Контрольная работа по "Строительству"

Содержание

Содержание 1

Задача 1 2

Задача 2 4

Библиографический список 10

 

Задача 1

Выбрать возможные специальные  способы строительства вертикального  ствола, если он должен пересекать на глубине  Н₁ = 700 м от поверхности земли неустойчивые или водоносные породы мощностью h₁= 50 м.  Тип неустойчивых пород – песчаник. Тип пород ниже водоносного горизонта – сланцы. Крепь ствола – бетонная.

При проходке ствола в приведенных  выше геологических условиях возможно применение способа возведения «стены в грунте» буровым способом.

Сущность  этого способа состоит в том, что в грунте сначала возводят из монолитного бетона (железобетона) или сборных железобетонных элементов  конструкции ограждающих стен подземного сооружения, а затем под их защитой  разрабатывают грунтовое ядро, устраивают днище и строят внутренние конструкции. Обычно ограждающие стены выполняют роль и фундамента (опоры) подземного сооружения.

В отечественной практике применяют  два типа стен, возводимых способом «стена в грунте»: свайные — образуемые из сплошного ряда вертикальных буронабивных свай и траншейные — образуемые сплошной стеной из монолитного, бетона (железобетона) или сборных железобетонных панелей.

В зависимости от свойств грунта и его влажности применяют два вида возведения стен способом «стена в грунте» — мокрый и сухой. Мокрым способом возводят стены подземных сооружений в водонасыщенных неустойчивых грунтах, обычно требующих закрепления стенок траншеи от обрушения грунта в "процессе его разработки, а также при укладке бетонной смеси. Траншею в процессе ее разработки и возведения стен заполняют глинистым раствором, предотвращающим обрушение грунта. Это позволяет отказаться от выполнения таких работ, как забивка шпунта, водопонижение и замораживание.

При возведении стен в маловлажных  устойчивых грунтах применяют сухой  способ, при котором не требуется  глинистый раствор. При мокром способе  существенное влияние на ведение  и качество работ оказывает технологическая  характеристика глинистого раствора —  его способность кольматировать, т. е. отлагать на поверхности и в порах грунта принесенные частицы глины, образуя на ней практически водонепроницаемую пленку  толщиной 2...5 мм. Такие свойства присущи бентонитовым глинам Кавказских место рождений.

Свайные стены возводят последовательным бурением и бетонированием свай. При  этом работы ведут насухо в малоувлажненных  устойчивых грунтах или с применением  глинистого раствора в водонасыщенных неустойчивых грунтах.

Схема строительства подземной  части сооружения методом «стена в грунте» 
1 - форшахта; 2 - разработка фунта в траншейных захватках; 3 – установка армокаркаса; 4 - бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ); 5 - устройство обвязочного пояса по периметру; 6 - готовая стена; 7 - глинистый раствор 

 

Задача 2

Ствол диаметром в проходке () на глубине Н₁ от поверхности земли пересекает слабые неустойчивые породы мощностью h₂ с коэффициентом горизонтального распора А₂, пористостью n₂ и плотностью γ₂. Ниже неустойчивых пород залегают глины с пористостью n₃ и плотностью γ₃. Плотность и пористость пород выше неустойчивых соответственно n₁ и γ₁.

Ствол предполагается пройти способом искусственного замораживания. Средняя температура замороженных пород t_ср = -12°С, естественная температура пород и воды t_е. Наружный диаметр замораживающих труб d = 146 мм.

Определить продолжительность  активного замораживания (в сутках).

Дано:

 – 8,3 м;

Н₁ – 15 м;

А₂ – 0,64 м;

h₂ – 40 м;

n₂ – 48%;

γ₂ -17 кН/м³;

n₃ – 17%;

γ₃ - 22 кН/м³;

n₁ – 24%;

γ₁ - 20 кН/м³;

t_ср = -12°С;

t_е - 12°С;

d = 146 мм;

ϭ_сж = 9МПа.

1. Глубина замораживания пород принимается равной глубине замораживающих скважин, которые должны пересечь неустойчивые породы и заглубиться в залегающие ниже них водоупорные породы. Величина заглубления в водоупорный слой пород зависит от глубины замораживания:

- до 40 м, заглубление скважин  в пласт водоупорной горной  породы производится на 2 – 5 м;

- более 40 м, заглубление производится  на 5 – 10 м.

2. В нашем случае глубина замораживания равна: .
3. Принимаем заглубление в водоупорный пласт – 5 м.
4. Толщину ледопородного цилиндра определяем по формуле Ляме:

 

 

 

где: – коэффициент запаса, принимаемый равным 2 ÷ 5; Р – давление горных пород на ледопородный цилиндр, МПа.

