Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Надежность тоннельных обделок из набрызгбетона, сооружаемых в протерозойских глинах

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Слабая нормативная база (имеется только ВСН 126−78 «Инструкция по применению анкеров и набрызгбетона в качестве временной крепи выработок транспортных тоннелей», различные ведомственные рекомендации) для применения набрызгбетона вообще и в качестве постоянных обделок в частности, не отражающая специфики надёжности набрызгбетонных обделок,. Исследование вопроса надёжности таких обделок потребовало… Читать ещё >

Содержание

  • Введение.И
  • 1. Критический обзор совершенствования технологий сооружения тоннельных обделок из набрызгбетона, возводимых в протерозойских глинах. Г
    • 1. 1. Анализ подходов к решению задачи обеспечения надёжности обделок подземных сооружений. У
    • 1. 2. Анализ практики возведения конструкций постоянных тоннельных обделок из набрызгбетона вспомогательных выработок Петербургского метрополитена
      • 1. 2. 1. Общая характеристика выработок и технологии их возведения
      • 1. 2. 2. Анализ технологического оборудования, применённого для возведения набрызгбетонных обделок
    • 1. 3. Постановка задач исследования. V?
  • Выводы по главе 1
  • 2. Определение критериев надёжности конструкций тоннельных обделок из набрызгбетона
    • 2. 1. Основные положения. .Я
    • 2. 2. Разработка методики обеспечения надёжности конструкций постоянных тоннельных обделок из набрызгбетона, возводимых в грунтах типа протерозойских глин.г.".г
    • 2. 3. Анализ статической работы набрызгбетонных обделок в период начальной безотказности и при их дальнейшей эксплуатации. .-.
    • 2. 4. Обеспечение достоверности исследований.,
  • Выводы по главе 2.1. ,-.*> .-¦-. — ¦. .^тт:.? /
  • 3. Натурные обследования конструкций набрызгбетонных обделок эксплуатируемых выработок Петербургского метрополитена и лабораторные испытания отобранных образцов. .п
    • 3. 1. Проведение натурных обследований.7л?
      • 3. 1. 1. Методика натурных обследований. У
      • 3. 1. 2. Условия работы конструкций набрызгбетонных обделок на Петербургском метрополитене. УУ
      • 3. 1. 3. Выявленные повреждения набрызгбетонных обделок. .у$
    • 3. 20. пределение эксплутационной надёжности качественного состояния обследованных конструкций обделок
    • 3. 4. Результаты лабораторных испытаний отобранных образцов. .9я
  • Выводы по главе 3. ш
  • 4. Обеспечение надёжности конструкций обделок из набрызгбетона./¿^
    • 4. 1. Исследования надёжности конструкций обделок на математических моделях.'¥
    • 4. 2. Повышение надёжности эксплуатируемых набрызгбетонных обделок применением защитных покрытии.>х
    • 4. 3. Применение результатов исследования в практике подземного строительства
  • Выводы по главе 4

Надежность тоннельных обделок из набрызгбетона, сооружаемых в протерозойских глинах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Возведение обделок подземных выработок, обеспечивающих восприятие нагрузок от горного давления, является наиболее ответственным этапом сооружения объектов подземного строительства. Это обуславливает необходимость проектировать и сооружать обделки, которые способны обеспечивать устойчивость массива пород в течении длительных сроков эксплуатации (100 и более лет).

Надёжность обделок подземных выработок во многом определяется долговечностью материала из которого эти обделки возводятся. Длительные сроки эксплуатации подземных выработок, разнообразие инженерно-геологических условий, атмосферных воздействий, агрессий среды приводит к тому, что обделки проектируются с большим запасом прочности. Это приводит к переборке поперечного сечения, повышенному расходу материала, удорожанию объекта и при этом не всегда способствует увеличению срока службы выработок.

Вместе с тем, повышение скорости сооружения объектов, снижение стоимости строительства связано с применением новых прогрессивных технологий их возведения. Применение современных материалов и оборудования при сооружении обделок, способов ведения проходческих работ позволяет назначать размеры поперечных сечений обделок отвечающие требованиям прочности при минимальных затратах материала конструкций, что возможно при учёте долговечности материала из которого эти обделки сооружаются.

