Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей (стр. 1 из 3)
Пояснительная записка к курсовой работе
Студент Гиргидов А.А., Группа : 5011/1
Санкт-Петербургский Государственный технический университет
Кафедра подземных сооружений, оснований и фундаментов
2000
Исходные данные
Режим работы – безнапорный.
Класс капитальности – II.
Максимальный расход воды в туннеле –
м3/с.Средняя скорость протекания воды в туннеле –
м/с.Отметка верха лотка туннеля –
м/с.Структурно-геологическая характеристика горных пород приведена в таблице:
| Номерпласта | Наименованиегорной породы | Отметкакровлипласта, м |
| 1 | Суглинок | 0 |
| 2 | Сланец | -40 |
Физико-механические характеристики горных пород:
| НомерПластов | Удельный вес сухого грунта | Влажность |  |  | Коэффициенты | ||
Поперечной деформации  | удельного отпора  | крепости  | |||||
| 1 | 2.04 | ||||||
| 2 | 2.41 | 0.04 | 58 | 2.3 | 0.26 | 290 | 3.5 |
Определение внутренних размеров туннеля.
Будем считать, что колебания воды в туннеле не превышают
, где 
- высота туннеля. Тогда отношение 
,где
- ширина туннеля по дну.Принимаем
,где
- радиус сечения туннеля, который определяется по формуле: 
,где
м3/с - максимальный расход воды в туннеле; 
м/с - средняя скорость протекания воды в туннеле; 
м.Согласно таблице 2 [1, стр.17], получаем следующие соотношения основных размеров:
м; 
.Выбор формы сечения туннеля
Выбор формы поперечного сечения туннеля осуществляется с учетом условий статической работы обделки, гидравлических условий пропуска воды, а также способов и условий производства работ при сооружении туннеля.
В нашем случае туннель работает в безнапорном режиме, поэтому определяющей нагрузкой при выборе формы сечения является горное давление, величина и направление которого может оцениваться коэффициентом крепости породы
, окружающей туннель.Согласно таблице 1. [1, стр.14] поперечное сечение туннеля принимается корытообразную форму (II форма).
Составление эскиза конструкции обделки и выбор материалов для ее возведения.
Принимаем корытообразную монолитную железобетонную обделку (рис.4.1). Согласно таблице 3 [1, стр.23], толщина обделки назначается по следующим зависимостям:
м; 
; 
м; 
м.Обделка выполняется из железобетона, для этого используется бетон марки М 200 и арматура класса А II.
Определение нормативных и расчетных нагрузок, их сочетаний и коэффициентов упругого отпора породы
Одной из основных нагрузок, действующих на обделку туннеля, является горное давление. Это давление возникает из-за того, что при устройстве туннеля в горных породах образуется свод обрушения – область грунта, теряющего равновесие и, вследствие этого, оказывающего давление на обделку. Распределение нагрузок на обделку туннеля и форма свода обрушения приведена на рис.4.
Величина горного давления определяется расчетом, основанном на использовании значений характеристик пород, окружающих туннель. При этом в соответствии с указаниями СН распределение вертикального и горизонтального горных давлений принимаются равномерными по пролету
и высоте выработки 
: 
м; 
м.Вертикальное горное давление определяется по формуле:
,где
- коэффициент, равный 
при 
м; 
- удельный вес грунта 
т/м3;Высота свода обрушения
, определяется по формуле: 
,где
- пролет свода обрушения: 
м,где
- расчетный угол внутреннего трения породы; 
.Таким образом, получается, что
тс/м.Горизонтальное нормативное горное давление определяется по формуле:
тс/м.Возможность возникновения давления на обделку снизу (дутье) проверяется по условию:
,где
тс/м2 - сцепление породы по подошве выработки; 
тс/м; 
.Следовательно,
тс/м 
,следовательно, дутья нет.
Так как давление на обделку снизу отсутствует, принимается разомкнутая конструкция обделки.
Определение расчетного коэффициента отпора
:по боковой поверхности
,где
кгс/см3 - коэффициент удельного отпора, 
м; 
тс/м3;по подошве стены
,где
- коэффициент поперечной деформации породы, 
тс/м3.Для статического расчета обделки, который будет выполнен далее, выделим на срединной линии обделки 12 точек и определим их положение в системе координат, положение которой показано на рисунке 3. Для каждой точки определим координаты х и у, а также толщину обделки. Полученные результаты представим в виде таблицы и туда же запишем значения коэффициентов отпора К .
Таблица 5.1.
| № | х, м | у, м | h, м | К, тс/м3 |
| 1 | 0.00 | 0.00 | 0.2875 | 109434 |
| 2 | 0.64 | 0.18 | 0.2887 | 109434 |
| 3 | 1.21 | 0.35 | 0.2924 | 109434 |
| 4 | 1.75 | 0.75 | 0.2988 | 109434 |
| 5 | 2.15 | 1.19 | 0.3086 | 109434 |
| 6 | 2.41 | 1.80 | 0.3227 | 109434 |
| 7 | 2.47 | 2.46 | 0.3450 | 109434 |
| 8 | 2.47 | 3.02 | 0.3450 | 109434 |
| 9 | 2.47 | 3.77 | 0.3450 | 109434 |
| 10 | 2.47 | 4.52 | 0.3450 | 109434 |
| 11 | 2.43 | 5.02 | 0.3450 | 635775 |
Статический расчет монолитной обделки туннеля