Набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов (стр. 14 из 29)
1 Категория устойчивости скального грунта - по приведенной ниже методике.
2 Устойчивый - с допустимым временем стояния неукрепленной выработки более 1 мес.; неустойчивый - менее 1 мес.
р - тип крепи, рекомендуемый к применению; д - то же допускаемый к применению; н - то же не рекомендуемый к применению; с - массив сухой или влажный; в - то же существенно обводненный.
Методика оценки устойчивости неподкрепленной выработки в скальном массиве
Методика позволяет получать относительные оценки устойчивости, которые подлежат корректировке по результатам наблюдений за состоянием выработки при проходке и креплении.
Методика определяет зависимость предельного (допустимого) времени tпр, сут, снабжения пород в зависимости от характеристической прочности S, МПа, массива в виде
tпр = KS,
где К - коэффициент ответственности прогноза, сут/МПа, K=20 сут/Мпа - для нормального прогноза; 10 сут/Мпа - для особо ответственного прогноза.
Характеристическую прочность грунта «в массиве» находят по формуле:
S=1,07 Rck1 k2 k3 k4 k5 k6 k7
где 1,07 - нормирующий множитель; Rc - временное сопротивление образца грунта одноосному сжатию (прочность «в куске»), МПа; k1 . . . k7 - безразмерные коэффициенты (нормированные к 1), обеспечивающие переход от прочности грунта «в куске» к прочности «в массиве» приведены ниже.
Учет ориентации выработки по отношению к наиболее развитой (опасной) системе трещин
k1
Ориентация благоприятная (90° - 70°) ................ 1
Ориентация неблагоприятная (70° - 20°) .............. 0,667
Ориентация крайне неблагоприятная (20° - 0°) ......... 0,5
Учет расчлененности массива трещинами
k2
Одиночные случайные трещины ..................... 1 - 0,5
Одна система трещин .............................. 0,25
То же и слоистость ................................ 0,167
Две системы трещин ............................... 0,125
То же и слоистость ................................ 0,083
Три системы трещин ............................... 0,056
То же и слоистость ................................ 0,042
Четыре системы трещин ............................ 0,033
Раздробленный массив ............................. 0,025
Учет интенсивности сетки трещин в породах
k3
Нетрещиноватые, n<6 .............................. 1 - 0,90
Слаботрещиноватые, п=6 - 12 ....................... 0,95 - 0,75
Трещиноватые, n=12 - 25 ........................... 0,75 - 0,5
Сильнотрещиноватые, n=25 -60 ..................... 0,50 - 0,25
Раздробленные, n>60 ............................... 0,25 - 0,05
п - модуль относительной трещиноватости массива n=B/bt,
где В - пролет выработки, м; bt - среднее расстояние между
трещинами, м.
Учет сопротивления отдельностей смещениям по поверхности трещин
k4
Прерывистые трещины ............................. 1
Волнистые трещины:
неровные ....................................... 0,75
ровные ......................................... 0,50
зеркальные ..................................... 0,375
Плоские трещины, ровные, заполненные породой....... 0,25
Зеркала скольжения................................ 0,125
Учет ширины раскрытия трещин, мм, без учета их заполнения
k5
До 3 ............................................ 1
От 3 до 15 ....................................... 0,5
15 и более ....................................... 0,25
Учет заполнения трещин в зависимости от заполнителя
k6
При наличии контакта стенок трещин:
песок, упрочненная порода ................... 1 - 0,75
песок, измельченная порода (без глины) ......... 0,375
глина ........................................ 0,25
каолинит, слюда, тальк, графит .................. 0,188
При отсутствии контакта стенок трещин:
песчано-глинистый ............................ 0,15
глина в зависимости от ширины раскрытия
трещин .................................... 0,125 - 0,0375
Учет степени обводненности выработки
k7
Сухо ......................................... 1
Влажно ....................................... 0,8
Капеж ........................................ 0,5
Струи ........................................ 0,3
При учете интенсивности сетки трещин следует принимать во внимание, что при взрывной разработке забоя возможно увеличение первоначальной (бытовой) трещиноватости массива вокруг выработки, что можно оценить по эмпирической формуле
где в1 - среднее расстояние между трещинами при изыскательских работах; в2 - то же после взрывания забоя; R - расстояние от центра заряда до оцениваемой зоны, м; q3 - масса тротилового заряда, кг.