Одним из наиболее перспективных способов возведения обделок подземных сооружений в транспортном строительстве является применение набрызгбе-тона.

Преимуществами этого способа возведения обделок являются:

— меньшая трудоёмкость и стоимость возведения обделки,.

— возможность управлять горным давлением и тем самым значительно снижать нагрузки на конструкцию,.

— отсутствие необходимости устройства опалубки,.

— отсутствие необходимости проведения уплотнения бетонной смеси и нагнетания за тоннельную обделку,.

— возможность использования набрызгбетона как временного крепления и при дальнейшем увеличении толщины использовать его как постоянную обделку,.

— возможность использовать набрызгбетон как самостоятельно, так и в любых сочетаниях с другими конструктивными элементами (анкеры, сетка, арки, фибры и др.).

Набрызгбетон в качестве материала для возведения постоянных обделок в мировой практике, особенно в слабых породах стал применяться сравнительно недавно.

Для решения конкретной практической задачи применения набрызгбетон-ных обделок в слабых породах за последние 25 лет кафедрой «Тоннели и метрополитены» ЛИИЖТа с 1974 по 1985гг. была выполнена большая научно-практическая работа, которая включала проведение натурных исследований, лабораторные испытания, а также исследования на моделях из эквивалентных материалов. Были изучены вопросы напряженно-деформированного состояния системы обделка — горный массив, разработана оптимальная конструкция набрыз-гбетонных обделок, отработана оптимальная технология приготовления, транспортировки, хранения и нанесения смеси, на основе отечественного не исключающая и применение импортного оборудования.

Большой вклад в исследование свойств и технологии нанесения набрызгбетона при строительстве подземных сооружений в слабых породах внесли Д. М Голицынский, Ю. С. Фролов, П. В. Степанов, В. В. Лайкин и др.

Вместе с тем, развитие этого метода возведения постоянных обделок подземных выработок в транспортном строительстве не находит достойного развития. Причинами сдерживающими дальнейшее применение набрызгбетона являются:

— слабая нормативная база (имеется только ВСН 126−78 «Инструкция по применению анкеров и набрызгбетона в качестве временной крепи выработок транспортных тоннелей», различные ведомственные рекомендации) для применения набрызгбетона вообще и в качестве постоянных обделок в частности, не отражающая специфики надёжности набрызгбетонных обделок,.

— сравнительно небольшой практический опыт применения набрызгбетона, особенно в слабых породах, поскольку отсутствуют данные о надёжности набрызгбетонных обделок в долговременной перспективе, в том числе и в нормативной документации.

— отсутствие методик оценки надёжности конструкций обделок из набрызгбетона, являющихся тонкослойными конструкциями, а также возможности прогнозирования изменения их свойств при проектировании и в процессе эксплуатации.

Работа, представленная автором, направлена на устранение перечисленных недостатков, что позволяет говорить об её актуальности.

Исследования, выполненные в рамках диссертации являются продолжением предшествующих исследований и фокусируются на вопросах надежности набрызгбетонных обделок в долговременной перспективе.

Анализ надёжности набрызгбетонных обделок основывается на данных, полученных в результате натурных обследований, проведённых автором на эксплуатируемых выработках с набрызгбетонными обделками, возведёнными в 19 741 985гг. на Петербургском метрополитене.

Отобранные образцы были испытаны в лабораториях кафедр «Тоннели и метрополитены», «Строительные материалы», «Прикладная химия» Петербургского государственного университета путей сообщения.

На основе полученных материалов, установлено качественное состоянии обделок, а также характер повреждений набрызгбетонных обделок, проявившиеся через 10−20 лет после их сооружения.

Исследование вопроса надёжности таких обделок потребовало решения ряда вопросов, связанных с разработкой критериев надёжности применительно к набрызгбетонным обделкам, привлечения данных натурных наблюдений и лабораторных испытаний, а также анализе проектной и рабочей документации на сооружение конструкций из набрызгбетона.

Тема диссертации соответствует «Комплексной целевой программе по достижению высшего мирового технического уровня в транспортном строительстве», а также планам НИР по совершенствованию технологий сооружения тоннелей Петербургского метрополитена.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1.Решение вопроса по оценке надежности набрызгбетонных обделок прр длительных сроках эксплуатации, при развитии нормативной базы, позволит научно обоснованно применять набрызгбетонные обделки в практике подзем ноге строительства.

