Тоннельная обделка "звезда"

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве тоннелей в скальных и мягких грунтах. Тоннельная обделка "Звезда" содержит внешний и внутренние слои. Внешний слой образован конусными поверхностями 1,2,3,4, с вершинами, направленными в противоположные стороны с сопряжением смежных конусов вогнутыми кривыми 5 и образованием прямого угла между их высотами. Кольцевая полость 6 выполнена посередине внешнего слоя. В кольцевой полости 6 размещен внутренний слой 7 с подстилающим слоем 8, жестко скрепленным с внешним слоем. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве тоннелей в скальных и мягких грунтах, а также в сейсмических районах.

Известно устройство, состоящее из внутреннего и наружного слоев, размещенных относительно друг друга с зазором, в котором ее наружный слой выполнен из вмещающих пород, в которых размещены анкеры с выступающими из него концами, а внутренний слой выполнен с каналами, выступающие концы анкеров упруго-податливо соединены с внутренним слоем обделки [1].

Его недостаток: выполнение наружного слоя из вмещающих пород, в которых размещены анкеры с выступающими из него концами, а также выполнением внутреннего слоя с каналами никак не повысить несущую способность обделки. Анкера 5 с упругими опорными устройствами 7 позволяют уменьшить величину сейсмического воздействия. Но ведь несущую способность обделки они не повышают. Для повышения несущей способности обделки нужно увеличить поперечное сечение обледки, либо сконструировать такой арматурный каркас обделки, чтобы он повышал несущую способность (в случае выполнения обделки из железобетона). Других путей повышения несущей способности обделки просто не существует в природе.

Цель изобретения - эффективное снижение тектонических, сейсмических сил, действия любых нагрузок.

Достигается это тем, что в тоннельной обделке "Звезда", включающей грунт, внешний и внутренний слои, с зазором между ними, внешний слой образован конусными поверхностями с вершинами, направленными в противоположные стороны, с сопряжением смежных конусов вогнутыми кривыми, а их высоты образуют прямой угол, при этом посередине внешнего слоя выполнена кольцевая полость, внутри которой размещен внутренний слой с подстилающим слоем, жестко скрепленным с внешним слоем.

На фиг.1 представлено поперечное сечение тоннельной обделки; на фиг.2 - внешний слой.

Тоннельная обделка "Звезда" включает в себя внешний слой, образованный конусными поверхностями 1, 2, 3, 4 с вершинами, направленными в противоположные стороны, вогнутые кривые 5, сопрягающие смежные конусные поверхности, кольцевую полость 6, выполненную посередине внешнего слоя, внутренний слой 7, подстилающий слой 8, жестко скрепленный с внешним слоем, демпферы 9, соединяющие внешний и внутренний слои, скальный (мягкий) грунт 10, тоннель 11, который должен быть вырублен в скальном (мягком) грунте для размещения тоннельной обделки.

Тоннельную обделку "Звезда" сооружают так.

В скальном (мягком) грунте 10 вырубают тоннель 11, в котором обустраивают внешний железобетонный (с жесткой арматурой) слой 1, 2, 3, 4 с кольцевой полостью 6. После этого осуществляют строительство железобетонного подстилающего слоя 8, жестко прикрепляя его к внешнему слою. Затем монтируют внутренний железобетонный (с жесткой арматурой) слой 7. После этого крепят демпферы 9 к внешнему 1 и внутреннему 7 слоям.

Тоннельная обделка "Звезда" работает следующим образом. Пусть на фиг.1 слева направо действует горизонтальная нагрузка. Конусная поверхность 1 воспримет часть нагрузки, а остальная нагрузка будет скользить по ней и передаваться на конусные поверхности 3, 4. От действия горизонтальной нагрузки конусные поверхности 1, 2 будут сжаты, а конусные поверхности 3, 4 будут испытывать изгиб. От нагрузки, действующей на конусные поверхности 3, 4, конусная поверхность 1 будет испытывать растяжение. Значит, конусные поверхности 3, 4 служат разгружающей конструкцией. При действии вертикальной нагрузки разгружающей конструкцией будут служить конусные поверхности 1, 2, т.к. нагрузка сверху будет стремиться сплющить кольцевую полость 6, сделать из нее эллипс с большой горизонтальной полуосью, а конусные поверхности 1, 2 будут препятствовать этому.

Пониженные по величине конусными поверхностями сжимающие и растягивающие усилия будут передаваться внутреннему слою 7 демпферами 9, которые будут поглощать энергию.

Предлагаемое изобретение позволяет свести до минимума действие горизонтальных и вертикальных сил на внутренний слой 7.

Изобретение найдет широкое применение в метрополитенах, в тоннелях.

Формула изобретения

Тоннельная обделка, включающая грунт, внешний и внутренний слои с зазором между ними, отличающаяся тем, что внешний слой образован конусными поверхностями с вершинами, направленными в противоположные стороны, с сопряжением смежных конусов вогнутыми кривыми, а их высоты образуют прямой угол, при этом посередине внешнего слоя выполнена кольцевая полость, внутри которой размещен внутренний слой с подстилающим слоем, жестко скрепленным с внешним слоем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2