BÀI GIẢNG ÁP LỰC ĐẤT ĐÁ VÀ PHÂN LOẠI KHỐI ĐÁ - Người soạn: TS. Trần Tuấn Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BỘ MÔN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ

ÁP LỰC ĐẤT ĐÁ VÀ PHÂN LOẠI KHỐI ĐÁ
(DÙNG CHO SINH VIÊN NGÀNH XDCTN VÀ XDCTN&MỎ)

Người soạn: TS. Trần Tuấn Minh

Hà Nội, 2014
1


Giả thiết áp lực nóc của Protodiakonov và Tsimbarevich

3 a 2 .γ
Qn =
4 f

Chiều cao vòm đá nóc sụp đổ
 90 0 − ϕ 
a + h. tg

 2 
a1
b1 =
=
f
f




90 0 − ϕ 2
3
(
a
+
htg
) − a2 

2a
2
Qn =

.γ
3f 
90 0 − ϕ

(a + htg
)


2

2


Giả thiết áp lực nóc của Bierbaumer và Terzaghi

1 2 2  90 0 − ϕ 
Qcd = γH tg 


2
 2 


H 2  90 0 − ϕ 
Qn = G − 2T = 2aγH 1 − tg 
tgϕ 
 2a  2 


H≤

2a
 90 0 − ϕ 
tgϕ
tg 
 2 
2

0
H

− λtgϕ 
90
− ϕ  1 + sin ϕ
2 a 2 .γ 
2
a
Qn =
=

1 − e
 λ = tg 
2  1 − sin ϕ

λtgϕ 


2a2 γ
Qn =
λtgϕ

3


Giả thiết áp lực sườn

γh 2
G=
cot gα
2
Qcd = Gtg (α − ϕ )
Qcd =

h 2 .γ
cot gα .tg (α − ϕ )
2

qcd1 = γ 1.h1.tg2(450-ϕ1/2)
qcd2 = γ 2.h2.tg2(450-ϕ2/2)

γ tb =

1
(γ 1 . h 1 + γ 2 . h 2 )
h1 + h 2

Qs =

qcd 1+ + qcd 2
h
2

4


Giả thiết áp lực nền của Ximbarevich và sơ đồ tính toán áp lực
cho công trình nằm nghiêng

ϕ 

γ a.cos α + h. tg(450 − ) 
2 

q n = q n .cos α =
f

ϕ


γ a.sin α + h. tg(450 − ). tgα .

2

Tn = q n .sin α = 
f

5


Sơ đồ tính toán áp lực đất đá xung quanh giếng đứng

n
n
ϕ
Z
q SN
= ∑ γ i .hi +( z − ∑ hi )γ n tg 2 (45 0 − n )
 i =1

2
i =1

q

1
SN

n

= ( ∑ γ i . h i ).tg 2 (450 −
i =1

n

ϕn
)
2

2
q SN
= ( ∑ γ i . h i + γ n . h n ).tg 2 ( 450 −
i =1

ϕn
)
2

3
n −1
n −1
ϕ
Z
q SN
= 0,75.∑ γ i .hi + ∑ γ i .hi +( z − ∑ hi )γ n .tg ( 450 − n )


i =1
i=4
i =1
2

6

Sơ đồ tính toán áp lực đất đá lên miệng giếng đứng

7


8


9


Xây dựng vỏ chống giếng đứng

10


Tính toán áp lực đất đá cho các đoạn hầm giao nhau

Việc tính toán áp lực ở khu vực này được tính toán tương tự như công trình nằm
ngang nhưng khẩu độ (chiều rộng) đường hầm được lựa chọn cho đoạn có chiều
rộng lớn nhất (l) như trên hình vẽ
11


Phương pháp đường đặc tính khối đá

Carranza-Torres và Fairhurst (2000)
Kψ − 1

u rpl 2Grm
2  R pl

=
+
R σ 0 − picr Kψ + 1 Kψ + 1  R





Kψ +1

 R pl 
1 − 2v


+
ln
4 S 0 − Pi cr  R 

(

2

)

 1 − 2v

Pi cr

R
1 − v Kψ − 1
1
 ( Kψ + 1) ln pl
−
+
cr
2
cr
2 ( Kψ + 1) S 0 − Pi  
 Kψ + 1 S 0 − Pi
 R


  R pl
 − 
  R





Kψ +1


+ 1


12

13


14


15


16


Sơ đồ tính toán áp lực cho đường hầm gần mặt đất

17


Sơ đồ tính toán và phân bố áp lực đường hầm đặt gần mặt đất dưới
các công trình xây dựng của Houska

18


Sơ đồ tính toán áp lực đường hầm đặt gần mặt đất theo Terzaghi

19


Phân bố áp lực xung quanh đường hầm dạng elip và phân bố nội lực

xung quanh đường hầm dạng tròn

20


Áp lực đất đá cho khu vực lò chợ khai thác

Các giả thiết áp lực đất đá cơ bản, liên quan đến các mỏ khai thác than hầm lò
a - Vòm áp lực của M.M.Prôtôđiakônốp; b - bản dầm và nhiều dầm V.D. Slesareva; c – bán
kính tròn của địa tầng K.V. Rupenhây; d - giả thiết tróc vỡ sập đổ của V.Lanbassa; đ - kết quả
khối sập đổ PNIUI; e – các khối sập đổ cao G.N.Kuznestoba.
21


Phân bố áp lực với dịch chuyển của đất đá địa tầng

Chiều dài đoạn sập đổ tự nhiên theo A.A. Borisov
Trong đó ξ - hệ số khả năng sập đổ của lò
chợ (lò chợ sập đổ liên tiếp) với đất đá thông
thường ξ = 0,7 – 0,9;
α - góc nghiêng của lớp địa tầng, độ
σp - độ bền giới hạn kéo của đất đá nóc lò,
22
thực tế: σ = 0,1λσ
p

n


Phân bố áp lực trong lò chợ và

sơ đồ tính toán

23


PHÂN LOẠI KHỐI ĐÁ

- ChÊt lîng khèi ®¸ ph©n lo¹i theo RQD

Chu tr×nh x¸c ®Þnh vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ chÊt lîng
khèi ®¸ RQD theo Deere et al. , 1998.

24


25