Исследование усилий перемещения и параметров сборной щитовой обделки в условиях плотной городской застройки

Введение 5
1. Характеристика квалификационной работы 8
2. Обзор научно-технической литературы 14
2.1. Обзор и анализ конструкций отечественных и зарубежных щитовых проходческих комплексов 16
2.1.1. Конструкции проходческих щитов и их классификация 16
2.1.2. Технология производства работ с использованием частично механизированных щитов 20
2.1.3. Технология производства работ с использованием механизированных щитов. 23
2.1.4. Технология производства работ с использованием щитов с гидропригрузом. 26
2.1.5 Возведение обделки 29
2.2. Обзор и анализ существующих видов крепления 34
2.2.1. Обделки тоннелей, сооружаемых щитовым способом 34
2.2.2. Обделки из чугунных тюбингов. 39
2.2.3. Обделки из железобетонных элементов со связями растяжения. 44
2.2.4. Обделки без связей растяжения. 51
2.2.5. Обжатые обделки. 54
2.2.6. Обделки коллекторных тоннелей 60
2.2.7. Требования к проектируемым крепям и выбор материала 66
2.3. Горно-технологическая условия. 73
3. Аналитические исследования. 77
3.1. Расчет горного давления 77
3.2. Расчёт усилий перемещения щита 84
Заключение 89
Библиографический список 92

Весь текст будет доступен после покупки

В последнее десятилетие существует устойчивая тенденция увеличения годовых объемов строительства тоннелей проходческими щитами. По данным строительных организаций разных городов России – Москвы, Тулы, Санкт-Петербурга – ежегодный прирост вновь сооружаемых тоннелей составляет порядка 50%.
Весьма перспективно применение проходческих щитов и при сооружении капитальных горных выработок в ряде угольных бассейнов страны. В тех местах, где проходка осуществляется в тяжелых горно-геологических условиях.
Прогнозирование определяет в дальнейшем ещё большее увеличение темпов развития щитового способа сооружения тоннелей, в первую очередь за счёт резкого увеличения коллекторостроения, а также роста потребностей в новых линиях метрополитенов. Несмотря на развитие строительства тоннелей подземным способом, всё еще сохранились тяжелые работы под землей. Уровень механизации в этом виде строительства составляет около 35-40%.
Особой сложностью отличается строительство тоннелей в малоустойчивых породах. В подобных горно-геологических условиях трудоемкие операции по разработке забоя и его креплению выполняются во многих случаях вручную.
При всём при этом, средняя скорость сооружения тоннеля е превышает 80-90 метров в месяц. Сложность работы в сыпучих и малоустойчивых породах состоит в том, что в процессе разработки забоя, для предотвращения выпуска породы или обрушения, исключается деформация прилегающих породных массивов и дневной поверхности, необходимо одновременно совмещать 2 операции: разработку забоя и его крепление.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Характеристика квалификационной работы.

