ar-net.ru5.6.4.9 В неустойчивых грунтах, в которых сводообразование невозможно (водонасыщенные несвязные и слабые глинистые грунты), нагрузки следует принимать с учетом давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением. В таких случаях нормативную вертикальную и горизонтальную нагрузки qн и pн, кН/м2, необходимо определять по формулам:
; (5.2)
, (5.3)где Yi - нормативная плотность грунта соответствующего слоя напластования, кН/м3;
Hi- толщина соответствующего слоя напластования, м;
n- число слоев напластований;
f- угол внутреннего трения грунта, нормативный для несвязных грунтов или кажущийся для скальных грунтов в уровне сечения тоннеля, град.
Такие же нагрузки следует принимать и при наличии сводообразования, если расстояние от вершины свода обрушения до земной поверхности или до контакта с неустойчивыми грунтами меньше высоты свода обрушения.
5.6.4.10 Нормативные равномерно распределенные нагрузки (вертикальную qн и горизонтальную pн , кН/м2), в условиях сводообразования для однородной толщи грунта следует определять по формулам:
; (5.4)  | |
| 216 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
где h1 - высота свода обрушения над верхней точкой обделки (рисунок 5.1), м, определяемая по 5.6.4.11 и 5.6.4.12;
g- нормативная плотность грунта, кН/м3;
h- высота выработки, м;
f- угол внутреннего трения грунта, нормативный для несвязных грунтов или кажущийся для скальных грунтов в уровне сечения тоннеля, град.
5.6.4.11 Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условиях сводообразования (рисунок 5.1) для нескальных необводненных грунтов следует определять по формуле
, (5.6)где L - величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле
; (5.7)f- коэффициент крепости, принимаемый по таблице 5.9;
b- величина пролета выработки, м.
Таблица 5.9
Вид грунта в сечении и кровле выработки | Коэффициент крепости f |
Глины твердые литифицированиые (сланцеватые, аргиллитоподобные, мергелистые и т.п.) | 1 |
Глины твердой консистенции переуплотненные типа верхнекаменноугольных | 0,9 |
Глины твердой консистенции переуплотненные типа протерозойских | 1,5 |
Крупнообломочные грунты с супесчано-песчаным заполнителем плотные, глины и суглинки твердой консистенции | 0,8 |
Пески плотные маловлажные или супесчано-суглинистые грунты | 0,7 |
Глины и суглинки полутвердой консистенции | 0,6 |
Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки для тоннелей, сооружаемых в глинистых грунтах на глубине более 45 м, следует принимать с коэффициентом 
, где H - глубина заложения тоннеля от поверхности земли до низа тоннельной обделки, м.
, где H - глубина заложения тоннеля от поверхности земли до низа тоннельной обделки, м.При заложении тоннелей в глинистых грунтах, прочность которых уменьшается под влиянием поступающих подземных вод, высоту свода обрушения h1 надлежит увеличивать в пределах до 30%.
Примечание - Для трехсводчатых станций за величину пролета выработки b принимается суммарная ширина станционных выработок.
5.6.4.12 Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условиях сводообразования для скальных грунтов следует определять по формулам:
а) для скальных грунтов, оказывающих вертикальное и горизонтальное давление:
; (5.8)б) для скальных грунтов, оказывающих только вертикальное давление:
, (5.9)где R - предел прочности грунта на сжатие "в куске" (образце), МПа;
a- коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, принимаемый по таблице 5.10 исходя из предела прочности грунта на сжатие "в куске" (образце) и категории массива по степени трещиноватости, которая определяется в зависимости от трещинной пустотности и густоты трещин (среднего расстояния между трещинами наиболее развитой их системы) по таблице 5.11.
