Chương 1: Thiết kế kĩ thuật cho đường lò 1. Giới thiệu về đường lò cần thiết kế 1. Công dụng của đường lò - Đường lò vận tải. Chiều dài và tuổi thọ của đường lò - Tuổi thọ đường lò là 30 năm.
Điều kiện địa chất khu vực bố trí đường lò - Đường lò đào qua vùng đất đá có hệ số kiên cố f=6 đến 8. Chỉ số RMR có giá trị từ 55 đến 65. Tính toán sơ bộ công tác vận tải 1. Lựa chọn thiết bị vận tải 1.
Tính toán vận tải 1. Kiểm tra năng lực vận tải của tuyến đường 1. Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang của đường lò Mặt cắt ngang có kích thước là hình vòm 1 tâm với R= 2.5m, chiều cao tường H=3. Nhóm 3 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm Chương 2: Thiết kế kết cấu chống giữ đường lò 2.
Đánh giá sơ bộ độ ổn định và phân loại khối đá xung quanh đường lò Phân loại khối đá theo RMR (Rock Mass Rating) của Bienawski có chú ý tới 6 điểm khác nhau trong khối đá và được xác định bằng công thức thực nghiệm. RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6 Trong đó: I1 – tham số xét đến độ bền nén đơn trục của khối đa; I2 – tham số thể hiện lượng thu hồi lõi khoan RQD; I3 – tham số thể hiện khoảng cách giữa các khe nứt; I4 – tham số thể hiện trạng thái của khe nứt; I5 – tham số thể hiện điều kiện ngậm nước của đất đá; I6 – tham số thể hiện mối tương quan giữa các thế nằm và hướng của đá; RMR 81-100 61-80 41-60 21-40 <20 Nhóm I II III IV V Mô tả Rất tốt Tốt Trung Bình Yếu Rất yếu Theo bảng ta có khối đá công trình thuộc nhóm trung bình đến tốt. Lựa chọn kết cấu chống giữ cho đường lò 2. Cơ sở của việc lựa chọn kết cấu chống Nhóm 3 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm Thông qua biểu đồ trên ta thấy đường hầm thiết kế có RMR = 60; chiều rộng khi khai đào ta chọn 6,1m nên có thời gian ổn định không chống 0,16.104 giờ tương đương hơn 38 ngày.2 Lựa chọn kết cấu chống tạm Kết cấu chống tam có nhiệm vụ đầu tiên là chống giữ khoảng trống ngầm từ lúc kết thúc quá trình nổ mìn đén khi lắp dựng kết cấu chống cố định.
Tuy có tính chất tạm thời nhưng lại có ý nghĩa vô cùng to lớn trong xây dựng đường hầm. Khả năng biến dạng và mối liên kết của kết cấu chống với khối đá và thời điểm lắp dựng kết cấu chống có ảnh hưởng lớn đối với sự thành công về kỹ thuật và kinh tế của một biện pháp thi công. Kết cấu chống tạm cho cồng trình được căn cứ chủ yếu vào điểm kiện ổn định tự nhiên của khối đá, tức là căn cứ vào độ bền, độ nứt nẻ, điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn và điều kiện ổn định không chống của cồng trình. Đối với khối đá có độ ổn định trung bình hoặc lớn, ít dịch chuyển hoặc chuyển dịch vào phần trống của đường hầm thì kết cấu chống tạm mang lại hiệu quả về kinh tế cũng như kỹ thuật cao nhất đó là kết cấu neo kết hợp với bê tông phun.
