Устройство напорной штольни в напорного засыпанного (подземного) трубопровода Советский патент 1938 года по МПК E02B9/06 E03B7/00 

Для бетонных или железобетонных облицовок напорных штолен, проходящих в нескальных или нарушенных скальных породах, основными нагрузками являются внутреннее давление и вывал породы, причем для указанных пород коэфициент упругой податливости обычно имеет такие низкие значения, что при расчете облицовки упругий отпор породы не приходится учитывать. Последнее обстоятельство при наличии значительного внутреннего давления и вывала приводит к устройству мощных железобетонных облицовок. При проектировании облицовок обычного кругового очертания напорных штолен, независимо от принятой расчетной схемы в отношении нагрузочной эпюры вывала и эпюры реакции, сечение облицовки подбирается на случай совместного действия внутреннего давления и вывала.

Обыкновенно опасным сечением является ключевое. На внутренней поверхности облицовки у ключевого сечения суммируются растягивающие напряжения от внутреннего давления с таковыми же от изгиба, вызванного вывалом. Это суммирование напряжений от внутреннего давления и вывала (а также от влияния заполнения безнапорной водой и собственного веса) является неизбежным для кругового очертания.

Предлагаемое овальное очертание штольни состоит из двух полуокружностей, соединенных небольшими прямолинейными участками вверху и внизу.

На схематическом чертеже для сравнения изображены половина поперечного сечения штольни предложенного овального очертания (левая часть чертежа) и полусечение обычного кругового очертания (правая часть чертежа), рассчитанные для совершенно одинаковых условий.

На чертеже имеются следующие обозначения: R - внутренний радиус облицовки предложенного овального очертания, Л - толщина этой обли-длина половины прямолицовки, 2

нейных участков овальной облицовки, /., и АЗ - внутренний радиус и толщина облицовки обычного кругового очертания.

Статический эффект замены кругового очертания овальным заключается в следующем. При овальном очертании облицовки внутреннее давление

будет давать не только нормальные растягивающие силы в продольном сечении облицовки, но еще и изгиб. При вытянутости овала вдоль горизонтального диаметра эпюра этого изгиба по характеру своему близка и таковой же от вывала породы, но противоположна по знаку. Таким образом при овальном очертании основные нагрузки (внутреннее давление и вывал) в известной степени действуют как противоположно направленные.

После сказанного понятно, что в зависимости от степени овальности (от величины прямолинейных участков Ь} влияние вывала может быть частично или полностью компенсировано. Поскольку влияние собственного веса облицовки и заполнения безнапорной водой сопровождается изгибом, сходным по эпюрам с таковым же от вывала, обе эти нагрузки при предлагаемом овальном очертании также могут быть компенсированы внутренним давлением.

Понятно, конечно, что чем больше внутреннее давление, тем меньшей длины требуются прямолинейные вставки, достаточные для компенсирования моментных пиков от трех вышеупомянутых видов нагрузки.

Возможность компенсирования одних

действующих нагрузок другими является специфической особенностью предлагаемой конструкции, что не имеет места при обычном для напорных штолен круговом очертании, где влияние всех вышеперечисленных нагрузок неизбежно суммируется.

Экономический эффект от применения предлагаемого овального очертания по сравнению с обычным круговым выражается в порядке 20% на железобетонной кладке и 10% - на кубатуре выработки породы.

Все соображения, приведенные в отношении овального очертания напорных штолен, распространяются на засыпанные (подземные) напорные водоводы, где влияние засыпки соответствует влиянию вывала породы в напорных штольнях.

Предмет изобретения.

Устройство напорной штольни и напорного засыпанного (подземного) трубопровода, отличающееся тем, что вверху и внизу между двумя полукольцевыми участками поперечного сечения трубопровода или облицовки штольни имеются прямолинейные участки, образующие совместно с полукольцами овальное сечение, вытянутое в горизонтальном направлении.

г