2. Установлены критерии надежности набрызгбетонных обделок на этапа* проектирования, сооружения и эксплуатации. Это позволит, с учетом развита* нормативной базы, обоснованно применять набрызгбетонные обделки в конкретных условиях подземного строительства.

3. Разработана методика оценки надежности набрызгбетонных обделок не основе методов системного анализа с использованием натурных данных и материалов лабораторных испытаний, что позволяет управлять параметрами системы на всех стадиях: проектирования, строительства, эксплуатации и обеспечивает высокий класс эксплутационной надёжности обделок при длительных сроках их службы.

4. Определены три класса надёжности н/б обделок, соответствующие различным качественным состояниям их конструкций и разработана методика их классификации на основе математических моделей.

5. На этапе проектирования методика позволяет:

— спрогнозировать сроки службы набрызгбетонных обделок, при заданном классе эксплуатационной надежности сооружения;

— повышать надёжность путем задания оптимальных значений параметров конструктивно-технологической и структурной групп;

— назначать толщину конструкций набрызгбетонных обделок помимо требований к несущей способности с учётом заданных сроков их службы.

6. На этапе сооружения обделки методика позволяет:

— управлять технологическими параметрами возведения обделки;

— сооружать обделку с заданными сроками службы путем назначения оптимальных структурных параметров, параметров прочности и толщины слоев.

7. В процессе эксплуатации методика оценки надёжности набрызгбетонных обделок позволяет в любой период времени:

— объективно оценить существующий класс эксплуатационной надёжности участков обделок;

О о и.

— дать долговременный прогноз и рекомендации по их дальнейшей эксплуатации;

8. Получены зависимости, характеризующие эксплуатационную надежность обделок, которые позволяют научно обоснованно назначать основные параметры набрызгбетонных конструкций и технологий их возведения.

9. Спрогнозированы сроки службы обделок эксплуатируемых выработок Петербургского метрополитена. Прогноз сроков службы набрызгбетонных обделки обследованных выработок показывает, что 2 и 3 класса надёжности обделки достигнут при различных сроках службы. Набрызгбетонная обделка нижнего вентиляционного узла шахты № 527 достигнет к 75 годам с момента её сооружения. Обделка сбойки № 28 к 60 годам, обделка камеры у шахты № 218 к 50 годам. Такие различия объясняются неодинаковостью структурных свойств конструкций обделок, заложенные при их сооружении.

