JP6938555B2 - Support for stabilizing underground cavities, especially tunnels and wellheads - Google Patents
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Description
本発明の目的は、地下空洞を安定させるための役割を果たす装置に関する。装置は、低強度の弱い岩石に使用され、可能であれば、より過負荷の状態で配置されることが好ましい。そのような場合において、押し出し現象は、大きな変形を引き起こしたり、岩石の圧力が支持要素に対して高くなったりすることがある。 An object of the present invention relates to a device that serves to stabilize an underground cavity. The device is used for low-strength, weak rocks and is preferably placed in a more overloaded condition if possible. In such cases, the extrusion phenomenon may cause large deformations or increase the pressure of the rock against the supporting elements.
地下構造に使用される既知の手法(トンネル、坑道、地下空洞など)は、ライニングを使用して、つまり、鋼アーチ、吹付けコンクリート、アンカー、既製コンクリート要素などの支持手段を使用して、掘削した空洞を安定させる。押し出しがある岩石に掘削した空洞の形状は、狭くなりがちである。これをライニングおよび他の既知の支持手段で妨げることは、結果としてそれらに多くの圧力が作用することになる。しかし、岩石を制御された方法で変形させると、圧力は減少する。 Known techniques used for underground structures (tunnels, tunnels, underground cavities, etc.) are excavated using linings, that is, using supporting means such as steel arches, sprayed concrete, anchors, ready-made concrete elements, etc. Stabilize the hollow cavity. The shape of cavities excavated in extruded rock tends to be narrow. Interfering with this with linings and other known supporting means will result in a lot of pressure acting on them. However, when the rock is deformed in a controlled manner, the pressure decreases.
周囲の岩石の支持部などの変形を可能にするさまざまな解決方法が地下エンジニアリングにおいて既知である。2つのフランジと1つのウェブから構成されるI形梁は、H形梁としても知られるものであるが、これに対する解決策を下記非特許文献1で提案した。 Various solutions are known in underground engineering that allow deformation of surrounding rock supports and the like. The I-shaped beam composed of two flanges and one web is also known as an H-shaped beam, and a solution to this is proposed in Non-Patent Document 1 below.
各「鋼アーチ」は、支持部品として機能する少なくとも2つの部分を含み、その間には、収縮すきまが存在する。2つの部分は、摩擦接続を確実にする帯で互いに接続される。トンネルを取り囲む岩石が変形する間、この支持構造は、変形する機能を有するものの、岩石を支持する小さい効果を及ぼすことができるに過ぎない。 Each "steel arch" contains at least two parts that act as support parts, with a shrinkage gap between them. The two parts are connected to each other with a band that ensures a frictional connection. While the rock surrounding the tunnel is deformed, this support structure has the function of deforming, but can only exert a small effect of supporting the rock.
本発明により解決するべき課題は、地下空洞、特に、トンネルおよび坑口で使用されるアーチ状の支持梁からなる支持装置であって、特に、従来技術の少なくとも1つ以上の問題点、具体的には、上で詳述した支持装置の問題点を、岩石が大きく変形する場合や岩石の圧力が大きい場合であっても解消することにより、確実な支持を保証するのに適した支持装置を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is a support device consisting of an arched support beam used in an underground cavity, particularly a tunnel and a wellhead, and in particular, at least one or more problems of the prior art, specifically. Provides a support device suitable for guaranteeing reliable support by solving the problems of the support device detailed above even when the rock is greatly deformed or the pressure of the rock is large. It is to be.
本発明の基になる認識は、実質的な変形機能を有する高強度の圧縮体が、アーチ状の支持梁の2つの梁要素の間に配置されると、所望の変形が起こることに加えて、支持部が、動きに対して、一般的な要件に基づき調整され得ることができる大きな耐性を確保できる点である。 The underlying perception of the present invention is that when a high-strength compressor with substantial deformation function is placed between two beam elements of an arched support beam, the desired deformation occurs in addition to that. The point is that the support can ensure a great deal of resistance to movement, which can be adjusted based on general requirements.
この認識に基づき、設定された課題は、請求項1と請求項17に規定される装置を含む本発明により解決された。
Based on this recognition, the problems set have been solved by the present invention, including the devices defined in
本発明の課題は、地下空洞、特に鉱山入口および同様の構造物をも安定させるための支持装置に関する。 An object of the present invention relates to a support device for stabilizing underground cavities, especially mine entrances and similar structures.
