Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 16

Chia sẻ: Cinny Cinny | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp phân tích sử dụng hàm số phức để tìm ra nghiệm đàn hồi ứng suất- biến dạng của công trình ngầm. Nó có ưu điểm độ chính xác tương đối cao, tố độ phân tích nhanh, các tham số dễ xác định, đơn giản trong nghiên cứu vì có tính quy luật, đặc biệt chính xác trong việc tìm nghiệm đối với mặt cắt hình tròn

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 16

Ch−¬ng 4. Vá chèng 4.1 Kh¸i qu¸t Vá chèng bao gåm toµn bé c¸c kÕt cÊu chèng tiÕp xóc mÆt víi mÆt lé cña khèi ®¸ hoÆc víi c¸c kÕt cÊu chèng cïng lo¹i (khi cã nhiÒu líp vá kh¸c nhau). C¸c lo¹i vá chèng c¬ b¶n gåm cã • vá x©y b»ng g¹ch, ®¸, ®¸ bª t«ng • vá l¾p ghÐp tõ c¸c cÊu kiÖn ®óc tr−íc: tÊm pa nen bª t«ng cèt thÐp, c¸c tÊm tuyp-bing (gang, thÐp, bª t«ng cèt thÐp, bª t«ng sîi thÐp) • vá bª t«ng liÒn khèi: bª t«ng phun, bª t«ng th−êng, bª t«ng cèt thÐp • vá thÐp KÕt cÊu chèng b»ng g¹ch, ®¸ vµ bª t«ng (ngo¹i trõ c¸c khung bª t«ng cèt thÐp ®óc tr−íc) rÊt thÝch hîp ®Ó t¹o nªn nhiÒu d¹ng kÕt cÊu kh¸c nhau trong lÜnh vùc x©y dùng c¸c c«ng tr×nh ngÇm. C¸c d¹ng vá chèng tõ ®¸, g¹ch x©y hoÆc g¹ch bª t«ng, bª t«ng ®óc tr−íc (vá l¾p ghÐp) bª t«ng ®æ t¹i chç, bª t«ng nÐn Ðp t¹i chç th−êng cã chiÒu dµy t−¬ng ®èi lín. C¸c lo¹i vá l¾p ghÐp tõ thÐp, gang vµ vá thÐp tÊm cã chiÒu dµy kh«ng lín do kh¶ n¨ng chÞu t¶i cao vµ tïy thuéc vµo chøc n¨ng sö dông. Vá chèng cã thÓ phñ mét phÇn mÆt lé khèi ®¸ (bª t«ng phun), toµn bé phÇn t−êng vµ vßm c¸c ®−êng lß, ®−êng hÇm hoÆc bao kÝn toµn bé biªn khai ®µo, ®Æc biÖt lµ ë c¸c giÕng má, c¸c hÇm tr¹m ngÇm, c¸c c«ng tr×nh ngÇm d©n dông vµ qu©n sù...H×nh 4.1 lµ vÝ dô sö dông vá bª t«ng phun ë c¸c d¹ng kh¸c nhau Liªn tôc Kh«ng liªn tôc Phñ kÝn hoµn toµn Phñ vßm vµ t−êng H×nh 4.1 NQP/CHCTN 4- 1
C¸u t¹o cña c¸c lo¹i vá chèng phô thuéc vµo lo¹i vá, yªu cÇu cña chøc n¨ng sö dông vµ c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa c¬ häc, ®Þa chÊt, ®Þa chÊt thñy v¨n, nªn rÊt ®a d¹ng vµ phøc t¹p. H×nh 4.2 lµ vÝ dô vÒ cÊu t¹o c¸c vá hÇm khi x©y b»ng g¹ch ®¸ (a), vá bª t«ng víi c¸c hÖ thèng th«ng giã (b), c¸ch n−íc hoµn toµn (c), thu gom n−íc phÝa trªn (d) vµ vá tæ hîp ë giÕng má trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt phøc t¹p (®). 