П-869-88 (Гидропроект) Проектирование дренажных и противофильтрационных устройств подземных гидротехнических сооружений (Пособие к СНиП 2.06.09-84)

     

Приложение 4

     
Примеры расчета дренажей с учетом работы обделок

Пример 1. Рассмотрим работу круговой обделки, дренированной "" продольными дренами, симметрично расположенными на ее контакте со скальным массивом. На рис.1 приведены эпюры напора на внешнем контуре обделки при наличии четырех дрен для ряда значений относительного радиуса дрен . Исследуем связь между числом и размерами дрен, величиной и напряженным состоянием системы круговая обделка-скальный массив.

Рис.1

На рис.1 пунктиром показана эпюpa напоров, при которой контактные напряжения в точке посередине между дренами равны нулю, а во всех остальных точках контакта наблюдается сжатие. Максимальная ее ордината . За условие прочности контакта бетон-скала принято условие =0. Согласно вышесказанному и при на всем контакте выполняется условие .

На том же рис.1 штрихпунктиром показана эпюра фильтрационного напора на внешнем контуре обделки, при которой контактные напряжения . Эта эпюра имеет место при относительном радиусе дрен =0,0014, максимальная ее ордината . Если за условие прочности контакта бетон-скала принято , то . При рассматриваемая обделка ''отлипает" от поверхности выработки и работает как труба. При имеет частичное "отлипание" обделки от поверхности выработки.

Напряжение в бетоне дренируемой обделки зависит от условий на контакте бетон-скала.

На рис.2 приведен график зависимости напряжений на внутреннем контуре от величины для той же обделки. Отрезок АД соответствует максимальным напряжениям на внутренней поверхности обделки () при сплошном, работающем на растяжение контакте, отрезок ВД - минимальным напряжением на той же поверхности. Если контакт бетон-скала не работает на растяжение, то зависимость тангенциальных напряжений на внутреннем контуре обделки от относительной величины напора подземных вод определяется ломаными линиями:

GECA - минимальные значения напряжений ;

GEC'A - максимальные значения напряжений .

Рис.2

Из рассмотрения рис.2 видно, что при работающем на растяжение контакте дренирование приводит лишь к нарушению симметрии в распределении напряжений. Если контакт не работает на растяжение, дренирование как мера снижения уровня сжатия в обделке наиболее эффективна до тех пор, пока остаточный напор не станет меньше величины "второго критического напора", т.е. пока отрезок GЕ. С дальнейшим понижением напора уменьшение сжатия в обделке замедляется (отрезки СЕ и С'Е ) и при величине напора подземных вод меньшем "первого критического напора", т.е. когда , сжатие в бетоне, хотя и незначительно, возрастает (отрезки СА и С'А).

На рис.3 приведены эпюры напряжений на контакте обделка-скальный массив для , при различном числе и радиусе дрен. Как видно, снижение напора путем дренирования изменяет формы эпюр контактных напряжений. С увеличением числа и радиуса дрен растяжение на контакте понижается и переходит в сжатие.

Рис.3. Эпюры радиальных напряжений на контакте обделки с массивом

1 - =0,00005; 2 - =0,001; 3 - =0,01; 4 - =0,05; 5 - =0,1; 6 - =0,2

Пример 2. Туннель кругового профиля заложен под уровень подземных вод на t=150 метров. Внутренний радиус обделки туннеля в =4,0 м, внешний - =4,50. Соотношение модулей деформации бетона и массива =1,0. Число дрен, симметрично расположенных по контакту обделки с горным массивом, =4. Напор в дренах =0. Требуется определить величину возможного снижения сжатия в обделке, вызванное давлением подземных вод, путем дренирования.

Относительный радиус обделки . Параметр глубины заложения оси туннеля под уровень подземных вод . Пьезометрический напор подземных вод относительно оси туннеля . При решении изменением напора по высоте обделки пренебрегаем.

По номограмме рис.53 основного текста находим абсциссу точки , тогда м - это та величина остаточного напора, до которой рационально его снижать с точки зрения получения эффекта уменьшения сжатия в обделке.

Напряжение в обделке (на внутреннем контуре, где они принимают максимальные значения) от давления подземных вод с напором м.

МПа.