Пример 1
S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,042 · 0,40 · 0,25 · 0,5 · 0,375 · 0,3 = 0,0052 МПа;
tпр = 20 · 0,0052 = 0,104 сут = 2,52 ч.
Порода весьма неустойчива, пересчитываем, принимая значение К для условий повышенной опасности:
ч.
Вывод: Обнажение может обрушиться почти сразу вслед за разработкой (наиболее сильное влияние k2 = 0,042).
Пример 2. В условиях примера 1 принимаем решение - омоноличивание массива путем применения химического закрепления грунта.
S = 1,1 · 30 · 0,667 · 0,056 · 0,90 · 1 · 1 · 0,75 · 0,8 = 0,666 МПа
tпр = 20 · 0,666 = 13,3 сут.
Вывод: Химическим закреплением грунта достигается существенное повышение устойчивости выработки.
Допустимое время обнажения увеличилось с 1,26 ч до 13,3 сут. Возможна проходка при условии крепления выработки лишь в отдельных местах.
Категорию устойчивости грунта скального массива определяют в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
| Характеристическая прочность грунта «в массиве», МПа | Устойчивость массива | ||
| Категория | Характеристика | tпр, сут. | |
| >9 | I | Вполне устойчивый | Практически неограничено |
| 9 - 1,5 | II | Устойчивый | 180 - 30 (6 - 1 мес.) |
| 1,5 - 0,35 | III | Средней устойчивости | 30 - 7 |
| 0,35 - 0,05 | IV | Слабоустойчивый | 7 - 1 |
| <0,05 | V | Неустойчивый | 1 |
Приложение 2 Справочное
КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ ПО М. М. ПРОТОДЬЯКОНОВУ
Таблица 1
| Грунты | Коэффициент крепости, f | Плотность r, т/м3 |
| Наиболее крепкие плотные и вязкие кварциты и базальты, исключающие по крепости другие породы | 20 | 2,8 - 3 |
| Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец; менее крепкие, чем указанные выше, кварциты, самые крепкие песчаники и известняки | 15 | 2,6 - 2,7 |
| Гранит (плотный) и гранитовые породы, очень крепкие песчаники и известняки, кварцевые рудные жилы, крепкий конгломерат, очень крепкие железные руды | 10 | 2,5 - 2,6 |
| Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкие песчаники, крепкий мрамор, доломит, колчеданы | 8 | 2,5 |
| Обыкновенный песчаник, железные руды | 6 | 2,4 |
| Песчанистые сланцы, сланцеватые песчаники | 5 | 2,5 |
| Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат | 4 | 2,8 |
| Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель | 3 | 2,5 |
| Мягкий сланец, мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс, мерзлый грунт, антрацит, обыкновенный мергель, разрушенный песчаник, сцементированная галька и хрящ, каменистый грунт | 2 | 2,4 |
| Щебенистый грунт, разрушенный сланец, слежавшиеся галька и щебень, крепкий каменный уголь, отвердевшая глина | 1,5 | 1,8 - 2 |
| Глина (плотная), средний каменный уголь, крепкий насос, глинистый грунт | 1 | 1,8 |
| Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий, мягкий уголь | 0,8 | 1,6 |
| Растительный грунт, торф, легкий суглинок, сырой песок | 0,6 | 1,5 |
| Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпной грунт, добытый уголь | 0,5 | 1,7 |
| Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лёсс и другие разжиженные грунты | 0,3 | 1,5 - 1,8 |
Таблица 2