ВСН 193-81/Минтрансстрой Инструкция по учету сейсмических воздействий при проектировании горных транспортных тоннелей

4. РАСЧЕТ ЗАМКНУТЫХ МОНОЛИТНЫХ ОБДЕЛОК
ПРОИЗВОЛЬНОГО ОЧЕРТАНИЯ ТОННЕЛЕЙ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

4.1. Область применения положений настоящего раздела характеризуется следующими условиями:

а) длина проектируемого сооружения превосходит его поперечные размеры не менее чем в 5 раз;

б) глубина заложения тоннеля превосходит наибольший размер его поперечного сечения не менее чем в 3 раза;

в) длина упругих волн сдвига с преобладающим периодом колебаний частиц грунта превосходит наибольший поперечный размер выработки не менее чем в 3 раза, т.е. деформационные характеристики массива грунта таковы, что выполняется условие

,                                                    (6)

где - модуль деформации грунта (тс/м);

- объемная масса грунта, т/м;

- преобладающий период колебаний частиц грунта, с;

- ускорение силы тяжести, м/с;

- наибольший поперечный размер выработки, м.

г) не имеется близко расположенных сооружений на расстоянии менее

 .

4.2. Положения настоящего раздела возможно использовать для приближенного расчета набрызгбетонных обделок, в том числе - в сочетании их с анкерами, при выполнении условий п.4.1, а также до разработки специальной методики для расчета сборных обделок тоннелей глубокого заложения.

4.3. Массив грунта моделируется линейно-деформируемой, однородной, изотропной средой, механические свойства которой характеризуются средними величинами модуля деформации и коэффициента Пуассона .

4.4. Обделку рассматривают как замкнутую конструкцию заданной толщины и конфигурации, работающую в упругой стадии в условиях полного контакта с массивом по всему периметру.

4.5. Обделку рассчитывают в условиях плоской деформации, т.е. рассматривается действие сейсмических волн, распространяющихся в плоскости поперечного сечения сооружения.

4.6. Расчет обделки проводится на основании оценки наиболее неблагоприятного напряженного состояния в каждом нормальном (радиальном) сечении обделки из возможных при любых сочетаниях одновременно действующих на обделку волн сжатия-растяжения и волн сдвига и любых их направлениях в плоскости поперечного сечения сооружения.

4.7. Оценка наиболее неблагоприятного напряженного состояния в каждом нормальном (радиальном) сечении проводится путем отыскания экстремальных значений нормальных тангенциальных напряжений в данном сечении и соответствующих им направлений распространения и сочетаний действия волн сжатия-растяжения и сдвига.

4.8. Напряженное состояние обделки от действия длинной, произвольно направленной (в плоскости поперечного сечения тоннеля) волны сжатия (продольной волны) определяют на основании решения плоской квазистатической контактной задачи теории упругости для кольца произвольной формы с одной осью симметрии, подкрепляющего вырез в линейно-деформируемой среде с другими деформационными характеристиками, работающего совместно с окружающей средой в соответствии с расчетной схемой (рис.2).

Рис.2. Расчетная схема к определению напряженного состояния обделки
от продольных сейсмических волн

Напряженное состояние на бесконечности принимают согласно п.3.13 в виде

,  ,                                      (7)