Ngược lại với đất đá mềm yếu, nứt nẻ lớn, thời gian ổn định không chống ngắn, địch chuyển lớn, dễ sập lở thì cần có biện pháp gia cố nhanh chóng với những kết cấu có tính bền vững và chịu tải trọng ngay tức thời. Nhóm 3 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm Kết cấu chống cố định là vỏ bê tông cốt thép liền khối đổ tại cho toàn bộ đường hầm bằng bê tông cốt thép M250, thép chịu lực AII với các đặc tính kỹ thuật như sau: Dựa vào sơ đồ ta chọn loại hình kết cấu chống giữ hợp lý cho đường hầm với số liệu bài toán đưa ra đường hầm đào qua đá có f=6, RMR=55 ta lựa chọn loại hình kết cấu chống tạm là neo bê tông cốt thép kết hợp bê tông phun. Xác định kích thước đào của đường lò Chiều rộng khai đào của đường lò Bd = Bsd + 2.(0,05+ 0,5) = 6,1 ( m ) Trong đó: bbtp = 0,05 ( m ) là chiều dày lớp bê tông phun bbtct = 0,5 ( m ) là chiều dày lớp bê tông cốt thép Bán kính vòm khai đào của đường lò B d 6,1 Rd = = =3,05 m 2 2 Chiều cao tường khai đào đường lò Hd = Hsd = 3,5 ( m ) Diện tích khai đào của đường lò là: Nhóm 3 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm 2 2 Rd 3,05 2 Sd =H d. Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên đường lò Áp lực phía nóc hầm Theo giả thiết Tximbarevich sau khi đào, phía nóc khoảng trống hình thành vòm sụt lún dịch chuyển thẳng về phía khoảng trống.
Khối đá ở phía ngoài vòm sụt lún ở trạng thái cân bằng ổn định. Trọng lượng đá vòm sụt lún là nguyên nhân gây ra áp lực đá phía nóc lên khung, vỏ chống như hình: 90−ϕ a1= a + h.tg( 2 ) (m) Trong đó: a- nửa chiều rộng của công trình tính đến trục cấu tạo của kết cấu chống, a = Bct/2 = 6/2 = 3 (m) a1 - nửa hiều rộng của vòm cân bằng tự nhiên (m) h - chiều cao khoảng trống h = Ht + Rsd + 2. tg ( 90−80,54 2 ° )=3,58 m Chiều cao vòm phá hủy : a 3,58 b 1= 1 = =0,6 m f 6 Áp lực nóc (của đất đá) phân bố đều trên 1 m dài hầm được xác định theo công thức: Nhóm 3 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm qn = k.b1 Trong đó: K - Hệ số quá tải, k = 1,2 (theo TCVN) - Trọng lượng thể tích của đất đá mà đường hầm đào qua, γ = 2,67 (T/m3) Pn = 1,2. 0,6 = 1,76 (T/m2) Vậy áp lực nóc tác dụng qn = 1,76 (T/m2) Áp lực sườn Sau khi đào khoảng trống tạo không gian công trình ngầm, khối đất đá xung quanh sẽ bị phá hủy gây nên áp lực tác dụng, tác dụng lên kết cấu chống.
Khối đất đá bên hông công trình ngầm bị phá hủy sụt lở gây nên áp lực hông. Ngoài ra, áp lực hông còn có thể bị gây nên bởi áp lực của khối đá bên trên đè xuống (áp lực nóc pn). Tính toán áp lực hông hiện nay phổ biến là giả thuyết của giáo sư P.M Tximbarevich (cơ sở của phương pháp này là lý thuyết tường chắn đất hay áp lực đất của coulomb), theo đó áp lực hông phân bố có dạng hình thang, có các đáy là cường độ áp lực tại đỉnh và nền hầm, được xác định theo công thức: q s1 Áp lực hông tại nóc công trình : = . b1 tg2 (450- /2) (T/m2) Áp lực sườn tại nền công trình: q s 2 = .( b1 + h )tg2 (450-/2) (T/m2) Trong đó: - Góc ma sát trong của đất đá, =arctg(f)= 80,54o h - chiều cao khoảng trống: h = Ht + Rsd + 2.0,5 = 7(m) - trọng lượng thể tích của đất đá, = 2,67 (T/m3) b1 - chiều cao vòm phá hủy, b1 = 0,6 (m) Thay giá trị vào hai công thức ở trên ta được: q s1 = 2,67.tg2(450 – 80,540/2) 0,14 (T/m2) Tuy nhiên để thuận tiện cho tính toán ta coi áp lực sườn là phân bố đều với giá trị: qs = Max (qs1,qs2) = 0,14 (T/m2) Áp lực hông trên 1m chiều dài là qs = 0,14 (T/m) Nhóm 3 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm Áp lực nền Áp lực tác dụng từ phía nền vào khoảng trống công trình ngầm được gọi là áp lực nền.
