Шахтне і підземне будівництво
Виробки неглибокого закладення (свого роду тунелі) відіграють особливу роль у житті міста. Вони можуть забезпечувати рух людей з однієї точки міста в іншу у короткі терміни (пішохідні, велосипедні тунелі а також для руху автомобілів або поїздів); та будуються для прокладки мереж міського господарства або, наприклад, для переміщення води у дериваційних тунелях гідроелектростанцій.
Ці виробки грають важливу роль в житті міста і людей які живуть у ньому, та щоб життя міста тривало потрібно грамотне будівництво виробки. Кріплення виробки - одне з основних виробничих процесів при будівництві.
Конструкції та технології зведення кріплення виробок повинні відповідати таким параметрам:
Весь комплекс підземної споруди повинен зводиться в єдиних конструктивних і технологічних рішеннях, взаємно пов'язаних між собою.
Тоді як левова частка способів спорудження тунелів передбачає під собою високу трудомісткість, оскільки розробку грунту і його установлення ведуть окремими частинами, а не на весь переріз тунелю. Свою увагу я звернув на спорудження тунелів з використанням випереджаючого фібронабризгбетонного кріплення.
Кріплення виробки із застосуванням фібробетона мають ряд переваг, а саме:
Рісунок 1 – Тріщиностійкість фібри[1]
Метою роботи є обґрунтування параметрів випереджаючого кріплення з використанням фібробетона, з урахуванням особливостей виробок неглибокого закладення (тунелів).
Основні завдання дослідження:
Об'єкт дослідження : випереджальне фібронабризбетонне кріплення застосовуване у виробках неглибокого закладення.
Предмет дослідження: параметри ОБК і склад фибробетона застосованого в ній.
Ідея: використання фібробетона у випереджаючому бетонному кріпленні при будівництві виробок неглибокого закладення.
Наукова новизна: визначення та встановлення залежностей міцності фібробетона використовуваного в ОБК, для виробок неглибокого закладення.
Практичне значення: робота передбачає внесок у вигляді обґрунтування та методики розрахунку випереджаючого кріплення та її складу з використанням фібробетона з урахуванням геологічних особливостей виробок неглибокого закладення.
Свою увагу я звернув на спорудження тунелів з використанням випереджаючого фібронабризгбетонного кріплення.
Щоб уникнути непорозуміння між термінами розпилений цементний розчин
і набризгбетон
, ми воліємо вживати термін набризгбетону
для кожної розпорошеної суміші, що містить цемент і інертний заповнювач. Набризгбетон - один із способів пристрою бетонної конструкції. Поряд з традиційними методами укладання бетону, набризгбетон також володіє особливими вимогами до якості суміші у процесі бетонування.
Фібронабризгбетон - один із різновидів цементного бетону, в якому міститься фібра або фіброволокна в якості армуючого матеріалу.
Після проходки гірничої виробки порода у природному масиві поступово переходить з пружного стану у стан втрати стійкості і далі в нестійкий стан. Встановлення тимчасового кріплення під час проходки повинно забезпечити стійкість масиву. При цьому кріплення може працювати як жорстка опора для навколишнього масиву, або як податлива конструкція, що допускає деформації спільно з масивом.
Податлива конструкція кріплення дає можливість максимально використовувати власну несучу здатність породного масиву. При цьому кріплення виробки слід виконувати якнайшвидше після розробки породи, щоб ефективно використовувати природну стійкість породи до переходу її в нестійкий стан. Це досягається шляхом створення податливого зводу, що складається з тонкої оболонки фібронабризгбетона, щільно нанесеного на породу і армованого (у разі необхідності) сіткою або арками.
Зведене таким чином тимчасове кріплення, що взаємодіє з породою і щільно до неї притиснуте по всьому периметру виробки, штучно подовжує час збереження стійкості гірськими породами до тих пір, поки не буде зведена постійна обробка. При цьому перетин тунелю звільняється, що дає можливість широко застосовувати високопродуктивні гірничопрохідницькі механізми, а постійне оброблення можна зводити на значній відстані від забою і відразу по всьому перетину з використанням механізованої опалубки і бетоноукладочних машин.
При цьому методі в ході проходки необхідно систематично вести контрольні вимірювання гірського тиску, навантажень на кріплення і деформацій кріплення і масиву. Це дає можливість на підставі результатів вимірювань збільшувати або зменшувати товщину шару фібронабризгбетона [2].
Рісунок 2 – Подовжній розріз споруджуваного тунелю
(анімація: 7 кадров, 5 циклів повторення, 56 кілобайт)
Розглянемо ж які фібри використовувати краще. Основними армирующими фібрами є поліпропіленова й сталева фібри.
Фібра з синтетичних волокон – найбільш дешева і хімічно стійка. Однак поліпропілен і скло все ж не мають достатнього опору і застосовуються скоріше для поліпшення характеристик бетону в його первісний період набору міцності.
Рісунок 3 – Показники набору міцності на прикладі поліпропіленової фібри: 1) без поліпропіленової фібри;2) з додаванням поліпропіленової фібри [3]
На відміну від них металева фібра покращує механічні характеристики бетону вже після набору міцності. Однак сталеві фібри мають високі витрати на куб.м бетону, через що доводиться шукати більш доступні способи армування бетонів [4].
На мій погляд, кращою фіброю використованою у бетоні, для спорудження випереджаючого фібробетоного кріплення в умовах виробок неглибокого закладення – це базальтова фібра.
Дана фібра являє собою відрізки базальтового волокна певних розмірів, введення яких значно підвищує міцність бетону на розтяг, мають ряд переваг у порівнянні з синтетичними волокнами і сталевими фібрами розглянутих раніше.
Рісунок 4 – Базальтова фібра
Відзначимо ряд переваг базальтової фібри над іншими:
Дані показники були отримані в ході досліджень у таких установах:
інститутом проблем металознавства АН України;
у лабораторії Технобазальт
(Україна) отримані результати досліджень бетонів класів В25 і В30 і цементного розчину М100 з додаванням базальтової фібри. Міцність на розтяг при згині підвищується до 30% в класах бетонів В25 і В30 і на 48% у цементному розчині М100. Міцність на стиск підвищується до 14% в класах бетонів В25 і В30 і на 58% у цементному розчині М100.
У результаті аналізу літературних джерел визначені мета і завдання даної магістерської роботи.
У магістерській роботі будуть проведені лабораторні дослідження, а також розроблені технологічні регламенти споруди виробок способом ОБК з використанням фибробетона, з урахуванням геологічних особливостей виробок неглибокого закладення.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: січень 2016. Повний текст роботи і матеріали за темою можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.