1. khèi ®¸ 2. neo 3. l−íi thÐp 4. vµnh bª a) c) t«ng 5.khe ph©n c¸ch víi vµnh ®¸ bª t«ng ®) d) b) H×nh 4.2 VÒ mÆt tÜnh häc, nãi chung c¸c vá chèng liÒn khèi tõ bª t«ng vµ g¹ch, ®¸ th−êng lµ c¸c kÕt cÊu Ýt biÕn d¹ng. Do vËy trong thùc tÕ còng ®· sö dông nhiÒu biÖn ph¸c kh¸c nhau ®Ó cã thÓ t¹o nªn tÝnh linh ho¹t cho lo¹i kÕt cÊu nµy. Ch¼ng h¹n, b»ng c¸ch sö dông c¸c lo¹i gç ®Öm cã thÓ t¹o ra kh¶ n¨ng linh ho¹t nhÊt ®Þnh cho t−êng x©y vµ bªt«ng, hoÆc ®Ó l¹i khe d·n c¸ch khi sö dông bª t«ng phun. Tuy nhiªn c¸c kh¶ n¨ng nµy còng chØ ®¹t ®−îc ë møc ®é h¹n chÕ, trõ tr−êng hîp sö dông g¹ch bª t«ng vµ ®Öm nhiÒu líp gç, do vËy t−êng x©y vµ bª t«ng hÇu nh− kh«ng ®−îc sö dông cho khu vùc khai th¸c vµ c¸c ®−êng lß chuÈn bÞ trong c¸c má hÇm lß. XÐt tæng thÓ c¸c kÕt cÊu vá c«ng tr×nh ngÇm b»ng g¹ch, ®¸ vµ bª t«ng cã cïng c¸c −u vµ nh−îc ®iÓm sau ®©y. ¦u ®iÓm: cã kh¶ n¨ng mang t¶i lín vµ tuæi thä cao; chèng ®−îc c¸c t¸c ®éng phong ho¸ ®èi víi khèi ®¸ vµ ng¨n n−íc ch¶y vµo kh«ng gian ngÇm; søc c¶n khÝ ®éng häc nhá; cã thÓ t¹o ra tõ c¸c vËt liÖu ®Þa ph−¬ng, rÎ tiÒn; kh«ng ch¸y; cho phÐp t¹o nªn c¸c kÕt cÊu víi kÝch thøoc vµ h×nh d¹ng ®a d¹ng. NQP/CHCTN 4- 2
Nh−îc ®iÓm: träng l−îng lín; chi phÝ vËn chuyÓn vµ l¾p dùng cao;thêi gian thi c«ng dµi; söa ch÷a c¸c chç bÞ h− háng kh«ng thuËn tiÖn; ®é linh ho¹t nhá hoÆc rÊt h¹n chÕ, nÕu kh«ng cã c¸c gi¶i ph¸p hç trî kh¸c. Kh¶ n¨ng mang t¶i cao cã ®−îc nhê vµo ®é bÒn cao cña vËt liÖu vµ chiÒu dµy lín. Trong ®iÒu kiÖn th«ng th−êng, kÕt cÊu chèng lo¹i nµy ®−îc coi lµ kÕt cÊu chèng cøng. D−íi t¸c dông cña t¶i träng (chñ yÕu lµ t¶i träng tÜnh) kÕt cÊu chèng th−êng cã tuæi thä cao h¬n kÕt cÊu b»ng gç vµ thÐp. Kh¶ n¨ng chèng c¸c t¸c ®éng ho¸ häc vµ sinh häc còng gãp phÇn lµm t¨ng tuæi thä cña kÕt cÊu chèng nµy. D¹ng kÕt cÊu chèng kÝn cßn h¹n chÕ ®−îc t¸c ®éng phong ho¸ dÕn khèi d¸ v©y quanh vµ trong nhiÒu tr−êng hîp cßn ng¨n n−íc x©m nhËp vµo ®−êng lß, kh«ng gian ngÇm. Ngoµi ra do bÒ mÆt t−¬ng ®èi nh½n, kÕt cÊu chèng nµy cßn cã søc c¶n khÝ ®éng häc nhá h¬n so víi kÕt cÊu b»ng gç vµ thÐp. C¸c lo¹i vËt liÖu c¬ b¶n cña kÕt cÊu chèng b»ng g¹ch, ®¸, bª t«ng th−êng s½n cã vµ rÎ tiÒn h¬n so víi