Горное давление

Для предварительных расчетов обделок на заданные нагрузки вертикальные и горизонтальные нагрузки от горного давления в условиях сводообразования следует принимать от веса грунта, заключенного в пространстве, ограниченном контуром свода и плоскостями обрушения, а в грунтах, в которых сводообразование невозможно, — от давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением.

При глубоком заложении тоннелей в устойчивых породах нормативное горное давление определяют в соответствии с гипотезой проф. М. М. Протодъяконова, по которой вертикальное горное давление на обделку создается весом породы, заключенной в пространстве, ограниченном сверху контуром свода давления, а по бокам - плоскостями обрушения (рис.). Условие применимости гипотезы проф. М.М. Протодъяконова:  H≥h₁   или Н1 ≥ 2h₁.

Н - расстояние от вершины свода давления до земной по­верхности или до контакта со слабыми породами, м;

H₁ - расстояние от шелыги свода выработки до земной поверхности или до контакта со слабыми породами, м.

1.     Участок габбро, габбро-диоритов

Величины пролета и высоты свода давления (обрушения) определяем по формулам:

где L - пролет свода давления, м;

В - пролет выработки, м;

h - высота выработки, м;

j - угол внутреннего трения породы, град;

h₁ - высота свода давления, м;

f_кр.р  - расчетный коэффициент крепости «в массиве».

Для практических расчетов вертикальное горное давление принимают равномерно распределенным по пролету, а горизонтальное горное давление - по высоте выработки и опреде­ляют по формулам:

·        нормативное вертикальное горное давление:

 q_н = g·h₁ = 25.1·2.203 = 55.285 кН/м²

·        нормативное горизонтальное горное давление:

где g - удельный вес породы, кН/м³;

При этом следует иметь в виду, что для крепких скальных пород с коэффициентом крепости f ≥ 3 горизонтальное дав­ление незначительно и в расчетах его можно не учитывать.

2.     Участок гранитов, лейкократовых гранитов

·        пролет свода давления:

·       высота свода давления:

·        нормативное вертикальное горное давление:

 q_н = g·h₁ = 26.3·1.228 = 32.301 кН/м²

·        нормативное горизонтальное горное давление:

3.     Участок сланцеватых кварцитов

·        пролет свода давления:

·        высота свода давления:

·        нормативное вертикальное горное давление:

 q_н = g·h₁ = 26.4·0.469 = 12.383 кН/м²

·        нормативное горизонтальное горное давление:

4.     Участок габбро, габбро-диоритов в начале тоннеля

Если расстояние от вершины свода обрушения до контакта с толщей более слабых грунтов меньше высоты свода, гипотеза профессора М. М. Протодъяконова не применима и горное давление принимают от веса всей толщи породы (рис.) над тоннелем по формулам:

·        нормативное вертикальное горное давление:

·        нормативное горизонтальное горное давление:

где q_в - нагрузка на поверхности от веса зданий, сооружений,  транспорта и т.д.; 

 - удельный вес слоя вышележащей породы;

 - высота слоя вышележащей породы.