10. На основе натурных, лабораторных и модельных исследований надежности и долговечности набрызгбетонных обделок разработаны рекомендации по применению набрызгбетона в протерозойских глинах.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Д.М. «Научные основы проектирования и возведения набрыз гбетонных обделок транспортных тоннелей в слабоустойчивых породах> Дисс.доктора технических наук, Ленинград 1983 г, 447стр.
  2. Д.М. «Оценка надёжности туннельных обделок из набрызгбе тона», Энергетическое строительство № 2. 1982 г. стр. 15−18
  3. Д.М. «Сооружение транспортных тоннелей с обделками из на брызгбетона в слабоустойчивых породах», Транспортное строительстве 1982 г, № 10 стр. с15−16.
  4. В.М., Воллер И. Л. «Применение набрызгбетона при проведение горных выработок», Москва, Недра, 1968г. 126стр.
  5. B.C. «Внедрение набрызгбетонной крепи на рудниках цветной ме таллургии., ЦНИИТЭИцветмет, 1969 г, 67стр.
  6. В.А. «Метрополитен, долговечность тоннельных конструкций в уело виях эксплуатации и городского строительства», АОЦНИИС, Москва 1998г. 172стр.
  7. В.А. «Научные основы проектирования тоннельных конструкций v учётом технологии их сооружения», АО ЦНИИС, Москва 1996г., 1,2 том- 370стр.
  8. H.H., Михеев В. В. «Надёжность оснований сооружений» Стройиз дат, Ленинград 1976г., 152стр.
  9. А.Р. «Статистическое обоснование расчётных коэффициентов». Материалы к теории расчёта по предельным состояниям, вып.2, Москва ечтройиздат 1949 г.
  10. Ю.Латыпов В. М. «Долговечность бетона и железобетона в природных средах» диссерт. доктора технических наук, Санкт-Петербург, 1998 г, 311стр.
  11. П.Фролов Ю. С., Иванес Т. В. «Механика подземных сооружений», Санкт Петербург, 1997 г, 100стр.
  12. Стрельцов E. B, Казакевич Э. В., Понамаренко Д. И «Крепление горных выра боток угольных шахт набрызгбетоном», Недра, Москва 1978 г., 237стр.
  13. B.JI. «Проектирование строительства подземных сооружений», Недра Москва, 1989 г, 318с.
  14. Н.С. «Механика подземных сооружений», М., Недра 1982 г, 271стр.
  15. Н.С. «Механика подземных сооружений», М. Недра, 1989 г, 271стр.
  16. П.Лобанов И. А., Алексеев С. Н., Копацкий A.B., Собакина С. А. «Долговечност1тонкостенных армоцементных конструкций» Л. Стройиздат, 1974 г., 94стр.
  17. Ю.Д., Вяльцев М. М. «Долговечность крепи вертикальных стволо! шахт», М.Недра, 160стр.
  18. Г. И., Филаретов Г. Ф. «Планирование эксперимента», МинскИз дательство БГУ, 1982 г, 304стр.
  19. ШСТ 27.002−89 «Надёжность в технике», Изд-во стандартов, 1990 г.21. «Рекомендации по технологии набрызгбетонной обделки одно- и двухпутные тоннелей., М. ЦНИИС, 1989 г.
  20. ВСН 126−90 «Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов. Нормы проектированю и производства работ.», М. Министерство транспортного строительства 1991 г 134стр.,
  21. О.В., Злочевский А. Б., Горбунов И. А., Волохов В. А. «Обследование и испытание сооружений», М. Стройиздат 1987 г, 264стр.
  22. А.М. «Защита строительных конструкций и технологического оборудования от коррозии», М. Стройиздат 1981 г., 256стр.
  23. В.В. «Системное проектирование в подземном строительстве», М Метро № 1, 1995, с.17−20.
  24. .С., Айталиев Ш. М., Шилкин П. И. «Конструирование и расчёт набрызг-бетонной крепи», М.Недра 1971 г., 174стр.
  25. C.B. «Контроль качества бетона транспортных сооружений», M Транспорт, 1975г., 248стр.
  26. Ратинов В. Б, Розенберг Т. И. «Добавки в бетон», М. Стройиздат 1973 г. 207стр.
  27. А.Г., Компанец В.Ф «Ремонт крепи вертикальных стволов шахт на брызгом бетона, Донецк, «Донбас», 1973 г. 123стр.
  28. В.М. «Закрепление горных выработок шприц-бетоном» изд-во лите ратуры по черной и цветной металлургии, Москва 1958г., 74стр.
  29. М.Г., Кацман А. Я., Барчук A.C., Павлов А. П. «Набрызгбетонных работы в строительстве», Киев Будивельник 1980г.
  30. СНиП 2.03.11−85. «Защита строительных конструкций от коррозии»
  31. СНиП 3.04.03−85. «Защита строительных конструкций и сооружений от кор розии.
