Защита пути от камнепадов на участке ВСЖД Тайшет-Нижнеудинск перегон камышет-УК 4637 КМ

,

(4.6)

где ε – коэффициент, определяемый в зависимости от крутизны склона (откоса) α^ск, по таблице 1 приложения 11 Руководства [21], при α^ск=33° и обеспеченности ρ=0,5% , ε=1,86.

Н_ск – высота падения обломков скального грунта, Н_ск=20 м;

η – коэффициент, принимаемый при оголенных от растительности склонах η =1,1.

Расчетная траектория движения падающих скальных обломков определяется по методике Н.М. Ройнишвили (по приложению 14 Руководства [21]). По траектории движения обломков, исходя из условия исключения возможности перелета и выскакивания скальных обломков, падающих со склона, определяются места установки заборов и их высота.

Схема расчетной траектории движения обломков скальных грунтов и ее основные геометрические элементы показаны на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 –  Схема расчета на перелет

 

По формуле (4.6) расчетная скорость падения скального обломка

м/с.

Уравнение расчетной траектории принимается следующего вида

,

(4.7)

где g – ускорение силы тяжести, м/с²;

v_p – расчетная скорость, м/с;

β_ОТ – угол отражения обломка скальных грунтов от склона при последнем его скачке перед сооружением, по формуле (4.8)

.

(4.8)

.

Полная длина  скачка определяется по формуле

.

(4.9)

 м.

Абсцисса точки наибольшего возвышения траектории скачка над поверхностью склона

.

(4.10)

 м.

Наибольшая  дальность падения  определяется по формуле

м.

(4.11)

Наибольшее возвышение траектории скачка над поверхностью склона

.

(4.12)

м.

 

Верх сооружения заборного типа находится по формуле

,

(4.13)

где –технический запас, м.

м.

Полученные  по этим данным габаритные размеры  улавливающих сооружений проверяем на возможность выскакивания обломка породы, скатившегося на дно улавливающей пазухи при неоднократном отскакивании в точках М₁, М₂, М₃.

По графикам Г.5а и Г.5б  в приложении Г, Технических указаний [22] определяем высоту набега камня на  улавливающее сооружение H_5a=0,35 м, H_5б=0,27 м. Из двух значений выбираем наибольшее и рассчитываем глубину улавливающей пазухи

,

(4.14)

где –технический запас, м.

м.

За окончательное расчетное значение высоты забора, исходя из вышеприведенных расчетов, будет принята высота h=3,85 м.

Рисунок 4.7 –  Схема расчета на выскакивание

После того, как  определена расчетная высота, необходимо произвести динамический расчет силового воздействия скального обломка, определяющий прочность и устойчивость сетчатого барьера.

Рисунок 4.8 –  Схема к расчету барьера

 

Произведем  динамический расчет на силовое воздействие  скального обломка сетчатого барьера с полотнами из сетки двойного кручения [22].

Расчетная длина  секции L принимается равной 5м, скорость взаимодействия скального обломка с барьером – 9,15 м/с, масса скального обломка 1,31 т.

Задаемся деформацией  удлинения сетки барьера ε_разр, деформацией при которой происходит разрыв проволоки (ячейки) сетки барьера при ее удлинении ε_разр=0,071 и определяем допускаемую деформацию удлинения

ε1= εразр·0,7.

(4.15)

ε₁= 0,071·0,7=0,0497.

Определяем  стрелу прогиба сетки при растяжении по формуле

.

(4.16)

 м.

Определяем  коэффициент динамики μ_д при известной скорости взаимодействия скального обломка с сеткой барьера v=9,15 м/с

.

(4.17)

.

Определим силу удара при известном весе скального обломка Q=1310 кгс

.

(4.18)

кгс.

Определяем  возникающее усилие N_д в проволоке сетки

.

(4.19)

.

Сравним растягивающее  усилие с допускаемым усилием  на разрыв проволоки (ячейки) по следующему выражению

.

(4.20)

 

Таблица 4.4 –  Характеристика прочности сетки  с шестигранными       звеньями из стальной проволоки двойного кручения (по ТУ 1998)

Звено размером, см	Предел прочности, кгс
	Проволока диаметром, мм
	2,00	2,20	2,40	2,70	3,00
1	2	3	4	5	6
8*10	-	-	3467	4385	5405

 

;

.

Как видно из выражения сравнения динамической силы с допускаемым усилием на разрыв сетки для полученной динамической силы 3074,46 кгс требуется проволока диаметром 2,4 мм.

 

 

4.6.2 Расчет удерживающей  сетчатой конструкции из сетки двойного    кручения

 

Конструкция защитного  покрытия представляет собой сетку, покрывающую поверхность откоса или склона, которая с помощью тросов навешивается на несущие верхние анкера и прикрепляется монтажными анкерами к откосу.

При небольших  объемах обломков (продуктов выветривания пород) до 0,1 м³ на м² сетчатые покрытия выполняются из оцинкованных стальных сеток двойного кручения с шестиугольными ячейками с размером ячеек 80×100 мм, диаметром проволоки 3 мм и весом 1,78 кг/м² (изготавливаются по ТУ 14-178-351-98).

 Покрытия  выполняются из полотен оцинкованной  сетки двойного кручения стандартной ширины 4 м и длиной сетки в рулоне от 25 до 100 м. Предел прочности сетки 53 кН/м.

Примем следующую  конструкцию сетчатого покрытия: вверху и внизу сетки пропускаются контурные стальные канаты, сетка с помощью анкерных стальных канатов навешивается на несущие анкера, при этом в нижней части сетка висит свободно, не доходя до поверхности земли 0,5–2,0 м. К поверхности сетка крепится монтажными анкерами.

Для образования  единого покрытия полотна сетки  между собой соединяются одним из следующих способов: сплошным плетением, скобками или скрутками.

Несущие анкера выполняются из арматуры периодического профиля диаметром 10–40 мм. Расстояние между анкерами принимается равным 1,5–2,0 м. Несущие анкера располагаются на расстоянии не менее 2 м за верхней бровкой откоса. Конструкцию анкера принимают с учетом физико-механических характеристик грунта и геоморфологических условий местности. В скальных грунтах анкера вставляются в скважины, которые выполняются шпуровым способом с закреплением их цементным раствором или приклеиванием с помощью специальных клеев.

К несущим анкерам сеть крепится с помощью оцинкованных канатов диаметром 16 мм. Для более плотной обтяжки склона сетью, с шагом 4 м вдоль склона, на монтажных анкерах монтируются прижимные вертикальные канаты диаметром 8 мм [22].

Монтажные анкеры размещаются исходя из условия обеспечения максимального прилегания сетки к откосу и назначаются конструктивно. Диаметр их можно принимать равным 10-20 мм. Расстояние между анкерами не должно превышать 2 м, а глубина их заделки должна быть не менее 0,4-0,5 м. Они должны выступать над поверхностью откоса на 4-5 см [21].

Расчет удерживающей сетчатой конструкции сводится к  расчету несущей способности  несущего анкера. Нагрузки и усилия на анкер определяются по формуле

,

(4.21)

где – коэффициент запаса ;

 – горизонтальная сила  от веса сетки двойного кручения.

Удерживающий  анкер рассчитывается на нагрузку приходящуюся от веса полотна сетки двойного кручения шириной 4 м, длиной в зависимости  от высоты откоса. Усилия действующие на анкера от веса сетки показаны на рисунке 4.9. При этом вес сетки принимается из расчета 1,78 кг/м² площади. Полотно сетки двойного кручения  35м·4м площадью

35·4=140 м², имеет вес

1,78·140=249,2 кг.

На 3 анкера действует  нагрузка от двух полотен

2·249,2=498,4 кг, следовательно  на один анкер приходится 

498,4/3=166,3 кг.

С учетом повышающего  коэффициента

Р=1,3·166,3=216 кг.

При расчете  прочности несущих анкеров исходят  из следующих предпосылок:

- основная нагрузка  на каждый анкер приложена на уровне поверхности массива (склона), в котором он закреплен;

- расчетная  нагрузка определяется исходя  из предположения, что защитное покрытие на всей высоте откоса удерживается лишь несущими анкерами, монтажные анкеры не выполняют каких-либо удерживающих покрытие функций;

- несущий анкер  работает как одиночная свая  при воздействии горизонтальной нагрузки.

Расчетная схема  работы несущего анкера приведена на рисунке 4.10.

Рисунок 4.9 –  Распределение усилий от сетки двойного кручения

Рисунок 4.10 – Схема к расчету анкера

 

Усилие, передающееся на анкер R₁, определяется по формуле

,

(4.22)

где α₀ – угол наклона защищаемого откоса, град;

n_с, n, К_н – соответственно коэффициенты сочетания нагрузок, перегрузки и надежности принимаемые по Руководству [21], n_с=1, n=1,1, К_н =1,25;

т - коэффициент условий работы, принимаемый т =0,95.

Расчет на изгиб  производится в соответствии со СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» по формуле

,

(4.23)

где М – расчетный изгибающий момент, кН^.м;

W – момент сопротивления рассматриваемого сечения анкера, нетто, м³;

R_изг – расчетное сопротивление материала анкера изгибу, кН·см² (берется в соответствии СНиП II-23-81).

Расчетный изгибающий момент

,

(4.24)

где z' – плечо (глубина, считая от поверхности массива, на которой может происходить изгиб анкера), м.

Для практических расчетов 

z' = (0,10 ÷ 0,30)·zo,

(4.25)

где z₀ – общая глубина погружения (заделки) анкера, примем z₀= 1 м.