Заобделочное дренажное устройство Советский патент 1986 года по МПК E21F16/02 

Изобретение относится к устройствам для осушения подземных выработок и может быть использовано при строительстве тоннелей и других подземных сооружений.

Цель изобретения - повышение долговечности обделки путем снижения неравномерности ее деформации

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого дренажного устройства; на фиг. 2 - схема деформаций тоннельной обделки под действием внешних нагрузок; на фиг. 3 - то же со стороны дренажного устройства.

Дренажное устройство (фиг. I) выполнено в виде полости 1 за обделкой 2 с водоотводом 3. Оно снабжено упругими опорными стержнями 4, радиально установленными в зоне 5 упругого сжатия грунта. Стержни жестко закреплены в обделке 2 и в грунте 6 с одинаковым шагом. Количество стержней определяется соотнои1ением

е

п kFn

EFгде k - коэффициент упругого отпора породы, кН/см ;

FO - плошадь наружной поверхности обделки в зоне упругого сжатия со стороны дренажного устройства, см 2;

t - длина свободной части стержня (без учета длины закрепленных концов), см;

F. - модуль упругости материала стержня, кН/см ;

F - плошадь поперечного сечения стержня, см.

Размеры зоны 5 упругого сжатия и длина заделки концов опорных стержней 4 определены из условий совместности деформаций обделки и грунта, а также обеспечения необходимой прочности и жесткости закрепления стержней.

Устройство работает следующим образом.

Тоннельная обделка 2 под действием вертикальных нагрузок деформируется с обра

зованием зоны 5 упругого сжатия грунта в области стен, при этом перемешения обделки направлены радиально. Одновременно обделка деформируется в месте расположения дренажного устройства. Ее радиальным перемешениям препятствуют упругие опорные стержни 4, в которых возникают усилия, вызывающие деформации сжатия стержней. Так как упругие стержни ориентированы радиальио, расположены с одинаковым шагом и жестко закреплены концами, а количество их определено соотношением (1). радиальные пере.мещения обделки U; со стороны дренажного устройства и на смежных участках одинаковы.

Из условия (1) следует, что

k f EF, или -,

к-В iEF

ле

где PLJ-P - равнодействующая реактивных напряжений на контакте сжатого грунта с участком обделки

Y площадью , приложенная в

i-й точке (фиг. 2а);

PI. ст - реактивная сила в опорном стерж не 4 дренажного устройства, закрепленном соответственно в i-й точке (фиг. 26).

Так как указанное выражение является равенством, то Р{,сг

;k

Член Р ; k в левой части приведенного выражения представляет собой перемещение на контакте обделки с грунтом, член Pier : FF правой части - укорочение опорного стержня и,;. в соответственной точке дренажного устройства.

При необходимости анкерования свода обделки в дренажном устройстве за пределами зоны упругого сжатия также могут устанавливаться опорные стержни, количе- ство и размеры которых определяют по условиям прочности заделки концов и восприятия растягивающих усилий.

Фиг. 2

/

-т

Фиг 3