Tùy theo nguyên nhân gây ra áp lực nền dẫn đến hiện tượng bùng nền mà có nhiều phương pháp, giả thuyết được xây dựng để tính áp lực nền. Giả thuyết của Tximbarevich, dựa trên cơ sở phân tích mặt trượt dưới nền công trình theo beldetski. Chiều sâu giới hạn của lớp đất đá tham gia vào áp lực nền được tính theo công thức sau: x o= ( h+b¿¿ 1).10 m ¿ −4 ( 90 2−φ ) ( 90 −80,54 ) o o o 4 4 1−t g 1−t g 2 Áp lực đất đá chủ động: Qcđ = = = 4,95.10-5 (kN/m2) Áp lực đất đá bị động: Qbđ = = = 1,15.10-9 (kN/m2) Áp lực tác dụng lên nền hầm: ∆Q = Qcđ – Qbđ = 4,95.10-5 (kN/m2) Áp lực đất đá phân bố trên nền hầm Nhóm 3 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm ( ) o ∆Q 90−φ Qnền = .10-7 (kN/m2) Ta nhận thấy chiều sâu của lớp đất đá tham gia vào áp lực nền là quá nhỏ do đó áp lực nền là rất nhỏ, vậy có thể bỏ qua áp lực nền qnền = 0. Từ đó ta có biểu đồ áp lực đất đá tác dụng lên đường lò: 2.
Tính toán kết cấu chống neo (neo bê tông cốt thép) 2. Tính toán áp lực nóc đường hầm Ta sử dụng lý thuyết của V.Mostkov để xác định áp lực nóc của công trình, chiều cao vòm phá hủy được tính theo công thức: Hph = K.Bđ Trong đó: B – chiều rộng đào của đường hầm, Bđ = 6,1m K – Hệ số kể tới tính chất cơ học của đá. Giá trị K phụ thuộc vòa hệ cố kiến cố f, được xác định theo bảng sau: Nhóm 3 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án xây dựng công trình ngầm Bảng 2.1: Hệ số K phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất Hệ số kiên cố của đất đá Hệ số k >15 0÷0,05 10÷14 0,05÷0,1 7÷9 0,1÷0,15 5÷6 0,15÷0,2 4 0,2÷0,3 2÷3 0,3÷0,4 Với f=6, ta có K=0,16 hph = 0,16.6,1=0,976 (m) - Áp lực nóc: Pn = hph. Trong đó: hph – Chiều cao vòm phá hủy, m. - Trọng lượng riêng của đá ở nóc đường hầm, T/m3.
Chiều dài neo Chiều dài thanh neo (ln) được xác định theo điều kiện giữ đầu neo ở ngoài giới hạn của vùng đất đá bị phá hủy. Tính toán chiều dài thanh neo theo nguyên lý treo chốt như sau: ln = hph + 1,2.lz + lk Trong đó: hph - Chiều cao vòm phá hủy, m. lk - Chiều dài phần đuôi neo, m. lz - Chiều dài néo cắm trong đá cững vững, m.
Được tính theo công thức: lz = ≥ 0,5m Chọn thép làm neo 22, AII có gờ xoắn, bê tông M300. Trong đó: da – đường kính thép làm neo, m. Nhóm 3 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.