CC BY
63
© А.М Павленко, 2005
УДК 622.28 А.М. Павленко
ВЫБОР КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК В ЗОНЕ ПОДВИЖНОГО ВЛИЯНИЯ НЕ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ
~П ыбор крепления выработок в зоне
.О подвижного влияния неупругих деформаций.
В условиях городской застройки и большой протяженности шоссейных дорог, появилась необходимость в переносе части транспортных развязок под землю. Однако при проходке подземного тоннеля приходится сталкиваться с рядом проблем: наличием обводненных грунтов, плывунов, слабых отложений. Все это часто осложняет проходку и крепление подземных тоннелей. Поэтому при проходки оценивают подвижное влияние неупругих деформаций и предусматривают решение о выборе того или иного типа крепи. При проходке тоннеля крепление производят с применением тюбингов, монолитной железобетонной крепь, пресс - бетонной крепи, железобетонных блоков.
На опыте проходки в Москве Лефортовского автодорожного тоннеля проводился расчет пригрузки забоя (диаметр проходческого щита
14.2 м), а также осадки и деформации грунтового массива, для прогноза осадки и деформации массива, зданий и сооружений (В.Е. Мер-кин, НИЦ «Тоннели и метрополитены» ОАО «ЦНИИС»). Этот прогноз был сделан с целью прогноза деформаций массива для условия исключения сверхнормативных переборов и вывалов грунта, обрушения забоя и прорывов грунтовой массы в тоннельную обделку. Полученные результаты работы предназначены для дальнейшего применения на тоннельном участке Краснопресненской автомагистрали (участок от МКАД до проспекта Маршала Жукова). Проходка тоннеля осуществляется тоннелепроходческим комплексом (ТПК) фирма «Херренкнехт, Германия»- щитом диаметром
14.2 м с бетонитовым пригрузом забоя. Так, при проходке перегонных тоннелей Люблинской линии московского метрополитена проходку осуществляют щитом с бетонитовым пригрузом забоя, где специалисты НИЦ ТМ
осуществляли научное сопровождение строительства.
Методика НИЦ ТМ ОАО «ЦНИИС» позволяет определяет максимальное значение давления на грудь забоя для уравновешенного суммарного действия бокового давления грунта Ргор и давления подземных вод Р^.
Проходка горнопроходческих работ при сооружении тоннелей большого диаметра вызывает сдвижение грунтовой массы приводящей к деформации земной поверхности. Величины мульды деформаций поверхности, ее характеристики могут являться исходными данными для выбора крепи при сооружении тоннелей, необходимых для предотвращения смещения горных пород в выработке.
Выбор крепления осуществляют в зависимости от назначения выработки, ее сечения, типа крепи, а так же от свойства грунтов. В связи с этим проводят геологический маркетинг грунтов на участке отработки, который осуществляют в процессе проведения проходческих работ, а его данные используют в дальнейшем для новых участков работ. Так, например, в условиях крепления горизонтальных тоннелей большого сечения наиболее распространенное применение получила тюбинговая крепь, как наиболее прочная. Для тоннелей, имеющих наиболее важное хозяйственное значение, применяют железобетонную гладкостенную тюбинговую или блочную бетонную крепь.
Современные представления и анализ механизма деформировании массива горных пород на участке проходки выработки, и в частности, на сопряжении их с другими выработками позволяет сделать вывод о том, что уже созданы достаточно надежные теоретические и практические решения для разработки эффективных способов охраны и поддержания выработок в различных горно-геологических условиях.
Изучены особенности проявления горного давления в процессе проходки выработки, следствием которых являются деформации контура примыкающих к ней выработок. Однако разнообразие горно-геологических условий и их постоянная и систематическая изменчивость в пределах проведенной выработки создает значительные трудности для прогнозирования возможных проявлений горного давления в пройденных тоннелях. Однако, существующие в настоящее время методики определения показателей проявлений горного давления не в полной мере позволяют учесть совместное влияние жесткостно-силовых параметров опорных конструкций и различных технологических решений по усилению основной крепи выработки при прогнозе ожидаемых в выработке смещений, что весьма важно не только на этапе выбора рациональной крепи и способа охраны, но и при выполнении проектных работ по оценке целесообразности проектирования новых тоннелей в новых горно-геологичес-ких условиях.
Особенностью проходки и эксплуатации тоннеля в зоне влияния горного давления являются значительные смещения пород вокруг пройденного тоннеля, что приводит к предельным деформациям и разрушению уже установленной крепи. Известно, что устойчивость пройденных выработок характеризуют в первую очередь сохранностью ее проектного сечения и целостностью крепи за весь срок ее службы. В связи с этим задачи повышения устойчивости тоннеля направлены на улучшение режима работы применяемой крепи и условий их поддержания в конкретных горно-геологических условиях.
Давно замечено, что с увеличением глубины разработки происходит качественное изме-
1. Картозия Б.А., Баклашов И.В. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. - М.: Недра, 1984. 543 с.
2. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. - М.: Недра, 1966. 180 с.
нение механизма деформирования скальных горных пород, как на контуре, так и в окрестности проводимого тоннеля. Это происходит из-за образования вокруг пройденного тоннеля зоны неупругих деформаций вследствие развития на его контуре деформационных процессов как результата реализации потенциальной энергии массива. Так в работах Ю.З. Заславского [2], Т. Глушко [3], отмечено, что размеры этой зоны для подготовительных выработок достигают трех- четырех диаметров, где под диаметром подразумевают наибольший линейный размер поперечного сечения выработки, эти результаты могут также успешно применяют и при строительстве тоннелей различного назначения.
Аналогичные процессы происходят при строительстве горизонтальных и наклонных горных выработок. Сформировавшаяся до влияния очистных работ зона неупругих деформаций в среднем превышает радиус выработки в 2-3 раза, при этом в зоне опорного давления наблюдают существенный рост трещиноватости массива внутри области неупругих деформаций, а величина и скорость смещений пород на контуре выработок и в глубине массива возрастает в 1,8-2,5 раза [4].
Сформировавшаяся зона неупругих деформаций в районе пройденного тоннеля в условиях грунтов г. Москвы, также может превышать радиус данного тоннеля. Выбранная и затем применяемая обделка должна обладать высокой прочностью и стойкостью, создать равномерно нагружаемую опорную конструкцию с высокой несущей способностью, обеспечивать благоприятный и безопасный режим ее работы в постоянно изменяющихся горных условиях.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Глушко В.Т., Гавеля С.П. Оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород. -М.: Недра, 1986. 221 с.
4. Черняк И.Л., Ярунин С.А. Управление состоянием массива горных пород. - М.: Недра, 1995. 395 с.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------
Павленко Александр Михайлович - студент, Московский государственный горный университет.