Проведение подземных горных выработок в сыпучих обводненных грунтах является сложной технической и научной задачей. Дополнительные сложности создают требования, касающиеся малых размеров проводимых выработок. Кроме того, широкий диапазон изменения горно-геологических условий трассы проводимой выработки предполагает наличие в составе проходческого оборудования дополнительных систем обеспечения работы проходческого агрегата. К ним относятся системы экстренного заполнения пустот закрепленном пространстве, забутовки выработанного пространства, контроля аэрогазовой обстановки, упрочнения грунта.
При проектировании подземных сооружений и горных выработок различного назначения предусматривается проведение инженерно-технических мероприятий призванных обеспечить надежную эксплуатацию указанных сооружений в течение заданного периода времени. Эти мероприятия включают в себя, в частности, возведение строительных конструкций (крепей и обделок), которые непосредственно воспринимают нагрузки, действующие со стороны породного массива.
Целью данной работы являлось выявление основных параметров, усложняющих условия перемещения щитового комплекса и проведение проектно-конструкторских и технологических исследований в области соз-дания конструкций крепи подземных коллекторов из металлоконструкций.
В настоящее время, по результатам анализа способов воздействия на породный массив фронтальным, экскаваторным и другими исполнительными органами, с учетом их взаимодействия с вспомогательным комплексом оборудования, можно обосновать оптимально-конструктивные параметры для различных видов проходческих щитов.
Большой интерес представляют работы, главная идея которых заключается в научном обосновании параметров основных щитовых механизмов конструктивно адаптивных к заданным:
• диапазону гидравлических условий проходки;
• категории грунта и его крепости;
• устойчивости забоя;
• диаметру, длине выработки и радиусам разворота щита, а также требования по просадке дневной поверхности.
Анализируя опыт применения проходческих щитов различных конструкций, можно говорить о взаимодействии проходческого щита с окружающими породами массива при его движении по траектории трассы сооружаемого тоннеля. Экспериментально зафиксировано, что щиты в профиле и в плане трассы тоннеля практически не совершают прямолинейного движения, а всегда перемещается с разворотом. При этом, противоположные по длине и диаметру поверхности оболочки щита вдавливаются в породный массив асимметрично, Вдавливание оболочки характеризуется неодинаковостью нагрузки по длине щита с характерным повышением до максимума (понижением до минимума) в точках наибольшего внедрения в породный массив («отдыха» от массива).
Была принята и доказана гипотеза об идентичности процесса нагружения лобовой части щита, при его движении с разворотом, с процессом нагружения торцевой поверхности пуансона, вдавливаемого в породный массив.
На основании выполненных ранее исследований по взаимодействию оболочки щита с окружающими ее породами было установлено, что изменение удельного давления по длине щита, в свою очередь, подчиняется гиперболическому закону и на практике может иметь множество вариантов эпюр, отражающих факторы и параметры взаимодействия оболочки щита с массивом. К основным этим факторам можно отнести:
• природное давление, как нагрузка от свода породы или от вышележащего массива пород;
• физико-механические и деформационные свойства грунтов и пород;
• силовые параметры системы внедрения щита и геометрические параметры лобовой части щита; учет вышеприведенных факторов позволяет определить область изменения удельного давления на оболочку щита при его движении с разворотом в зонах наибольшего (наименьшего) внедрения в породный массив при глубине заложения тоннеля, которая меньше или больше высоты свода обрушения.
Объектом исследования в настоящей работе также является крепь коллекторных тоннелей, сооружаемых закрытым способом. Крепью, или обделкой тоннеля принято называть специальную конструкцию, возводимую в нем для предотвращения обрушения или уменьшения смещения окружающих пород и для обеспечения необходимых для нормальной размеров и формы
Термин «крепь» или «обделка» применяется в практике проектирования соответственно горных предприятий и подземных сооружений транспортного, гидротехнического и специального назначения.
поперечного сечения. Коллекторные тоннели (городские коммунальные тоннели) являются специальными подземными сооружениями, предназначенные для прокладки энергетических, тепловых, газовых, телефонных и прочих городских коммуникаций, размещение которых под землей целесообразно по экономическим или иным соображениям.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Сыркин П.С., Мартыненко И.А., Прокопов А.Ю. Шахтное и подземное строительство // Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ). – 2002.
2. Куликова Е.Ю. Методика интегральной оценки риска в шахтном и подземном строительстве // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2021. – №. 2-1. – С. 124-133.
3. Куликова Е.Ю. Анализ возможных дефектов несущих конструкций городских подземных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2007. – №. 3. – С. 5-12.
4. Аксенов В.В. и др. Обоснование необходимости разработки новой технологии строительства подземных выработок // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2015. – №. 4 (110). – С. 21-26.
5. Корнев В.В., Захарова В.С. Основные системы модульного строительства, его технологии, преимущества и недостатки //Научный форум. Сибирь. – 2016. – Т. 2. – №. 3. – С. 20-21.
6. Федунец Б.И., Бойко Ф.А. Основные направления совершенствования технологии транспортировки разработанной породы при строительстве перегонных тоннелей щитовым способом // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2006. – №. 8. – С. 5-9.
7. Бондаренко И.С. Классификация, как метод системного анализа, в проблеме выбора технологии строительства коммуникационных тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2008. – №. 2-1. – С. 130-135.
8. Хазанович Г.Ш. и др. Машины и оборудование для горностроительных работ. – 2013.

Весь текст будет доступен после покупки