Проектирование тоннель, сооружаемого горным способом» необходимо запроектировать тоннель

Содержание

              Введение

1.      План и профиль тоннельного пересечения.

2.      Трасса тоннеля.

2.1   Обоснование продольного профиля и плана.

2.2   Определение длины тоннеля.

2.3   Расчет искусственной вентиляции тоннеля.

2.4   Проектирование тоннельных конструкций.

2.5   Обоснование конструктивного решения портала.

3.      Нагрузки, действующие на обделку тоннеля.

4.      Мероприятия по обеспечению технической безопасности и охране труда.

Заключение

Список используемых источников.

Введение

              В курсовой работе на тему «Проектирование тоннель, сооружаемого горным способом» необходимо запроектировать тоннель. При проектирование тоннеля необходимо провести следующие работы:

              - запроектировать план и профиль тоннельного пересечения

              - определение длины тоннеля

              - рассчитать нагрузки, действующие на обделку тоннеля

              - составить схему тоннельного перехода

              При проектировании тоннеля необходимо учитывать обязательные требования заданные условиями, а именно тоннель должен быть однопутным, пересекать горный водораздел,  давать выход железной дороге проложенной по всей длине тоннеля.

1.      План и профиль тоннельного пересечения.

Тоннель должен пересечь горный водораздел и дать этим выход железнодорожной линии, проложенной по долине одного из склонов водораздела в долину на другом склоне. Пересечение водораздела может осуществляться как вершинным, так и подошвенным (базисным) тоннелем, а также глубокой выемкой.

Выбор места тоннельного пересечения водораздела и его положения по высоте должен подчиняться основному требованию, заключающемуся в необходимости сокращения длины тоннеля. В связи с этим пересечение водораздела целесообразно осуществлять в наиболее узком его месте, обычно в седле, но не под линией лога, с подходом к нему трассой железнодорожной линии по долинам. Кроме того, необходимо использовать наибольшие допустимые уклоны для того, чтобы поднять тоннель выше и тем уменьшить его длину, пересекая водораздел на меньшем протяжении. Подъем из долины к тоннелю следует прокладывать напряженным ходом, используя руководящий уклон.

Трассирование производится на плане в горизонталях раствором циркуля, величина которого для участка напряженного хода  см

              ,

где h — превышение между смежными горизонталями, м;

заданный руководящий уклон линии, %о;  

эквивалентный  уклон, учитывающий сопротивле­ние прохождению подвижного, состава    на  кри­вых, %о;   при предварительном    проектировании можно принять = 0.5-г- 1,0%о.

Для карты, имеющей масштаб I : 25000 и h = 10 м, ра­створ циркуля

см,

При руководящем уклоне =10 получим:

                                                    см,

Раствором циркуля, равным на планшете задания последовательно откладывают между горизонталями эти отрезки.

Наносить линию нулевых работ следует от заданных пунктов, расположенных на противоположных сторонах водораздела, поднимаясь по склонам к вершине.

              Так как линия нулевых работ представляет собой ломаную линию со звеньями небольшой длины, необходимо заменить эту ломаную линию более прямолинейными отрезками. Пересечения прямых, полученных в результате  спрямления линии нулевых работ, определяет вершины углов поворота трассы.

Выбор радиусов и вписывание круговых кривых производится в соответствии с требованиями СНиП .

Сопряжение прямолинейных отрезков трассы на плане мо­жет производиться при помощи шаблонов или лекал круговых кривых. Величина радиуса подбирается так, чтобы получил, наименьшее отклонение от линии нулевых работ.

Длина переходной кривой определяется и откладывается по обе стороны от нулевых работ.

Прямые вставки между начальными точками смежных переходных крШых должны быть не менее 75 м.

На плане трассы должны быть показаны начало и конец круговых кршык, выписаны значения радиусов и углов поворота, измеренных по транспортиру, поставлен километраж и отмечены входы в тоннель.

