Στήριξη Στρωσιγενούς Πετρώματος πέριξ σήραγγας

Transcript

1 Εργαστήριο Τεχνολογίας Διάνοιξης Σηράγγων, ΕΜΠ Στήριξη Στρωσιγενούς Πετρώματος πέριξ σήραγγας ΔΠΜΣ/ΣΚΥΕ

2 Σήραγγα Καλυδώνας. Υπερεκσκαφή 2

3 Φυσικό ομοίωμα υπόγειας εκσκαφής εντός στρωσιγενούς πετρώματος Υποστήριξη Στρωσιγενές 3

4 Φυσικό ομοίωμα υπόγειας εκσκαφής εντός στρωσιγενούς πετρώματος Υποστήριξη Στρωσιγενές 4

5 (α) Ζώνες αστοχίας στην περιφέρεια της εκσκαφής 5

6 Συμπεριφορά των στρωσιγενών πετρωμάτων γύρω από υπόγεια ανοίγματα 6

7 Απαιτούμενη αντιστήριξη (α) Εφαπτομενική τάση [(1 ) 2 (1 ) cos ] σ { r = a} = p + K + K 2θ θθ o 7

8 Πιέσεις και στήριξη 8

9 Εξάρτηση της αντοχής από τη γωνία 9

10 Υπολογισμός πίεσης αντιστήριξης για αποφυγή της ολίσθησης: ( p ) σ θθ p b p b b 1 = 2 ( c + p tanφ ) w ( 1 cot tan ) β φ cot β tanφ w j = σ θθ για c w =0 1+ tan β w tanφ j w b w w sin 2β w 0 Στο 1 ο & 3 ο τεταρτημόριο Στο 2 ο & 4 ο τεταρτημόριο = σ θθ tan( β w tan β φ ) w j p b = σ θθ tan( β + φ ) w tan β w j 10

11 (β) Ζώνες αστοχίας εντός του πετρώματος 11

12 Ολίσθηση στις οριζόντιες διεπιφάνειες 12

13 Επίπεδο που διέρχεται από το κέντρο 13

14 Τα στρώματα τέμνουν το κυκλικό άνοιγμα στο ύψος του κέντρου του Στην περίπτωση αυτή, από τις εξισώσεις του Kirsch προκύπτει ότι οι διατμητικές τάσεις στην ασυνέχεια είναι μηδέν. Δεδομένου ότι οι κάθετες στην ασυνέχεια τάσεις είναι θλιπτικές, δεν θα υπάρχει ούτε ολίσθηση ούτε αποχωρισμός των στρωμάτων στη διεπιφάνεια, και η κλειστή διεπιφάνεια δεν θα έχει επίδραση στην κατανομή των τάσεων 14

15 Τα στρώματα τέμνουν το κυκλικό άνοιγμα πάνω από το κέντρο του 15

16 Τα στρώματα τέμνουν το κυκλικό άνοιγμα πάνω από το κέντρο του. Για Κ=1, Επί της διεπιφάνειας σ n = 1 2 σ rr + σ θθ σ rr σ θθ cos 2α = p p i p 0 R2 r 1 2 ccc 2α 1 τ = σ rr cos 2α 1 2 σ rr σ θθ sin 2α = p 0 1 p i p 0 R2 r 1 2 sss 2α 1 r 2 1 = x h 2 1 ; α 1 = tan 1 x 1 α h 0 = ccc 1 h 1 1 R ; x 1 2 x 2 0 = R 2 1 h 1 2 R 2 16

17 Εφόσον η ασυνέχεια δεν έχει συνοχή, προκειμένου να μην υπάρξει ολίσθηση θα πρέπει: τ σ n = 1 p i p p i p 0 R2 r 1 2 sss 2α 1 R2 r 1 2 ccc 2α 1 < tan φ j ; c j = 0 17

18 Τα στρώματα διέρχονται πάνω από το κυκλικό άνοιγμα 18

19 Τα στρώματα διέρχονται πάνω από το κυκλικό άνοιγμα Για Κ=1 σ n = 1 2 σ rr + σ θθ σ rr σ θθ cos 2α = p p i p 0 R2 r 2 2 ccc 2α 2 τ = σ rr cos 2α 1 2 σ rr σ θθ sin 2α = p 0 1 p i p 0 R2 r 2 2 sss 2α 2 r 2 2 = x h 2 2 ; α 2 = tan 1 x 2 h 2 19

20 Εφόσον η ασυνέχεια δεν έχει συνοχή, προκειμένου να μην υπάρξει ολίσθηση θα πρέπει τ σ n = 1 p i p p i p 0 R2 r 2 2 sss 2α 2 R2 r 2 2 ccc 2α 2 < ttt φ j ; c j = 0 20

21 Στρώματα κατακόρυφα Κ 1 21

22 συνέχεια 22

23 Κατακόρυφα στρώματα, Κ=0.2 Οι διατμητικές τάσεις στη διεπιφάνεια, επειδή αυτή είναι κύριο επίπεδο τάσεων, είναι μηδέν. Όμως, επειδή Κ=0.2<1/3 οι ορθές τάσεις στη στέψη του ανοίγματος, σύμφωνα με τις εξισώσεις του Kirsch, είναι αρνητικές. Άρα στην οροφή η διεπιφάνεια ανοίγει και δημιουργείται ζώνη χαλάρωσης των τάσεων. Αν θεωρήσουμε ότι μέσα από τη ζώνη αυτή δεν διέρχονται τάσεις, τότε στατικά το κυκλικό άνοιγμα μετατρέπεται προσεγγιστικά σε ελλειπτικό σ B θθ = p 0 K K q = 0 q = 2 K 1 K = R R + h h = R 1 3 K 2 K h R = 1 3 K 2 K = = 1 23

24 Στρώματα με κλίση 45 ο, Κ 1 24

25 Συνέχεια, Κ=0.2 Σύμφωνα με τις εξισώσεις του Kirsch στο επίπεδο της διεπιφάνειας οι ορθές και διατμητικές τάσεις δίνονται από τις σχέσεις: σ n = σ θθ = p 0 2 R r 2 ; τ = σ rr = p 0 2 R r 2 3 R4 r 4 Εφόσον η ασυνέχεια δεν έχει συνοχή, προκειμένου να μην υπάρξει ολίσθηση θα πρέπει: τ = R2 r 2 3 R4 r 4 < σ n R2 r 2 1 K 1 + K = 2 3 < ttt φ j ; c j = 0 25

26 (γ) Τοποθέτηση ηλώσεων 26

27 Παράδειγμα ήλωσης διακλασμένου πετρώματος 27

28 Παράδειγμα ήλωσης διαστρωμένου πετρώματος 28