支持装置の好ましい実施形態は、サブクレームに定義される。 Preferred embodiments of the support device are defined in the subclaim.
さらに、本発明の詳細は、添付の図面に基づいて説明され、それには装置の好ましい実施形態が含まれる。 Further, the details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, including preferred embodiments of the device.
本発明は、地下空洞、特に、トンネルを安定させるための支持装置に関する。支持装置は、少なくとも1つの第1支持梁および少なくとも1つの圧縮体を有する。圧縮体は、支持梁が荷重状態で移動可能に配置される。圧縮体は、高強度で、強力かつ永久的な変形機能を有する材料から作られる。 The present invention relates to support devices for stabilizing underground cavities, especially tunnels. The support device has at least one first support beam and at least one compression body. The compressed body is arranged so that the support beam can move under load. The compressed material is made of a material that has high strength, strong and permanent deformation function.
高強度とは、少なくとも235N/mm^2、好ましくは少なくとも355N/mm^2の降伏強度を意味する。 High strength means a yield strength of at least 235 N / mm ^ 2, preferably at least 355 N / mm ^ 2.
強力かつ永久的な変形機能とは、降伏対引張比が少なくとも1.05、好ましくは、降伏対引張比が少なくとも1.08であることを意味する。降伏対引張比は、降伏強度と最大引張強度との比である。 The strong and permanent deformation function means that the yield to tensile ratio is at least 1.05, preferably the yield to tensile ratio is at least 1.08. Yield to tensile strength is the ratio of yield strength to maximum tensile strength.
このような圧縮体により、支持梁を非荷重状態の特定の位置に配置させ、空洞の仮想断面が減少するように支持梁を圧縮体の方向へ移動させることが可能になる。 Such a compressed body makes it possible to place the support beam at a specific position in the unloaded state and move the support beam toward the compressed body so as to reduce the virtual cross section of the cavity.
支持装置は、少なくとも1つの第2支持梁を含んでもよい。支持梁は、アーチ状の梁要素によって形成される。アーチ状の梁要素は、荷重状態で互いに近づくように移動可能である。圧縮体は、アーチ状の梁要素の間に配置される。 The support device may include at least one second support beam. Support beams are formed by arched beam elements. The arched beam elements can move closer to each other under load. The compressor is placed between the arched beam elements.
このような構成により、非荷重状態ではアーチ状の梁要素の間に距離を保つことができ、荷重状態では、変形されてもよい。変形により、アーチ状の梁要素がその位置を変更することができ、互いに相対的に移動することができるため、トンネルの仮想断面が減少する。 With such a configuration, a distance can be maintained between the arched beam elements in the unloaded state and may be deformed in the loaded state. The deformation reduces the virtual cross section of the tunnel because the arched beam elements can be repositioned and moved relative to each other.
代替的な実施形態において、地下空洞、特に鉱山入口を安定させるための支持装置は、少なくとも1つの第2支持梁を有する。第1支持梁および第2支持梁は、地下空洞の側壁中または側壁上に固定され、互いに実質的に平行に配置されることが好ましい。少なくとも1つの圧縮体は、地下空洞の地面および第1支持梁の間、または、第1支持梁および支持装置のルーフもしくはルーフ要素の間に配置される。支持装置は、地下空洞の地面および第2支持梁の間、または支持梁および支持装置のルーフもしくはルーフ要素の間に配置される第2の圧縮体を含むことが好ましい。例えば、支持梁の下および地下ならびに支持梁およびルーフの間など、第1支持梁に配置される1つ以上の圧縮体を有することもまた可能である。 In an alternative embodiment, the support device for stabilizing the underground cavity, especially the mine entrance, has at least one second support beam. It is preferable that the first support beam and the second support beam are fixed in or on the side wall of the underground cavity and arranged substantially parallel to each other. At least one compressor is placed between the ground of the underground cavity and the first support beam, or between the roof or roof element of the first support beam and support device. The support device preferably includes a second compressor placed between the ground of the underground cavity and the second support beam, or between the support beam and the roof or roof element of the support device. It is also possible to have one or more compresses placed on the first support beam, for example under and below the support beam and between the support beam and the roof.
これによりルーフを低くすることができ、岩石の圧力がかかる場合、第1支持梁および第2支持梁の上に配置されてもよい。 This allows the roof to be lowered and may be placed on top of the first and second support beams when rock pressure is applied.
