S6300298 (2)

W ogólnym przypadku na obudowę sztolni działają, obok jej ciężaru własnego, następujące obciążenia zewnętrzne:

a)    wewnętrzne ciśnienie wody,

b)    zewnętrzne ciśnienie wody znajdującej się w górotworze,

c)    ciśnienie poziome i pionowe górotworu,

d)    odpór górotworu, będący funkcją sprężystego odkształcenia sztolni pod wpływem wewnętrznego parcia wody.

3.5.4.I. Ciśnienie wewnętrzne wody. Wyznaczenie rozkładu ciśnień w sztolni bezciśnieniowej nie stanowi istotnego problemu (rys. 3-153). W dowolnym punkcie sztolni ciśnienie jest określone znaną zależnością

p=th T/m*

gdzie: y — ciężar objętościowy wody, T/m^ł,

h — głębokość zanurzenia danego punktu w wodzie, m.

Rys. 3-153. Wykres parcia wody w sztolni bezciśnieniowe]

W przekroju poprzecznym sztolni ciśnieniowej wykres ciśnienia jest bardziej złożony. Dla jego sporządzenia konieczne jest ustalenie położenia maksymalnej linii ciśnień w profilu podłużnym sztolni. Wykres ten otrzymuje się na drodze odpowiednich obliczeń ruchu nieustalonego w sztolni, wywołanego nagłym zatrzymaniem, bądź też nagłym uruchomieniem przepływu. Bliższe dane w tym względzie podane są w rozdz. 3.1. Jeżeli w dowolnym przekroju sztolni znane jest położenie linii ciśnień, a jej wzniesienie ponad strop wewnętrzny sztolni

Ona ciśnień    Unio ciśnień

Rys. 3-154. Wykresy parcia wody w sztolni ciśnieniowe): a) od nadciśnienia, b) od ciężaru wody, c) sumaryczny

wynosi hjg, to ciśnienie w dowolnym punkcie leżącym wewnątrz sztolni Jest wówczas równe

(3-127)

gdzie hit> — głębokość zanurzenia danego punktu licząc od klucza stropu obu-

dowy (rys. 3-154).

We wzorze powyższym składnik yh'_w nosi nazwę ciśnienia stałego, a składnik rh_v — ciśnienia zmiennego wywołanego ciężarem wody znajdującej się wewnątrz przekroju sztolni.

3.5.4.2. Ciśnienie zewnętrzne wody. Jeśli górotwór jest nasycony wodą, to wywiera ona ciśnienie na obudowę sztolni. Jeżeli znany Jest poziom wód gruntowych, to sporządzenie wykresu ciśnień nie przedstawia trudności. Dla ułatwienia toku obliczań statycznych dobrze Jest poziom wód gruntowych odnieść do poziomu stropu wyłomu, to Jest do poziomu klucza zewnętrznej ściany obudowy, obciążając go pionowym ciśnieniem słupa wody znajdującego się nad stropem wyłomu. Ciśnienie to Jest równe yh'_t, zaś całkowite ciśnienie działające w dowolnym punkcie zewnętrznej ściany obudowy dane Jest zależnością

(3-128)

gdzie: fi'. — głębokość zanurzenia stropu wyłomu w wodzie gruntowej, m, h, — głębokość wyłomu, liczona od Jego stropu, m.

W danym przypadku wyraz vh'_z oznacza ciśnienie stałe, a wyraz yh, — ciśnienie zmienne wody gruntowej. Wykresy tego ciśnienia przedstawiono na rys. 3-155.

Rys. 3-195. Wykres parcia wody gruntowe} na obudowę sztolni

a — obciążenie zmienne, b — obciążenie stale

3.5.4.3. Ciśnienie górotworu. Ciśnienie to powstaje wskutek wykonania w górotworze wyłomu, jako efekt naruszenia jego struktury. W sąsiedztwie wydrążonej sztolni tworzy się strefa, która pod wpływem własnego ciężaru traci kontakt z pozostałą masą górotworu i swoją masą napiera na obudowę sztolni. Dla określenia wartości tego ciśnienia konieczne jest wyznaczenie powierzchni odłamu (rys. 3-156). W praktyce geotechnicznej powszechnie stosuje się w tym

Rys. 3-150. Unia odłamu nad wyłomem

celu teorię Protodiakonowa (17). Zgodnie z tą teorią linia odłamu wychodzi z najniżej położonego punktu wyłomu przy każdej z dwóch ścian i biegnie ku górze pod kątem 45° — '/** do pionu. Nad stropem wyłomu linia ta biegnie lukiem, osiągając wysokość h_t ponad stropem sztolni. Kliny górotworu zawarte między ścianami wyłomu a linią odłamu tworzą tak zwaną „wolną strefę", która wywołuje ciśnienie czynne na obudowę.

443