennye processy. Uchebnik dlya vuzov. M.: Nedra, 1985. 509 s.
10. Sergeev E.M. Inzhenernaya geologiya. M.: MGU, 1982. 248 s.
11. Lomtadze V.D. Slovar' po inzhenernoj geologii. SPb: Sankt-Peterburgskij gornyj in-t., 1999. 380 s.
12. GOST 25100-2011. Grunty. Klassifikaciya. M.: MNTSK, 2013. 79 s.
13. Gor'kova I.M., Dushkina N.A., Oknina N.A., Ryabicheva K.N., Sa-fohina I.A., Chepik V.F. Priroda prochnosti i deformacionnye osobennosti mela i nekotoryh melopodob-nyh porod // Trudy laboratorii gidrotekhnicheskih problem im. F.P. Savarenskogo. M.: AN SSSR, 1962. T. XLIV. 132 s.
14. Ivanov N. S., Myasnikov N. F. Proizvodstvo i potreblenie mela. Belgorod: Poligraf-intern, 2000. 264 s.
15. Ovchinnikov A.V., YUrchenko G.YU. Ocenka vlagoemkosti belogo pischego mela nenarushennoj struktury // Materialy I Vserossijskoj zaochnoj (s mezhdunarodnym uchastiem) nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov. Belgorod, 2011. S. 20 - 27.
16. Vahtanova A.N., Seleznev V.N. Znachenie inzhenerno-geologicheskih osoben-nostej porod nad rudnoj tolshchi pri razrabotke ih kompleksami nepreryvnogo dejstviya (na primere KMA) // Inzhenernaya geologiya. M.: Nauka, 1979. № 4. S. 65 - 71.
17. Kapphan M. Dobycha mela v zimnih usloviyah // Stroitel'nye ma-terialy. 2011. № 2. S. 25 - 29.
18. GOST 30416-2012 Grunty. Laboratomye ispytaniya. Obshchie polozheniya. M.: Standartinform, 2013. 15 s.
19. Lomtadze V.D. Fiziko-mekhanicheskie svojstva gomyh porod. Metody labora-tomyh issledovanij: uchebnoe posobie dlya vuzov. L.: Nedra, 1990. 328 s.
20. GOST 30416-2012 Grunty. Laboratomye ispytaniya. Obshchie polozheniya. M.: Standartinform, 2013. 15 s.
21. GOST 21153.3-85 Gomye porody. Metody opredeleniya predela prochnosti pri odnoosnom rastyazhenii. M.: Gosudarst-vennyj komitet SSSR po standartam, 1987. 11 s.
22. GOST 22690-88. Betony. Opredelenie prochnosti mekhanicheski-mi metodami nerazrushayushchego kontrolya. M.: Gosstroj SSSR, 1988. 19 s.
23. Pisarenko G.S., Lebedev A.A. Soprotivlenie materialov de-formirovaniyu i razrusheniyu pri slozhnom napryazhennom sostoyanii. K.: Naukova dumka, 1969. 209 s.
24. Boldyrev G.G. Metody opredeleniya mekhanicheskih svojstv gruntov s kommen-tariyami k GOST 12248-2010. M.: OOO «Prondo», 2014. 812 s.
УДК 624.191; 624.121.532
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КРЕПЕЙ И ОБДЕЛОК ТРАНСПОРТНОГО ТОННЕЛЯ В ИЗВЕСТНЯКАХ
М.О. Лебедев
Рассмотрено строительство железнодорожного тоннеля в известняках различной степени трещиноватости. По данным натурных исследований на опытных участках получены величины усилий в крепи и обделке. Выполнено сопоставление результатов натурных исследований с расчетными значениями усилий, полученными по различным методикам, и с фактическими инженерно-геологическими условиями строительства.
Ключевые слова: тоннель, обделка, напряжения, деформации, технология, расчеты, инженерно-геологические условия.
При строительстве транспортных тоннелей инженерно-геологические условия даже в пределах одной литологической разности могут значительно отличаться параметрами трещиноватости, что в конечном итоге предопределяет различную работу крепей и обделок в части их напряженно-деформированного состояния.
Нормирование по учету трещиноватости при расчете крепей и обделок транспортных тоннелей определяется по своду правил [1] для схемы заданных нагрузок, в зависимости от предела прочности пород на сжатие «в куске» и категории массива по степени трещиноватости. При этом корректирующий коэффициент принимает значение от 1,7 до 0,1. В расчетах методами механики сплошной среды трещиноватость массива часто учитывается корректировкой величины модуля общей деформации к приве-