圧縮体は、パイプを含んでもよい。 The compressed material may include a pipe.
パイプ形状は、圧縮要素の好ましい形状である。パイプの内部の空間により、パイプが変形しそれにより支持梁が移動するための非常に大きい空間容量を得ることができる。 The pipe shape is the preferred shape of the compression element. The space inside the pipe allows the pipe to be deformed, thereby providing a very large space capacity for the support beams to move.
パイプは円形断面を有してもよい。 The pipe may have a circular cross section.
円形断面により、支持装置の製造が容易になる。さらに、円形断面を有するパイプは、いくつかの異なる寸法で予め製造されたものが利用可能である。 The circular cross section facilitates the manufacture of the support device. In addition, pipes with a circular cross section are available pre-made in several different dimensions.
パイプは、好ましくは湾曲した角を有する、直角の矩形断面を有してもよい。 The pipe may have a right-angled rectangular cross section, preferably with curved corners.
このようなパイプにより、変形プロセスの最中、特定の力を進行させることができる。 Such pipes allow a particular force to be carried during the deformation process.
矩形のパイプが使用される場合、支持梁の長手方向に平行であるパイプの側面が、その中間域で内側に湾曲する。 When a rectangular pipe is used, the sides of the pipe, which are parallel to the longitudinal direction of the support beam, bend inward in the middle region.
変形プロセスの最中、特定の力が進行する。 During the transformation process, certain forces develop.
パイプの壁厚は、円形パイプの円形断面パイプの直径の0.05から0.15倍、および矩形断面パイプの直角矩形断面を有するパイプの梁方向の側面の長さの0.05から0.15倍の範囲で選択することができる。 The wall thickness of the pipe is 0.05 to 0.15 times the diameter of the circular section pipe of the circular pipe, and 0.05 to 0. It can be selected in a range of 15 times.
これにより、非変形状態で安定し、非常に大きい変形を可能にし、よって支持梁の非常に大きい動きを可能にする支持装置が実現される。 This results in a support device that is stable in the non-deformed state, allows for very large deformations, and thus allows for very large movements of the support beams.
パイプは、水平な荷重プレートの間に固定され、支持梁の長手方向に垂直であることが好ましい。 The pipes are preferably fixed between horizontal load plates and perpendicular to the longitudinal direction of the support beams.
これには、力がパイプ内の特定の方向に導入される利点がある。 This has the advantage that the force is introduced in a particular direction within the pipe.
支持梁の端部は、支持梁の端部を塞ぐ面板を備えてもよい。荷重プレートは、面板に固定されてもよい。 The end portion of the support beam may be provided with a face plate that closes the end portion of the support beam. The load plate may be fixed to the face plate.
したがって、支持梁と圧縮体との間のインターフェイスが設けられる。 Therefore, an interface between the support beam and the compressor is provided.
代替的な実施形態において、パイプは、支持梁の端部を塞ぐ面板に直接固定される。 In an alternative embodiment, the pipe is fixed directly to the face plate that closes the end of the support beam.
これには、支持装置は単一要素として設けてもよいという利点がある。 This has the advantage that the support device may be provided as a single element.
円形断面パイプが使用される場合、円形断面パイプは、平坦面に沿って荷重プレートに固定することができる。 When a circular cross-section pipe is used, the circular cross-section pipe can be fixed to the load plate along a flat surface.
円形断面パイプに特定の第1位置が設けられる。円形断面パイプへ加えられる力を特定することができる。 A specific first position is provided on the circular cross-section pipe. The force applied to the circular cross-section pipe can be identified.
代替的な実施形態において、円形断面パイプが使用される場合、円形断面パイプは、荷重プレートの曲面に沿って荷重プレートに固定することができる。 In an alternative embodiment, when a circular cross-section pipe is used, the circular cross-section pipe can be fixed to the load plate along the curved surface of the load plate.
円形断面パイプに特定の第1の位置が設けられる。円形断面パイプは、特定の位置に保持される。 A specific first position is provided on the circular cross-section pipe. The circular cross-section pipe is held in a specific position.
