Сейсмостойкая тоннельная обделка Советский патент 1984 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к обделкам тоннелей в сейсмоопасных районах и предназначено для подземных сооружений любого назначения. Известна многослойная тоннельная обделка, включающая несущие слои, выполненные из бетона, и промежуточ ные слои, вьшолненные из гидроизоля ционного материала, для предотвраще ния фильтрации влаги во внутренние слои обделки Г J- ; Известна также сейсмостойкая тоннельная обделка, включающая два слоя, внутренний и наружный, с обра зованием между ними прослойки, причем наружньй слой жестко связан с окружающей породой, а внутренний поддерживает наружный слой 2 X Недостатком тоннельных обделок является то, что при действии сейсмических волн сжатия - растяжения из-за наличия взаимодействия (трение, сцепление) между наружными и внутренними слоями обделки внутренний ограждающий слой периодически подвергается деформациям сжатия и растяжения. При прохождении сейсмической волны в фазе сжатия внутренний ограждающийслой, деформируя совместно с внешним слоем,подверже в основном сжимающим напряжениям и хорошо воспринимает нагрузку. Одна при прохождении сейсмической волны в фазе растяжения внутренний слой обделки из-за наличия сцепления с внешним слоем (прилипание или адгезия) также подвержен деформаци растяжения и его трещинрстойкость, а следовательно, и водонепроницаемость может быть не обеспечена,так как бетон значительно хуже работае на растяжение, чем на сжатие. Цель изобретения - повьшение трещиностойкости внутреннего слоя воздействия сейсмической волны в фазе растяжений и обеспечение водо непроницаемости обделки. Цель достигается тем, что в сей мостойкой Тоннельной обделке, вклю чающей два слоя, внутренний и нару ный, с образованием между ними прослойки, причем наружный слой же ко связан с окружающей породой, а .внутренний поддерживает наружный слой, на одном из слоев обделки выполнены выступы с образованием з зора между слоями. Зазор между слоями заполнен воздухом или жидкостыо. При прохождении в породном массиве сейсмических волн в фазе растяжения наружный слой обделки, деформируясь вместе с породой, повержен растяжению. В то же время внутренний слой, отЛипая от наружного слоя обделки, не будет подвержен растяжению, что способствует сохранению его гидрризоляцибнных свойств.. Восприятие двухслойной обделкой нагрузки от совокупности действия сейсмической волны в фазе сжатия, горного давления и гидростатического напора осуществляется за счет наличия выступов, образов анных в отдельных точках на внешней поверхности внутреннего слоя обделки и имеющих толщину зазора. На чертеже показана двухслойная сейсмостойкая обделка. Обделка тоннеля состоит из жестко связанного с окружающим породным массивом 1 наружного слоя 2 и внутреннегр ограждающего слоя 3. Между внешним и внутренним слоями обделки расположен зазор 4, образованный наличием выступов 5 и заполненный частично воздухом, жидкостью или твердым разделяющим покрытием, не имеющим адгезии с внутренним слоем. Сооружение двухслойной сейсмической обделки происходит, следующим образом. После образования подземной выработки производят бетонирование наружного слоя 2 обделки, одновременно являющегося элементом временной крепи выработки. По мере продвижения забоя выработки происходит развитие горного давления, которое воспринимается наружным слоем обделки. После стабилизации горного давления на поверхность обделки, обращенную в сторону вьгработки наносят разделяющее покрыти-е, которое после нанесения обладает отталкивающим свойством по отношению к бетону внутреннего слоя обделки 3. В качестве такого покрытия может быть использовано напыление гидрофобных веществ, например эпоксиднофурановой мастики, а также любого из известных покрытий, применяемых для смазывания форм при производстве сборного железобетона. Затем в отдельных точках поверхности обделки

или бороздами часть покрытия удаляют и бетонируют внутренний слой обделки 3. При этом бетонная смесь проникает в борозды или отверстия (на снятой части покрытия) и образует выступы 5, которые служат в качестве контактных точек для обеспечения совместной работы обоих слоев обделки на сжатие.

Предложенная конструкция обделки и технология ее возведения позволяют разделить функции слоев двухслойной тоннельной обделки. Связанный с породой наружный слой работает только на восприятие горного давления и частично на восприятие сейсмического воздействия (при этом в нем может быть допущено образование трещин Внутренний ограждающий слой при отсутствии ползучести горных пород не будет нагружен горньм давлением и должен быть расчитан только на действие гидростатического давления и частично на восприятие сжимающих усилий, передаваемых на него при деформации наружного слоя во время прохождения сейсмической волны в фазе сжатия. При прохождении сейсмической волны в фазе растяжения внутренний слой отлипает от наружного и не работает. Двухслойная тоннельная обделка с гарантированным зазором между слоями обладает преимуществами также с точки зрения возникновения в ней термонапряжений вследствие резкого изменения температуры воздуха в тоннеле.

Таким образом, трещиностойкость внутреннего слоя обделки может быть существенно повьшена без применения армирования, следовательно, может быть значительно снижена металлоемкость конструкции при обеспечении заданной водонеЬроницаемости тоннельной обделки в целом.

1. СЕЙСМОСТОЙКАЯ ТОННЕЛЬНАЯ 0БДЕЛКА, включающая два слоя, внутренний и наружный, с образованием между ними прослойки, причем .наружный слой жестко связан с окружающей породой, а внутренний поддерживает нар5окный слой, отличающаяс я тем, что, с целью повышения трещиностойкости внутреннего слоя от воздействия сейсмической волны в фазе растяжения и обеспечения водонепроницаемости обделки, на одном из слоев обделки выполнены выступы с образованием зазора между слоями. I 2. Обделка по п.1, о т л и.чающаяся тем, что зазор (Л между слоями Заполнен воздухом или жидкостью. С