Деформирование породы, как показали эксперименты, происходит неодинаково в горизонтальном и вертикальном направлениях. Причем расстояние от проходческого забоя существенного влияния на этот процесс не оказывает. Поэтому необходимо так проектировать податливость обделки, чтобы она соответствовала направлению наибольших смещений пород. В противном случае обделка работает практически в жестком режиме.

Известно много случаев, когда установка жесткой обделки в непосредственной близости от проходческого забоя приводила к почти полному деформированию обделки (80-100%)- Вместе с тем увеличение отставания обделки улучшает ее состояние.

Расчет толщины обделки туннеля и времени обеспечения совместной работы ее с окружающим горным массивом представляет в этом случае достаточно сложную технико-экономическую проблему.

Правильный выбор времени установки обделки в выработку и обеспечение ее совместной работы с горной породой во времени предопределяет также размеры зоны неупругих деформаций, а в связи с этим и величину вторичного горного давления. В соответствии с исследованиями, продолжительность образования зоны колеблется в пределах 4-11 месяцев, причем прочность породы при этом имеет важное значение. Аналогично тому, как это наблюдается со смещениями контура выработки, первоначально процесс образования зоны неупругих деформаций проходит интенсивно. В дальнейшем процесс стабилизируется. Совершенно очевидно, что в первый период образования зоны неупругих деформаций обделка туннеля должна работать в податливом режиме, допуская неравномерность смещения пород.

Обработка экспериментальных данных дала возможность предложить для конкретных условий проектирования туннеля аналитические зависимости, описывающие смещения точек контура незакрепленной горной выработки во времени для характерных временных интервалов. В частности, анализ результатов наблюдений позволил выделить три интервала времени:

I — период фактически упругих смещений и релаксации напряженного состояния горного массива (0-1 суток);

II — период относительной стабилизации деформаций (14-56 суток);

III — период потери прочности горной породой и образования разгружающего свода равновесия (свыше 56 суток).

Увеличение началь...

При установке обделки на некотором расстоянии от забоя, после проявления упругих перемещений контура выработки, нагрузка на обделку будет меньшей. Однако большое отставание от забоя тоже нежелательно — это может привести к образованию со временем свода обрушения и, таким образом, к увеличению горного давления.

С момента устройства выработки до установки обделки и обеспечения совместной работы обделки и породы путем нагнетания пройдет некоторое время t, за которое произойдут частичные смещения контура выработки. Картина напряженного состояния изменится. Напряжения на контуре по величине снизятся.

Для изучен...

Если исходить из возможных режимов работы системы обделка — окружающая среда, процесс взаимодействия характеризуется в этом случае режимом заданной, деформации. Не прибегая к устройству обделки абсолютной жесткости, следует в то же время ограничивать ее податливость в разумных пределах. Рассчитывая соответствующим образом необходимую жесткость обделки и дополняя ее разработанной системой регулирования технологической податливости, можно достичь оптимальных условий работы системы в целом.

Обеспечение оптимальных условий работы системы обделка — окружающая горная порода во многом зависит от времени начала совместной работы составляющих системы.

Практика строительства и эксплуатации подземных сооружений различного назначения в средах, составленных из самых разнообразных горных пород, показывает, что большей частью является вполне оправданным некоторое выдерживание горного массива без подкрепления с целью обеспечения возможности горной породе разгрузиться от избыточных напряжений, возникающих вследствие ослабления массива выработкой.

При одних и тех же горно-геологических условиях обеспечение совместной работы горного массива с креплением, например, через 3 суток после проходки, приводит к снижению расчетного горного давления примерно в 5 раз. Аналогичные результаты дают и другие исследования.

Изложенное указывает на важность...

В случае применения тюбингов из железобетона изменение их реологических свойств зависит от процента армирования и механических свойств арматуры. Требуемые показатели деформируемости для тюбингов определяются обычными методами расчета железобетонных конструкций.

Регулирование податливости может осуществляться самыми разнообразными способами: уменьшением толщины обделки, устройством различного рода прокладок, подбором материала для нагнетания за обделку и т. д. Иногда рекомендуется устройство обделки с переменной жесткостью. Например, в начальный период времени обделка работает в податливом режиме (исходя из особенностей деформирования глинистой породы), а в дальнейшем — в жестком. Одним из возможных вариантов в этом случае может быть металлическая обделка из спец профиля, которая по истечении срока податливого режима работы заключается в бетонную оболочку.

На первый взгляд может показаться (а это вытекает и из приведенных графиков), что уменьшение жесткости обделки решает проблему управления горным давлением, причем в сторону уменьшения давления. Однако податливость конструкций также следует ограничивать. Давление, создаваемое упругим расширением породы, с течением времени будет падать по абсолютной величине (первичное горное давление), и через некоторое время наступит такой момент, когда деформации упругого расширения будут...

Смещения на контуре выработки более существенно зависят от изменения угла внутреннего трения (особенно для жесткой обделки), чем давление на обделку.

Можно отметить значительное влияние изменения угла внутреннего трения на минимальные значения смещений и давления. Причем при малых значениях угла внутреннего трения это влияние более ощутимо.

Влияние глубины заложения туннеля на величины давления и смещения изучалось для глубин 20-200 м. Если исходить из эпюры распределения вертикальных напряжений по толще горного массива над выработкой, то анализ влияния глубины заложения на подбор оптимальной жесткости обделок представляется весьма важным.