追加的に、または、代替的には、円形断面パイプを荷重する荷重プレートは、前記パイプの長手方向の幾何学的中心面から間隔をあけて両側に、パイプの外面と接触する突出部分を有することができる。 Additional or alternative, the load plate loading the circular cross-section pipe has protrusions on both sides, spaced apart from the longitudinal geometric center plane of the pipe, that come into contact with the outer surface of the pipe. be able to.
円形断面パイプに特定の第1の位置が設けられる。円形断面パイプは、この特定の位置に保持される。円形断面パイプへ加えられる力を特定することができる。 A specific first position is provided on the circular cross-section pipe. The circular cross-section pipe is held in this particular position. The force applied to the circular cross-section pipe can be identified.
突出部分は、くさび形でもよい。 The protruding portion may be wedge-shaped.
円形断面パイプへ加えられる力を特定することができる。 The force applied to the circular cross-section pipe can be identified.
突出部分は、半球形であってもよい。 The protruding portion may be hemispherical.
円形断面パイプへ加えられる力を特定することができる。 The force applied to the circular cross-section pipe can be identified.
突出部分の特定の形状は、それぞれの場合で、圧縮体の変形に対して影響を及ぼす。
したがって、所望の変形のためには、突出部分を個別に調整することができる。
The particular shape of the overhang affects the deformation of the compressed body in each case.
Therefore, the overhangs can be adjusted individually for the desired deformation.
圧縮体の材料は、鋼であってもよく、E355品質の鋼が好ましい。 The material of the compressed body may be steel, and E355 quality steel is preferable.
鋼は安価で、さまざまな品質のものが利用可能である。E355鋼は、通常、管を製造するのに使用される、好ましい鋼である。したがって、管は、予め製造された部品として利用可能である。 Steel is inexpensive and is available in a variety of qualities. E355 steel is the preferred steel commonly used to make pipes. Therefore, the tube can be used as a pre-manufactured part.
支持梁は、鋼の、H形梁としても知られる、I形梁、または、好ましくは円形断面を有する鋼管であってもよい。 The support beam may be a steel, I-shaped beam, also known as an H-shaped beam, or a steel pipe preferably having a circular cross section.
このような要素は、予め製造された部品として利用可能であり、容易にアーチ形状に曲げることができる。さらに、これらは十分な安定性を提供する。 Such elements can be used as prefabricated parts and can be easily bent into an arch shape. In addition, they provide sufficient stability.
最先端技術によると、トンネル支持部の接合点が、アーチ状の鋼のI形材から作られることは、冒頭に記載され、図1および図2に示され、2つのI形材aおよびbが互いに接続される。I形材aおよびbとの間の幅Sに収縮すきまcがある。これらのセグメントを互いに力に抵抗するように接続するために、2つのI形材aおよびbは、取り囲む2つの鋼帯dおよびeの間にボルトfにより押し付けられる。その圧力により、図1の矢印gにより示すように、I形材aおよびbが互いの方向に向かって移動するとき、摩擦力が帯の表面とI形材との間に作り出され、その摩擦力は、すきまcの収縮に対して作用する。このようにして、トンネル支持部によりトンネルを取り囲む岩盤を変形させることができると同時に、それに対する支持効果を及ぼすことができ、その程度は、摩擦抵抗による。この摩擦抵抗は、帯とI形材との間の、つまり鋼と鋼との間の摩擦係数の関数であり、ボルトに作り出される張力の関数でもある。 According to state-of-the-art technology, it is stated at the beginning that the joints of the tunnel supports are made of arched steel I-shaped members, as shown in FIGS. 1 and 2, the two I-shaped members a and b. Are connected to each other. There is a shrinkage gap c in the width S between the I-shaped members a and b. In order to connect these segments to each other so as to resist force, the two I-shaped members a and b are pressed by bolts f between the two surrounding steel strips d and e. Due to the pressure, as shown by the arrow g in FIG. 1, when the I-shaped members a and b move toward each other, a frictional force is created between the surface of the band and the I-shaped member, and the friction thereof. The force acts on the contraction of the clearance c. In this way, the tunnel support can deform the bedrock surrounding the tunnel and at the same time exert a support effect on it, to a degree of which depends on frictional resistance. This frictional resistance is a function of the coefficient of friction between the strip and the I profile, that is, between the steels, and is also a function of the tension created in the bolt.
