Сборник научных трудов по материалам
Пределы прочности при сжатии
жүктеу/скачать 3,44 Mb. Pdf көрінісі
|
| Пределы прочности при сжатии
табл cж. замороженного грунта и льда от мгновенной нагрузки в зависимости от температуры Грунты, насы- щенные водой Пределы прочности при сжатии (в кг/см 2 ) при температуре, С о От-1до-5 От-5 до-10 От-10до-15 От-15до-20 От-20до-25 Чистый лед 18 Песок 25-85 85-127 127-144 144-152 152-180 Супесь 20-65 65-88 88-105 105-122 122-140 Глинистый 15-45 45-60 60-75 75-95 95-100 Пылеватый 10-15 15-35 35-45 45-65 65-70 Примем квадратичную зависимость модуля деформации грунта Е и предела прочности табл cж. от температуры. (2) С учетом формулы (1) можно вычислить механические характеристики замороженных пород на высоте h от поверхности выработки. Если допустить, что оттаивающий массив представляет собой набор расположенных друг над другом сводов с переменным по высоте модулем деформации, то можно его считать трехшарнирным, близким к окружности при малых углах θ.Под действием собственного веса оттаивающих грунтов эти своды производят давление друг на друга (Рис.1). В результате их обжа- тия возникают вертикальные перемещения, что приводит к разрыву сплош- ности оттаивающего грунтового массива на некоторой высоте от поверхно- сти выработки. Примем за момент появления трещины наличие предельных растягивающих напряжений . Тогда условие нарушения сплошности грунтового массива можно выразить следующим образом: где h 0 – расстояние от внутренней поверхности свода до пород с отрица- тельной температурой; ε – относительная деформация по высоте самонесущего свода; , u- перемещение замкового сечения свода по вертикали от действия собственного веса. 156 Рис. 1. Расчетная схема самонесущего породного свода Это перемещение можно определить по формуле Мора: (4) где N, N q - нормальные силы в своде высотой h от действия единичных неизвестных и собственного веса свода; S – длина его дуги; - площадь поперечного сечения. Опуская промежуточные выкладки, запишем выражение (4) в виде (5) где q- равномерно распределенная нагрузка от собственного веса свода единичной толщины ( ; γ – усредненная объемная масса пород собственного свода; - глубина оттаивания; у с - координата центра тяжести приведенного сечения, отсчитываемая от внутренней поверхности самонесущего свода пород; А – значение интеграла в выражении (5), зависящее от величины цен- трального угла θ свода, задаваемого как θ=30 0 ;45 0 ;60 0 ;90 0 ; А=1.31; 1.597;1.825;1.89. Введем обозначения и Определим координату центра тяжести приведенного сечения: (6) Дифференцируя (5) по h 1 , получим условие разрыва сплошности грун- тового массива: Исследования показали, что подземные полости могут формироваться как в оттаявших, так и в мерзлых грунтах. С увеличением глубины оттаива- ния замок полостей имеет тенденцию перемещения в более прочный мерз- 157 лый породный массив. На (рис. 2) показаны графические зависимости вели- чины вертикального горного давления от размеров ореола оттаивания. Рис. 2. Зависимость температуры в замке разрыва сплошности грунтового массива от размера ореола оттаивания (кривые 1,2,3 и 4 при величине h 0 равной соответственно 1,3,9 и 15 м) Установленная зависимость температуры в замке разрыва сплошности грунтового массива от размера ореола оттаивания очень полезна для прогно- зирования образования полостей в естественных условиях, а также определе- ния рисков возможных явлений проседания поверхности вследствие образо- вания вышеуказанных полостей. Установленный на практике факт увеличения размеров полостей, свя- занный с увеличением глубины оттаивания, можно трактовать как изменение размеров незакрепленной подземной выработки, в частности, увеличение ее пролета. Представленная на (рис. 2) зависимость позволяет предсказать мак- симальную температуру грунта на незакрепленной поверхности кровли вы- работки при различных пролетах выработки, что позволит сохранить массив от обрушения. жүктеу/скачать 3,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|