Построение продольного профиля трассы следует начинать с нанесения на форматку миллиметровой бумаги разбивки граф профиля. Размеры эти показаны в миллиметрах.

После этого надо взять полоску бумаги, приложить ее к трассе железнодорожной линии на плане местности и, поворачивая полоску от начального пункта к конечному, последовательно отметить на ней засечками начальный пункт трассы, начало и конец кривых, конечный пункт трассы. Полезно под засечками указать отметки земли.

Полоску бумага с нанесенными на ней засечками следует приложить к продольному профилю, совместив начальный п\ч1кт трассы с точкой А на профиле. Затем, откладывая в масштабе М 1 : 100 отметки земли и соединяя их между собой, надо построить рельеф местности и обозначить кривые.

Рассчитаем элементы трассы для первой кривой трассы:

,

м,

м,

Для второго кривой:

м,

м,

2.      Траса тоннеля.

2.1   Обоснование продольного профиля и плана.

              Переломы профиля могут располагаться независимо от плана линии при алгебраической разности смежных углов не более 3,

Перед входом в железнодорожный тоннель, имеющий длину более 300 м, необходимо дополнительное уменьшение уклона в связи с падением в тоннеле коэффициента сцепления и, следовательно, силы тяги локомотива.

Это дополнительное смягчение устраивается на длину поезда на подходном элементе профиля со стороны подъема, где уклон не должен превышать

                                                                      ,

где т — коэффициент, зависящий от длины тоннеля.

                                                                                    ,

2.2 Определение длины тоннеля.

Окончательная длина тоннеля определяется из местонахождения порталов. Она определяется исходя из равенства стоимости 1 п.м. выемки 1 п.м. тоннеля.

Опыт проектирования и эксплуатации тоннеля показывает, что минимальная глубина выемки, которая принимается в слабых грунтах

Окончательная длинна тоннеля L=        м.

2.3  Расчет искусственной вентиляции тоннеля.

Система вентиляции тоннеля зависит от длины тоннеля, площади поперечного сечения, величины уклонов и радиусов кривых, вида транспорта и других условий. В процессе эксплуатации тоннеля, в воздух транспортной зоны попадают различные вредные вещества. Это выхлопные газы, газы, выделяемые окружающими породами. Кроме того, качество воздуха ухудшается также за счет повышения температуры, влажности и других факторов.

Задачей вентиляции является уменьшение количества вредных веществ в атмосфере тоннеля за счет разбавления вредных примесей до предельно допустимой концентрации.

Расчет воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе транспортной зоны тоннеля производится по окиси углерода. К моменту выхода локомотива из тоннеля, концентрация вредных газов составит:

где , С к - предельно допустимая концентрация,

V - объем транспортной зоны тоннеля,

М- количество вредного газа, выделяемого в тоннеле.

(г);

где - время нахождения поезда в тоннеле,

количество сжигаемого топлива

количество СО при сгорании 1 кг топлива.

                                                                                    [6 м/с],

              где - скорость движения воздуха по тоннелю.

              Определение скорости:

              Скорость на спуске:

              Время нахождения поезда в тоннеле:

              Начальная концентрация вредного газа:

              Количество, выделяемого угарного газа:

              Расход воздуха:

              Скорость воздуха в тоннеле:

              При   длине   железнодорожного   тоннеля   свыше   1000   метров   применяется искусственная вентиляция.

              2.4. Проектирование тоннельных конструкций.

Внутреннее очертание обделок железнодорожных тоннелей должно описываться вокруг габарита приближения строений С с учетом размещения за пределами габарита устройств сигнализации, централизации и блокировки, светильников и кабелей.

На криволинейных участках пути габарит С вычерчивается с учетом необходимого уширения и наклона, в двухпутных тоннелях необходимо так­же увеличить междупутье. Вертикальная линия, проведенная че­рез середину отрезка, соединяющего крайние точки уширенного габарита, является осью тоннеля.

