Прогнозирование усилий продавливания на криволинейных трассах микротоннелирования Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

© И.И. Шорников, 2012

УДК 622.272 И.И. Шорников

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСИЛИЙ ПРОДАВЛИВАНИЯ НА КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТРАССАХ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ

Рассмотрены результаты экспериментального исследования по определению усилий продавливания обделки тоннелей в технологии микротоннелирования. Ключевые слова: микротоннелирование, усилие продавливания, свойства породного массива, сопротивление продавливанию

О

пределению усилии продавливания обделки тоннелеИ при наличии криволинеИных участков по трассе в технологии микротоннелирования уделяется значительное внимание (см. напр., обзор [3]). Однако, передача усилиИ продавливания на забоИ и влияние жесткости приза-боИноИ зоны остаются недостаточно исследованными.

В настоящей работе приведены результаты замеров усилиИ продавлива-ния и углов разворота труб по криво-линеИноИ трасе. Лаются оценки усилиИ продавливания в ходе изменения

длины участка продавливания. Оценки произведены за счет введения параметра жесткости призабоИноИ зоны.

Моделировалось изменение жесткости призабоИноИ зоны. Прогнозируемые значения для усилиИ продав-ливания и разворота труб получены с помощью методик, изложенных в работах [1, 2]. Существенным при проведении оценок стало введение в модели указанных работ параметра жесткости призабоИноИ зоны породного массива, которая определяется площадью забоя, глубиноИ, принятоИ 1 м и модулем упругости Е я1.57-Е8.

ПГ1- им* жесткости забойной зоны Рис. 1. Зависимости нагрузки на забой, передаваемой обделкой, от модельного изменения жесткости призабойной части породного массива

Рис. 2. Зависимости усилий продавливания и КПУ от сопротивления продавливания предыдущего участка

Рис. 3. Зависимости коэффициента передачи усилий продавливания от радиуса кривизны трассы

Рис. 4. Зависимости усилий продавливания от модуля упругости пород для различных длин радиусов кривизны

15Q 4—

О 100 200

Длина проходки L.M

Рис. 5. Экспериментальные и прогнозируемые усилия продавливания

Для внешнего диаметра труб 2,5 м построена зависимость изменения нагрузки на забой и смешений фронта тоннеля (рис. 1) от относительного изменения жесткости в логарифмических координатах.

По заданным значениям сопротивления продавливанию предыдуших участков построена зависимость усилий продавливания и коэффициента передачи усилий (КПУ) (рис. 2).

Длина.м

Рис. 6. Экспериментальные и прогнозируемые углы разворотов труб

Влияние радиуса кривизны участков продавливания при Е = 10 МПа для различных длин участков показано на рис. 3. Имеет место значительное уменьшение усилий продавлива-ния с увеличением радиуса кривизны участков.

В результате численного эксперимента выявилась практическая независимость усилий продавливания от модуля упругости пород при заданных

радиусах кривизны и постоянной длине участков (160 м) (рис. 4).

Автором проведены экспериментальные замеры разворотов труб и усилий продавливания. Участок продавливания длиной 232 м, радиусом 220 м проходился по пылеватым суглинкам с предполагаемым для таких пород значением модуля упругости Es= 10 МПа. Внешний диаметр труб 2,5 м, внутренний - 2.0 м. Развороты труб измерялись по трассе в плане путем снятия замеров раскрытия стыков.

1. Баклашов И. В., Павлов О.Н., Шорников И. И. Моделирование статической работы обделки тоннелей при ее про-давливании в технологии микротоннелиро-вания// Горный журнал, 2011. - №10. -С.216-221.

2. Баклашов И. В., Павлов О.Н., Шорников И.И. Оценка усилий продавли-

Результаты приведены на рис. 5 и 6. Отмечается сильный разброс в значениях как усилий так и углов разворота. Результаты моделирования показали, что средние значения для усилий продавливания следуют зависимости, приведенные на рис. 5, а средние значения углов разворота труб совпадают со значениями углов разворота для идеальной трассы без технологических искривлений (рис. 6).

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ваиия на криволинейных трассах микротон-нелирования// Горный журнал, 2012. - №1.

3. Шорников И.И. Прогнозирование усилий продавливания обделки тоннелей в технологии микротоннелирования: современное состояние// Горный журнал, 2011. - №9. -С. 153-169. 5Ш

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Шорников Иван Игоревич - аспирант, Московский государственный горный университет. Moscow State Mining University, Russia, [email protected]

ВИКТОР АПЕКИШЕВ

ШАХТА

За стволом стволы стоят -

Многоглубье.

Мы одной с тобой, Земля,

Дышим грудью.

Как шахтер ни далеко -

Запах снега,

Вентилятор сквозь него

Гонит небо.

Почему шахтер светло

Так смеется? -

Вентилятор сквозь него Гонит солнце! А когда зайдет оно, Стынет воздух, Вентилятор сквозь него Гонит звёзды! Нам эпох былых заря По соседству. Мы в груди твоей, Земля, Словно сердце!