Бетонные своды в почве выработки с податливой металлической крепью

18.03.2020

Путем бетонирования почвы выработки в виде обратного свода достигается высокое, равномерно распределенное усилие крепи (рис. 7.19). При дополнительном усилении обратного свода податливой металлической крепью увеличивается остаточное сопротивление пучению почвы. Часть незабетонированного объема углубления в почве заполняется дробленой породой из проходческого забоя. Наличие ее способствует снижению деформирования металлической крепи в обратном своде.

На простом стенде для моделирования в масштабе 1:10 (для прочностных характеристик и линейных размеров) испытывали бетонные арки обратного свода, упрочненные и не упрочненные податливой металлической крепью. Целью экспериментов являлось установление:

- величины начального сопротивления металлической крепи просадке для обеспечения ее высокой несущей способности, большой податливости при перегрузках и соответственно малой деформируемости;

- несущей способности бетонного обратного свода от его толщины бетона в средней части штрека при вертикальной нагрузке, равномерно распределенной на 30% ширины свода;

- несущей способности бетонного обратного свода с усилением и без усиления металлической крепью.

Испытания металлической крепи, состоявшей из двух звеньев, показали, что начальное сопротивление просадке определяет несущую способность, податливость и деформацию. При этом было установлено, что чем выше начальное сопротивление просадке, тем больше несущая способность. В то же время с увеличением начального сопротивления уменьшается податливость и увеличивается деформируемость крепи.

Для условий обратного свода (см. рис. 7.19) оптимальным оказалось начальное сопротивление просадке 150 кН, при котором наблюдались лишь легкие деформации крепи при пучении почвы на 40 см. Поэтому при дальнейших испытаниях бетонного свода, усиленного металлической крепью, сопротивление просадке последней принимали равным 150 кН.

Взаимосвязь между несущей способностью бетонного свода пучением почвы при толщине бетонной постели 30, 60 и 90 см и влияние металлической крепи на остаточную несущую способность характеризуются графиками (рис. 7.20). Предел прочности на сжатие материала бетонного свода составлял 29—35 МПа при сроке твердения 28 дней.

Из графиков (см. рис. 7.20) видно, что:

- максимальная несущая способность (и соответственно сопротивление) обратного бетонного свода как с усиливающей металлической крепью, так и без нее практически одинакова. При толщине бетонного свода 30 см она составляла около 10000 кН (удельное сопротивление 1700 кН/м2), а при толщине 90 см — около 14 000 кН (2300 кН/м2);

- остаточная несущая способность бетонного свода с усиливающей податливой металлической крепью значительно увеличивается. В то время как остаточная несущая способность бетонного свода без металлической крепи сразу же резко снизилась после разрушения бетона и уже после пучения почвы на 5—10 см оказалась практически равной нулю, у бетонного свода с усиливающей металлической крепью после разрушения бетона и вплоть до того момента, когда пучение почвы составило 15 см, сохранялась остаточная прочность примерно в 2000 кН (остаточное удельное сопротивление 330 кН/м2);

- остаточная несущая способность бетонных сводов толщиной 60 и 90 см с усиливающей металлической крепью была примерно одинаковой, причем при толщине свода 60 см она была даже несколько выше, чем при 90 см. Это можно объяснить различием в характере разрушения бетона в зависимости от толщины свода. При толщине свода 60 см в его средней части образуется излом по плоскости сдвига, при котором обе образующиеся половины свода сохраняют сцепление друг с другом. В результате при дальнейшем пучении почвы бетонный свод сохраняет относительно высокую несущую способность. При толщине бетонного свода 90 см в его середине образуется хрупкий излом, при котором обе половины свода больше не сохраняют связи друг с другом и остаточная несущая способность становится весьма малой. По этой причине и с учетом экономических соображений толщину нижнего бетонного свода не рекомендуется принимать более 60 см.

Сопротивление крепи в таком случае будет по меньшей мере достаточным для восприятия без разрушения нагрузки от пучения почвы на глубине около 1000 м (при двукратном превышении нормального для данной глубины давления).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна