НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКРЕПЛЕННЫХ СЛОИСТЫМИ ОБДЕЛКАМИ ТОННЕЛЕЙ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ ТРАНСПОРТНЫХ НАГРУЗОК
Аннотация
На основе аналитического решения задач о действии равномерно движущейся транспортной нагрузки на трехслойную или двухслойную круговую цилиндрическую оболочку в упругом полупространстве проведен сравнительный анализ напряженно-деформированных состояний породного массива в окрестности круговых тоннелей мелкого заложения при различных конструкциях их обделки (трехслойной и двухслойной), по внутренней поверхности которых движется транспортная нагрузка. Внутренним слоем трехслойной обделки является толстостенная упругая оболочка (заполнитель), а внешние слои (обшивка) представляют собой тонкостенные упругие оболочки одинаковой толщины. Двухслойная обделка конструктивно отличается от рассматриваемой трехслойной обделки отсутствием внутреннего слоя обшивки.
Для описания движения полупространства и внутреннего слоя оболочки используются динамические уравнения теории упругости в потенциалах Ламе. Колебания наружных слоев оболочки описываются классическими уравнениями теории тонких оболочек. Уравнения представляются в подвижной системе координат. Контакт между оболочкой и массивом полагается либо жестким, либо скользящим. Контакт между слоями оболочки полагается жестким.
Для решения задачи используется метод неполного разделения переменных. Решение для потенциалов представлено в виде суперпозиции рядов Фурье – Бесселя и контурных интегралов типа Фурье. Далее используется метод разложения потенциалов на плоские волны, которые разлагаются в ряды по цилиндрическим функциям. Решение получено для случая, когда скорость движения нагрузки меньше ее критических скоростей.
Результаты расчетов представлены для тоннелей, подкрепленных стальными оболочками с бетонным наполнителем, в породном массиве при разной глубине заложения. Анализ проведен для осесимметричных транспортных нагрузок при разных скоростях их движения. Из анализа результатов расчетов следует, что применение трехслойной обделки в качестве ограждающей конструкции намного снижает динамическое воздействие транспортной нагрузки на породный массив в окрестности тоннеля и дневную поверхность вдоль его трассы.