しかしながら、この種類のアーチ状の鋼のI形材の接続には、ある実質的な問題点がある。帯と鋼のI形支持梁との間の摩擦抵抗の限度は、ボルトの限られた数および直径ならびに鋼と鋼の間の低い摩擦係数により明確に示される。特に、摩擦係数が低いと、変形の間のトンネルを取り囲む岩石に対する支持効果は、つまり、岩石が収縮すきまcの近くへ移動するとき、非常に低くなる。さらなる問題点は、梁に起こり得る曲げモーメントの結果、ボルトに対して破損につながり得る余分な荷重がかかることがある。 However, the connection of I-shaped members of this type of arched steel has some substantial problems. The limit of frictional resistance between the strip and the steel I-shaped support beam is clearly indicated by the limited number and diameter of bolts and the low coefficient of friction between steels. In particular, if the coefficient of friction is low, the supporting effect on the rock surrounding the tunnel during deformation is very low, that is, as the rock moves closer to the shrinkage crevice c. A further problem is that the bending moments that can occur on the beam can result in an extra load on the bolt that can lead to breakage.
以下に、本発明による方法および装置を図3から6を参照して詳細に示す。 The methods and devices according to the invention are shown below in detail with reference to FIGS. 3-6.
圧縮体7は、本発明によるトンネル支持装置1のトンネル梁要素2の間に配置され、変形する岩石5により生じる荷重を受けるが、圧縮体7は、すきま6の幅が狭くなるにつれ、特定の圧力量に達し超過するとき、常に縮められる。この縮みは、大きな変形能力を有する圧縮体7の形状が変化した結果として発生する。圧縮体7の材料の弾性限度を超えた後、大きな降伏特性をも有していなければならない。加えて、梁要素2の間に同時にモーメント抵抗があるときは、わずかな回転が可能になるように圧縮体7の形状を選択しなくてはならない。本発明による装置は、後述するとおり、圧縮体7の材料、大きさ、および幾何学的形状を適切に選択することにより、これらの要件に適合することができる。
The
以下の説明は、図7から9を使用して、図4から6に示す2つの梁要素2の間の圧縮体7を含む、支持装置1の機能的原則を説明する。
The following description uses FIGS. 7-9 to illustrate the functional principles of the support device 1, including the
図7および8は、荷重状態および非荷重状態の圧縮体7を有する支持装置の領域を示し、梁要素2に作用し、したがって、圧縮体7に作用する圧縮力は、Nとして指定され、圧縮体7の高さは、非荷重状態のときdとして、荷重状態のときd’として指定される。図9は、圧縮体7の変形ε=(d−d’)/d)を横軸で、圧縮体7に作用する垂直抗力Nを縦軸で示す図である。
7 and 8 show the region of the support device having the
岩石5の変形は、トンネル空洞4の形状の縮小を引き起こし、結果として、支持装置1要素、つまり、梁要素2は、圧縮力を受け、互いに対して移動し始める。同時に、圧縮体は、荷重を受け、縮みを引き起こす。圧縮体7は最初に荷重を受け、これらの変形εは、増大する荷重(図7から9のN)とともに実質的に直線的に進む。所定の力に達すると、圧縮体7に永久(塑性)変形が起こり始める。トンネルの梁要素2は、岩石からの荷重が増加すると、徐々に屈し、高さdが減少する間、互いに近づくように移動する。圧縮体7は、ますます速い速度で圧縮される。図9に示すように、第2領域の圧縮応力は、比較的高いレベルで維持される。次いで、抵抗が増加する第3段階がある。
The deformation of the
圧縮体7の実施形態は、図10から図12に示され、ここでは、円形断面で、厚い壁の鋼パイプ8、またはパイプ部材、および、パイプ8に例えば溶接により固定され互いに対向して配置される、2つの鋼の平行な荷重プレート9により構成される。支持装置1全体の一部を形成する空間により分離されたトンネルに沿って長手方向に配置されるアーチ状の梁のうち図1から図3に示す梁要素2は、ここで、拡大して示され、この実施形態の場合では、アーチ状鋼のI形梁であり、それらの端部は、面板3で塞がれており、圧縮体7の長さhと等しく互いに離れて配置され、梁要素2同士の図6のすきま6が、圧縮体7全体を収容可能であり、荷重プレート9とともに、梁要素2の面板3に固定される。
Embodiments of the
本発明で「梁要素」という概念を使用するときは、可能な限り広く解釈される点に留意するべきであり、その断面形状は、I形とは異なっていてもよく、圧縮体は、複雑な形状を有する梁要素、例えば、2つ以上のI形梁から成る梁要素などの間に配置されてもよい。 When using the concept of "beam element" in the present invention, it should be noted that it is interpreted as broadly as possible, its cross-sectional shape may be different from I-shape, and the compressed body is complicated. It may be arranged between a beam element having a different shape, for example, a beam element composed of two or more I-shaped beams.