Таблица 5.10
Категория массива скальных грунтов по степени трещиноватости | Коэффициент a при пределе прочности грунта "в куске" на сжатие, МПа | ||||
10 | 20 | 40 | 80 | 160 | |
I - практически нетрещиноватые | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 1,1 | 1 |
II - малотрещиноватые | 1,4 | 1,2 | 1 | 0,9 | 0,8 |
III - среднетрещиноватые | 1,2 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
IV - сильнотрещиноватые | 0,9 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,3 |
V - раздробленные (разборная скала) | 0,7 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 |
Таблица 5.11
Величина трещинной пустотности, % | Категория грунтов при густоте трещин, м | |||
очень редкой (более 1) | редкой (1,0-0,3) | густой (0,3-0,1) | очень густой (менее 0,1) | |
Малая - менее 0,3 | I | II | III | IV |
Средняя - 0,3-1,0 | II | III | IV | V |
Большая - 1,0-3,0 | III | IV | V | V |
Очень большая - более 3,0 | IV | V | V | V |
Примечания 1 При определении трещинной пустотности рыхлый или глиноподобный материал заполнения трещин не учитывается. 2 При большой и очень большой трещинной пустотности и одновременно хорошо выраженной расчлененности массива на блоки по степени трещиноватости его следует относить к V категории (раздробленным) вне зависимости от густоты трещин. 3 В условиях ожидаемого полного нарушения сплошности скальных грунтов в результате интенсивного их расслоения (кливаж) грунты следует относить к V категории. 4 При наличии поверхностей скольжения категорию грунта по степени трещиноватости необходимо повышать на одну ступень. 5 При трещинах, залеченных частично твердым (кристаллическим) материалом, категорию грунта по степени трещиноватости нужно понижать на одну ступень, а при полностью залеченных трещинах - принимать по I категории. | ||||
Расчет обделки следует выполнять в двух вариантах: при наличии горизонтального давления и без него.
5.6.4.13 Полученную по формулам (5.8) и (5.9) высоту свода обрушения скальных грунтов необходимо корректировать умножением ее на коэффициенты, учитывающие влияние следующих факторов:
а) приток воды в выработку для случаев, когда трещины заполнены рыхлым или размокаемым глиноподобным материалом, - 1,2;
б) расположение трещин наиболее развитой их системы под углом к оси тоннеля менее 45° - 1,1;
в) проходка выработок без применения буровзрывных работ - 0,8.
5.6.4.14 В случаях когда в грунтовом массиве возможно развитие неблагоприятных для обделки процессов (проявления тектонической напряженности, пучение, ползучесть грунтов, карстово-суффозионные явления) или предполагается значительное изменение свойств или состояния грунтов в результате применения специальных способов производства работ, величины нагрузок на обделки необходимо устанавливать на основании специальных исследований.
5.6.4.15 При высоте свода обрушения скального грунта менее 1/6 его пролета расчет подземных конструкций следует выполнять на воздействие вывалов. Вертикальную нагрузку интенсивностью, полученной из условия сводообразования, необходимо распределять по площади, соответствующей 1/4 пролета выработки в наиболее невыгодном для работы обделки положении.
5.6.4.16 При наличии над тоннельным сооружением в пределах свода обрушения контакта с менее прочным грунтом нагрузку на обделку следует определять от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, а при наличии слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию, - от веса всей вышележащей толщи грунтов.
Если контакт с более слабым грунтом находится в границах от одной до трех высот свода обрушения, значение нормативной вертикальной нагрузки qн кН/м, следует определять по формуле
, (5.10)где - нормативная вертикальная нагрузка, полученная от свода обрушения по параметрам менее прочного грунта, или нагрузка от веса всей толщи грунтов над тоннельным сооружением (при наличии в пределах от двух до трех высот свода обрушения слабых грунтов, не обладающих способностью к сводообразованию), кН/м2;
- нормативная вертикальная нагрузка от грунта, вмещающего тоннель, кН/м2;
а- расстояние от вершины свода обрушения до контакта с менее прочным грунтом или со слабым грунтом, не обладающим способностью к сводообразованию, м;