Автодорожные тоннели проектируют, как правило, для двухполосного движения в обоих направлениях.

Если в подсводовой части тоннеля располагают вентиляционные кана­лы, то при построении внутреннего контура следует предварительно рассчи­тать объем воздуха, потребного для проветривания тоннеля, выбрать систему вентиляции и определить необходимую площадь вентиляционных каналов.

Между внутренним контуром обделки и угловыми (критическими) точ­ками габарита должен быть обеспечен некоторый зазор, гарантирующий от появления негабаритности из-за неточности строительных работ и деформа­ций конструкции. В слабых породах этот запас достигает 15 см, в крепких скальных-5-10 см.

Внутреннее очертание обделки зависит также от геологических условий. Практика проектирования определила ориентировочные границы геологиче­ских условий, в которых могут применяться обделки того или иного очерта­ния.

Основными из этих правил являются требования плавного изменения оси обделки и ее подъемистая подковообразная форма при преобладании вертикальных нагрузок. При отсутствии бокового горного дав­ления стены подковообразной обделки могут проектироваться вертикальны­ми, а свод очерчивается по круговой кривой (однопутные железнодорожные тоннели) или трехцентровой кривой (двухпутные железно- и автодорожные тоннели) .

Установив наиболее рациональный и экономичный вариант, следует по­добрать радиусы круговых кривых и привязать их центры (к вертикальной оси обделки и уровню головки рельсов или проезжей части) таким образом, чтобы вычерченный контур с максимальным приближением описывал пред­варительно намеченный. Окончательно значения радиусов кривых и разме­ры, привязывающие их центры, устанавливаются графически по чертежу.

Нижняя часть обделки проектируется в соответствии с заданными гео­логическими, гидрогеологическими и климатическими условиями, в зависи­мости, от которых решается вопрос о необходимости устройства плиты или обратного свода, устраиваются верхнее строение пути и водоотводные лотки.

              2.5 Обоснование конструктивного решения порталов.

Переход от тоннеля к выемке осуществляется при помощи портала, который служит для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель.

В состав портала входит торцевая стена с входным отверстием, водоотводная канава и первое кольцо обделки. Торцевая стена сваривается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или обрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.

Подошвы торцевой и боковых стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания грунтов в их основании.

Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавой, расположенной за торцевой стеной, и отводится с уклоном 2 %о канавой, устроенной по верху откосов выемки, или ,в условиях теплого климата, в кюветы по чугунным трубам, заложенными за торцевой стеной.

              3. Нагрузки, действующие на обделку тоннеля

Основными постоянно действующими нагрузками на обделку тоннеля являются:

а) горное давление,

б) гидростатическое давление,

в) собственный вес конструкции

Нормативная величина горного давления определяется с учетам свободообразавания по гипотезе проф. М М. Протодьяконова.

Распределение вертикальной и горизонтальной нагрузок от горного давления можно принимать равномерным, а их интенсивность определять для точек А и Б.

Горное давление при учете сводообразования:

1.              Вертикальное давление кПа,

где h1 — высота свода давления, м;

— удельный вес породы, кН/м.

Высота свода давления    ,

где   — коэффициент крепости породы;

пролег свода давления,

                                                        м,

— угол внутреннего трения породы.

2.Горизонтальное (боковое) давление

                                                                      кПа,

Боковое горное давление облегчает условия статической работы обделки, поэтому при расположении тоннелей в породах с коэффициентом крепости 3 боковое давление можно в запас прочности не учитывать.

В период постройки тоннеля гидростатическое давление отсутствует, если даже имеется большой приток воды из забоя и через неплотности в обделке. По мере герметизации обделки гидростатическое давление возрастает, достигая максимума после завершения строительства. В период эксплуатации тоннеля гидростатическое давление не остается постоянным: оно подвергается сезонным изменениям, снижается вследствие появления течей в случае проходки соседних выработок может снизиться до нулевых значений.