  32. СНиП-Ш-44−77 «Тоннели железнодорожные, автодорожные и гидротехниче ские. Метрополитены».
  33. ГОСТ 10 181.0−81 «Смеси бетонные. Общие требования к метода! испытаний».
  34. ГОСТ 12 730.5−84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости».
  35. ГОСТ 18 105–86. «Бетоны. Правила контроля прочности».
  36. Г. И., Москвин В. И., Медведев В. В. и др. «Оценка экономичност различных составов набрызгбетона» шахтное строительство, 1972 г, № 1972г, с.20−21.
  37. Ф.И. Торкретные работы. М., 1979 г., 71стр.46. «Разработка рекомендаций по применению набрызгбетона в качестве поете янной обделки тоннелей БАМ» (отчёт). ЦНИИС. В. Е Меркин., М. 198С 168стр.
  38. Ю.С. «Исследование вопросов несущей способности обделок из на брызгбетона, возводимых при реконструкции железнодорожных тоннелей» Дис.кандид. техн. наук, JI. 1971 г, 189стр.
  39. Н.С., ФотиеваН.Н., Стрельцов Е. В. «Проектирование и расчёт креш капитальных выработок» М., Недра 1986 г. 273стр.
  40. В.Е., Семетов В. Г., Шойхет Г. Б. «Контроль и оценка состояния не сущих конструкций зданий и сооружений в эксплутационный период», JT. Стройиздат, 1982 г, 19стр.
  41. О. В. Волохов В.А., Шмаков Г. Б. «Неразрушающие методы испытанш бетона: Совместное издание СССР-ГДР/Под. Ред. Лужина О.В.
  42. A.A., Клюковский Г. И., Ульянова Г. Г. «Методы лабораторных ис пытаний строительных материалов и строительных деталей», М. Высша- школа 1964 г., 317стр.
  43. Г. Ф. «Применение набрызгбетона и анкеров в облегчённых обделка? ж.д тоннелей в районах с суровым климатом», Новосибирск, 1983 г, 202стр.
  44. Э.В., Жуков Л. В. «О работе набрызгбетонной крепи» грный жур нал, 1975, № 8, с66−68.
  45. Ю.М. «Крепление горных выработок шлакосиликатным набрызгбето-ном», Проектирование и строительство угольных предприятий, 1989 № 5, с 40−43.-ш
  46. В.A. «Теория подобия и моделирования», М.Наука 1976 г.
  47. Е.Б. «Исследование взаимодействия набрызгбетонной крепи верт! кальных шахтных стволов с массивом горных пород в условиях вязко упругих деформаций» Автореферат на соскание.канд. техн. наук., Ленш град 1977 г., 22стр.
  48. А.Я., Миркин Ф. С., Полянский А. Г. «Рекомендации по крепленш русл и каналов и грунтовых откосов мелкозернистым торкретом», Кие 1970г., 35стр.
  49. В.В. «Применение конструкций из набрызгбетона в транспортно. строительстве», Киев 1979 г.
  50. Д.М., Фролов Ю. С., Кулагин Н. И. «Строительство тоннелей метрополитенов», М., Транспорт 1989, 319стр.
  51. Мостков В. М Воллер И. Л. «Применение набрызгбетона при проведении гор ных выработок», М. Недра, 1968 г., 320стр.
  52. В.М. «Подземные сооружения большого сечения», М. Недра, 1968i 127стр.
  53. В.М., Лебедев В. Г. «Совершенствование проектирования и строи тельства подземных гидротехнических сооружений в девятой пятилетке» Энергетическое строительство, 1978 г, № 7, стр. 29−32.
  54. И.Д. «Моделирование горных процессов», М. Недра., 1978, 256стр.
  55. Ю.А. «Метрополитены», М. «Транспорт», 1971, 359стр.
  56. Ю.М. «Давление на крепь капитальных выработок», М., Наука 1969, 119стр.
  57. Н.Я. «Расчёты облицовки тоннеля под воздействием температуры» изд. НИИгидротехники, 1938, т23, с 187−213.
  58. Д.М., Большаков Э. Л., Чижов C.B. «Применение набрызгбето на для закрепления горных выработок, сооружаемых в протерозойских гли нах». Инженер Путей Сообщения № 1, Санкт-Петербург 1997 г, стр. 78−80.- У53
  59. Организация технологического процесса по возведению набрызгбетонны: обделок вспомогательных выработок метрополитена, сооружаемых в проте розойских глинах» ПГУПС, сборник «Неделя науки 1997», стр. 76−77.
  60. C.B. «Определение эксплутационной надёжности качественного со стояния набрызгбетонных обделок вспомогательных выработок метрополи тена» ПГУПС, сборник «Неделя науки 1998г», стр. 82.
  61. Д.М., Чижов C.B. «О долговечности тоннельных обделок и набрызгбетона», «Подземное пространство мира» № 2−3, Москва 1998 г, CTf 30−32.