 

 

 

 

 

5. Диаметр окружности расположения замораживающих скважин определяем по следующей  формуле:

 

где: a – допустимое отклонение скважины от вертикали, м;

В соответствии со СНиП максимальное отклонение скважины от вертикали:

 

где: Н – глубина замораживающей скважины, м.

Отклонение замораживающей скважины от вертикали в сторону  ствола более 0,6 м не допускается.

 

 

Зная диаметр окружности расположения замораживающих скважин, можно определить их число:

 

где: l – расстояние между устьями замораживающих скважин, принимаемое в пределах 1,1 ÷ 1,3 м.

 

6. При расчете объемов замораживания  сначала определяем частные объемы ледопородного цилиндра для каждого пласта пород отдельно.

 

Объем воды заключенный в каждом пласте породы.

 

Объем скелета горных пород в  пластах.

 

где: F – площадь поперечного сечения ледопородного цилиндра, м².

 

где: – диаметр ледопородного цилиндра, создаваемого каждой колонкой.

 

 

 

 

 

 

При определении  объемов воды предполагается, что  поры в породах полностью ею заполнены.

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность скелета горной породы n - го пласта:

 

где: n – пористость (в долях единицы) горной породы n – го пласта.

 

 

 

Средняя плотность скелета горных пород, подлежащих замораживанию.

 

7. Общее количество холода, необходимое  для образования ледопородного цилиндра, рассчитываем по следующей формуле.

 

где: – количество холода, необходимое для охлаждения воды от естественной температуры l_e до 0°С, кДж

 

 

где: – удельная теплоемкость воды,

 – количество холода, затрачиваемого  на ледообразование при 0°С, кДж.

 

r – скрытая теплота ледообразования, равная для воды 330 кДж/кг.

 – затраты холода, на охлаждение льда от 0°С до заданной средней температуры замораживания t_ср, кДж.

 

 

 – удельная теплоемкость льда, .

 – количество холода, необходимое для охлаждения скелета горной породы от естественной температуры до заданной, кДж.

 

 

где: – удельная теплоемкость породного скелета,

 

 

 

 

 

8. Продолжительность активного замораживания.

Боковую поверхность труб вычисляем  по формуле.

 

Количество тепла, которое могут  отнять замораживающие трубы в час.

 

где: – интенсивность теплопередачи от пород и воды к рассолу, движущемуся по замораживающим колонкам. Опытным путем установлено, что при обычно применяемых параметрах = 950 ÷ 1050 кДж/ч.

 

 

Время необходимое для образования  ледопородного цилиндра вокруг ствола, в сутках.

 

где: – количество тепла, идущего на охлаждение пород, окружающих ледопородный цилиндр, кДж.

 

где: - теплоприток к 1 м² поверхности ледопородного цилиндра, принимаемый по данным практики 16 ÷ 24 кДж/(м³ч)при естественной температуре породы 10 ÷ 12°С.

         

 

Установка для замораживания грунтов:  
а — схема циркуляции раствора; б — схема замораживающей станции; в — конструкция замораживающей колонки; 1 — рассольный бак; 2 — обратный рассолопровод; 3 — термометр; 4 — водомер; 5 — манометр; 6 — коллекторное кольцо; 7 — отводящая труба; 5 — замораживающие колонки; 9 — питающая труба; 10 — кран; 11 — распределительный рассолопровод; 12 — прямой рассолопровод; 13 — насос; 14 — конденсатор; 15 — аммиачный компрессор; 16 — испаритель; 17 — регулирующий вентиль; 18 — головка замораживающей колонки. 

Библиографический список

1. Насонов И.Д., Ресин В.И., Шуплик М.Н., Федюкин В.А. Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства: Учебник для вузов. 3-у изд. Перераб. И доп. – М.: Издательство Академии горных наук, 1998г.
2. Насонов И.Д., Ресин В.И., Шуплик М.Н. Технология строительства горных предприятий. Специальные способы строительства: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1990г.
3. Шахтное и подземное строительство: Учебник для вузов: В 2т./ Ш11 Б.А. Картозия, М.Н. Шуплик, Б.И. Федунец и др. – М.: Издательство Академии горных наук, 1999. – Т,II.
4. Насонов И.Д., Шуплик М.Н., Федюкин В.А. Технология строительства подземных сооружений: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1983. – Ч.  II, III.
5. Строительство подземных сооружений: Справочник / Под ред. М.Н. Шуплик. – М.: Недра, 1990.
6. Калмыков Е.П. Тампонирование горных пород при сооружении вертикальных стволов. М.: Недра, 1979. 280 с.