c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c. MÆt kh¸c kÕt cÊu t−êng x©y vµ bª t«ng kh«ng bÞ ch¸y, do vËy ch¼ng h¹n khi x¶y ra ch¸y má hoÆc trong c¸c ®−êng hÇm, kh¶ n¨ng lan truyÒn ch¸y sÏ h¹n chÕ nÕu sö dông kÕt cÊu chèng nµy. Tuy nhiªn, nh÷ng −u ®iÓm nªu trªn cña vá chèng b»ng gacgh, ®¸ vµ bª t«ng bÞ h¹n chÕ bëi c¸c nh−îc ®iÓm lµ träng l−îng lín vµ chiÒu dµy lín so víi kh¶ n¨ng nhËn t¶i, kÌm theo ®ã lµ chi phÝ vËn chuyÓn vµ l¾p dùng (x©y, ®æ bªt«ng...) cao. TiÕt diÖn ®µo kho¶ng trèng ngÇm còng th−êng ph¶i lín h¬n so víi khi sö dông gç vµ thÐp, do vËy ®ßi hái thªm chi phÝ ®µo. Ngoµi ra ®Ó cã ®−îc kÕt cÊu hoµn chØnh cÇn nhiÒu thêi gian h¬n ®Ó ®¶m b¶o cã ®−îc kh¶ n¨ng nhËn t¶i nhÊt ®Þnh, do yªu cÇu cña thêi gian hãa cøng. Khi kÕt cÊu bÞ ph¸ huû do t¸c ®éng qu¸ møc cña t¶i träng, ¸p lùc ®¸, th× viÖc söa ch÷a th−êng phøc t¹p h¬n vµ chi phÝ cao h¬n so víi kÕt cÊu b»ng gç vµ thÐp. NQP/CHCTN 4- 3
4.1 Vá g¹ch, ®¸ x©y Trong lÜnh vùc x©y dùng c«ng tr×nh ngÇm d©n dông vµ c«ng nghiÖp c¸c vá chèng x©y b»ng g¹ch, ®¸ ®· ®−îc sö dông trong thêi kú ph¸t triÓn ®Çu tiªn (H×nh 4-3) H×nh 4-3 Thi c«ng ®−êng hÇm Simplon 1898 - 1905 theo Markus Ngµy ngay, do tiÕn bé kü thuËt, do c¸c yªu cÇu vÒ tiÕn ®é thi c«ng, nªn c¸c lo¹i kÕt cÊu ®ã ®−îc thay thÕ b»ng c¸c kÕt cÊu tõ bª t«ng, ë d¹ng bª t«ng phun còng nh− bª t«ng cèp pha ®æ t¹i chç (H×nh 4-4) H×nh 4-4. KÕt cÊu b»ng g¹ch x©y a)vµ kÕt hîp víi bª t«ng b) Trong ngµnh má c¸c kÕt cÊu chèng b»ng g¹ch, ®¸, bª t«ng th−êng ®−îc sö dông chñ yÕu t¹i c¸c ®−êng lß vµ giÕng cã tuæi thä cao vµ d−íi t¸c NQP/CHCTN 4- 4
dông cña c¸c t¶i träng (¸p lùc) tÜnh. Bª t«ng víi c¸c d¹ng vµ tÝnh n¨ng kh¸c nhau ®−îc sö dông phæ biÕn trong x©y dùng c¸c c«ng tr×nh ngÇm. §¸ thiªn nhiªn ®−îc khai th¸c hoÆc ®¸ th¶i ra trong qu¸ tr×nh thi c«ng cã thÓ ®−îc gia c«ng t¹o d¹ng khèi ®Òu hoÆc tÊm, ®Ó xÕp thµnh t−êng, hoÆc kÕt hîp víi v÷a x©y ®Ó x©y t−êng hay vá chèng trong c«ng tr×nh ngÇm. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ chóng chØ ®−îc sö dông lµm kÕt cÊu bæ trî, kÕt hîp víi c¸c kÕt cÊu kh¸c. Mét sè lo¹i ®¸ nh− ®¸ badan, granit vµ gneis th−êng cã ®é bÒn nÐn rÊt lín, dao ®éng trong kho¶ng 100MPa ®Õn 400MPa vµ do ®ã cøng h¬n so víi c¸c lo¹i g¹ch nung. Tuy nhiªn, trong qu¸ tr×nh khai th¸c ®¸ hoÆc næ m×n ph¸ ®¸, th«ng th−êng c¸c côc ®¸ vì ra cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc bÊt kú. Do vËy ®Ó cã ®−îc c¸c côc ®¸ cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc t−¬ng ®èi ®ång ®Òu ®ßi hái ph¶i chÕ biÕn l¹i thËn träng. Trong thùc tÕ, c«ng viÖc nµy ®−îc thùc hiÖn thñ c«ng vµ ®ßi hái nhiÒu c«ng søc. MÆt kh¸c t−êng xÕp tõ c¸c côc ®¸ nµy th−êng kh«ng tËn dông ®−îc kh¶ n¨ng nhËn t¶i cao cña ®¸, bëi v× do c¸c côc ®¸ rÊt ®a d¹ng nªn c¸c ®iÓm hay diÖn tiÐp xóc lµ bÊt kú, nªn t¶i träng ®−îc truyÒn ®i còng rÊt kh«ng quy luËt. V× thÓ t−êng xÕp tõ c¸c côc ®¸ cã kh¶ n¨ng nhËn t¶i th−êng nhá h¬n nhiÒu so víi b¶n th©n c¸c côc ®¸. C¸c ®iÒu kiÖn kh«ng thuËn lîi ®ã còng x¶y ra t−¬ng tù ®èi víi t−êng x©y b»ng ®¸ vµ v÷a x©y. Mét nh−îc ®iÓm chung n÷a lµ kh¶ n¨ng chÞu c¸c t¶i träng c¾t hay tr−ît kÐm. V× c¸c lý do nªu trªn vµ chi phÝ vËn chuyÓn cao mµ ®¸ thiªn nhiªn, khai th¸c tõ c¸c c«ng tr−êng khai th¸c ®¸, rÊt Ýt ®−îc sö dông ®Ó lµm kÕt cÊu chèng cho c¸c c«ng tr×nh ngÇm trong má hÇm lß vµ còng chØ ®−îc sö dông h¹n chÕ lµm t−êng x©y cho c¸c c«ng tr×nh ngÇm kh¸c, ngo¹i trõ tr−êng hîp ®−îc chÕ biÕn lµm ®¸ èp l¸t. Tuy nhiªn, trong nh÷ng thêi kú ph¸t triÓn ®Çu tiªn cña ngµnh x©y dùng c«ng tr×nh ngÇm, víi c¸c ph−¬ng ph¸p thi c«ng cæ ®iÓn, ®· thiªn nhiªn còng ®· ®−îc chÕ biÕn ®Ó lµm vËt liÖu x©y t−êng, ®Æc biÖt nh− cho c¸c t−êng cöa hÇm. Sö dông ®¸ th¶i ngay tõ c¸c c«ng tr−êng x©y dùng ngÇm hoÆc c¸c má hÇm lß kinh tÕ h¬n so víi ®¸ tõ c¸c c«ng tr−êng khai th¸c ®¸. Do vËy ®¸ th¶i ë c¸c má hÇm lß cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó xÕp thµnh t−êng ng¨n gi÷a khu vùc lß khai th¸c vµ lß vËn chuyÓn. Trªn thÕ giíi, cho ®Õn ®Çu thÕ kû 19, lo¹i kÕt cÊu b¶o vÖ nµy ®· ®−îc sö dông nhiÒu trong khai th¸c muèi vµ quÆng, v× l−¬ng lao ®éng kh«ng cao. Do chi phÝ l−¬ng lao ®éng ngµy cµng cao vµ còng nhê c¸c tiÕn bé kü thuËt mµ lo¹i kÕt cÊu b¶o vÖ nµy ngµy cµng Ýt ®−îc sö dông. Yªu cÇu cÇn cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc ®ång ®Òu sÏ kh«ng chÆt chÏ nÕu ®¸ chØ ®−îc sö dông lµm vËt liÖu hç trî, kÕt hîp víi c¸c kÕt cÊu lo¹i kh¸c. S¬ chÕ ®¬n gi¶n chØ cÇn thiÕt cho c¸c tr−êng hîp sau: • T−êng ch¾n trong c¸c ®−êng lß khai th¸c (phÝa sau kÕt cÊu gç hay thÐp); NQP/CHCTN 4- 5