  62. В.В., Чижов C.B. «Системный анализ надёжности обделок из ш брызгбетона», Альманах научно-технической информации № 3, Подземное
  63. Научно-технический отчёт «Исследование вопросов применения набрызгбе тона в качестве временной крепи и обделок горных выработок, сооружаемы в протерозойских глинах с разработкой вопросов технологии производств работ», ЛИИЖТ, 1986 г, 135стр.
  64. Научно-технический отчёт «Исследование набрызгбетона в качестве времен ного и постоянного крепления горных выработок в условиях строительства эксплуатации Ленметрополитена», Ленинград, ЛИИЖТ, 1984 г.
  65. Научно-технический отчёт «Исследование статической работы набрызгб< тонных тоннельных обделок из набрызгбетона, возводимых в протерозойски глинах», Л., ЛИИЖТ, 1976 г., 90стр.- i54
  66. Научно-технический отчёт «Лабораторные исследования деформативных свойств и ползучести кембрийских глин ленинградского метрополитена», ЛИИЖТ, 1968 г, 90стр.
  67. Научно-технический отчёт «Исследование процессов длительного взаимодействия породного массива с набрызгбетонной конструкцией с помощью месдоз ЦНИИСК», М. 1980 г, 58стр.
  68. Научно-технический отчёт «К вопросу использования ультразвука импульсного метода контроля прочности бетона в подземных сооружениях», Тбилиси, 1968 г., 85стр.
  69. Научно-технический отчёт: «Исследование технологии нанесения и прочности набрызгбетона при ремонте ж.д. тоннелей», Тбилиси, 1970 г., 43стр.
  70. Научно-технический отчёт: «Применение набрызгбетона в качестве постоянных тоннельных обделок вспомогательных выработок, сооружаемых в протерозойских глинах», Петербург, ПГУПС, 1997 г., 90стр.
  71. Научно-технический отчёт: «Разработка и внедрение на БАМ технологию ускоренного строительства тоннелей с применением механизированных проходческих комплексов, эффективных конструкций и материалов», Северо-байкальск, 1981 г., в трёх томах.
  72. В. «Sprayed concrete support in mining», Indian Concrete Journal, 1993, № 47, стр. 186−190.
  73. Japan Tunneling Association, WG Shotcrete, «Specification for shotcrete of tunneling in Japan», стр. 15−20
  74. DIN 18 551- Shotcrete, production and quality control, 1992, стр. 37.
  75. SANCOT Working Group Shotcrete specification on Inanda-Wiggins Aqueduct, South Africa, 1991, стр. 56.
  76. ASTM С 1018−89 «Standart Test Method for Flexural Toughness and First Crack Strength of fiber Reinforced Concrete.
  77. Vandewalle M, Bekaert S.A. Tunneling the world, 1991, стр. 85.-15 589. Swedish Railroad Department «Tender document on railway tunnel projei Hallandsasen 1991.
  78. Kaspercavich J, Skaredahl A, «Toughness estimation in FRC composites. CBI R< port», Stockholm 1990.
  79. D.R. «Steel fibre shotcrete for support of underground openings in Cat ada», Concrete international. 1991.
  80. Austrian Concrete Society «Guideline on shotcrete, part 1: Application, 1990.
  81. Stille H, Franzen T «Design of shotcrete support from the Rock Mechanical Vievpoint, Conference paper, Shotcrete for underground support, Uppsala 1990.
  82. Skurdal S, easterly «Evaluation of test methods for fibre reinforced concrete Technical report», Norway 1989.
  83. Swedish Standartisation Commission «Testing of concrete with Swedish stai dart», 1987.
  84. Torsteinsen P, Kompen R «High strength fiber reinforced shotcrete, new types (fibers and test results», Norway 1986, стр. 42.
  85. B. «Extract from book 'Spritzbeton' to be published 1992.
  86. D.F. «Specification and application shotcrete», Sudbury, 1992.
  87. Norwegian Concrete Association «Shotcrete for rock support». Draft. 1992.
  88. EFNARC Specification for sprayed concrete. Sixth draft. 1992.
  89. The Sprayed Concrete Association «Guidelines and specification» 1986, r< printed 1990.
  90. The Swedish National Resque Service Board «Tender document», 1995.
  91. ITA Congress 1997 «Durability of Sprayed Concrete», Vienna, Austria, 1997,
  92. S., Cramer L. » The bearing capacity increasing of shotcrete lining di ration». London, 1996.- <1ЬЬ
Заполнить форму текущей работой