円形状パイプ8の直径およびその壁厚の比、つまり、図10に示すV/D比は、0.05から0.15の範囲で選択されることが好ましく、本実施例の場合では、パイプ8の直径Dが300mmの場合、つまり、壁厚がV=30mmであることを意味する。使用される鋼の品質は、E355であることが好ましく、荷重プレート9もまたこの材料から作られることが好ましい。この場合、引張強度は、400から500N/mm2であり、塑性変形は、15から20%であってもよい。
The ratio of the diameter of the
荷重プレート9を介して、圧縮体7のパイプ8、つまりパイプ部材にかかる力Pをガイドする多くの可能な事例は、図13から図20に示される。より詳細に図示するために、図16を除いて、荷重プレート9とパイプ8とが互いに離間した状態で、つまり、まだ組み立てられていない状態で示される。
Many possible examples of guiding the
図13および図14による、円筒パイプの一般的な場合が、最も単純であり、この場合、荷重プレート9およびパイプ8は、それらの元の状態で静止したまま存在し、別の図面における解決方法の場合と同様に、変更されていない。この場合、力伝達は、最初は荷重プレート9から重心軸Kを有するパイプ8に対して、図15の破線で示す中心面Zの線Vに沿って起こる。1つの荷重プレート9およびパイプ8の一部のみが図14、図15および図17から図19に示されるものの、これらの場合、ちょうど図13のように、力Pは、パイプ8に対して2つの向かい合う方向にかかることが明白である点に留意するべきである。
The general case of cylindrical pipes according to FIGS. 13 and 14 is the simplest, in which case the
図15による解決方法の場合、パイプ8および荷重プレート9が接触する場所では、パイプ8の壁の一部がパイプ8の全長に沿って取り除かれ、このようにして、荷重プレート9に対する平坦な支え面10が設けられる。この結果、荷重が平坦面10に沿ってかかり始めるとき力伝達が起こる。したがって、この場合、パイプ8が変更されている。
In the case of the solution according to FIG. 15, where the
しかしながら、図16によると、パイプ8の表面と一致する曲面を有するくぼみ11は、2つの荷重プレート9において、パイプ8が収まる場所に形成される。したがって、この場合、力の伝達が互いに一致する曲面に沿って起こる。
However, according to FIG. 16, the
しかしながら、荷重プレート9は、図16によるくぼみ11によって変更されるだけではなく、代わりに、荷重プレート9からパイプ8に向かって突出部分12を有するように変更されることができる。この理論上の可能性は、図17に示され、象徴的な突出部分12の寸法、主に、高さm、およびパイプ8の幾何学的中央点Kを通過する縦方向の中心面Zからの距離nは、これらの形状とともに、加えられる力に影響を与える。
However, the
このことは、突出部分12の形状および寸法mおよびnを適切に選択することで、図20による力による変形を示す図に基づき加えられる岩石の荷重から起こる力伝達の必要条件に適合させることが可能なことを意味する。突出部分12は、中心面Zに対して対称に配置され、例えば、溶接によって、nに固定されてもよい。
This can be done by appropriately selecting the shape and dimensions m and n of the protruding
図18による場合、突出部分12は、くさび形であり、その傾斜した表面は、パイプ8の曲面に一致する。しかし、図19による場合では、突出部分12は、半球形である。
According to FIG. 18, the protruding
突出部分12には、いかなる形状およびサイズのものを使用しても、本発明の保護の範囲内として考えられなければならないことは明白である。
It is clear that any shape and size of
上記に加えて、もし、このような力の成分を作る荷重が梁にかかる場合、突出部分12は、パイプ8が割れるのを防ぐ役割も有する点に留意されるべきである。
In addition to the above, it should be noted that the protruding
図20に示す力による変形を示す2つの図のうち、より平坦な実線で示す曲線は、最も単純な解決方法、つまり、図14による構造的解決方法と一致し、この場合、力の導入が線Vに沿って行われ、これに対し、急傾斜の点線である曲線は、図18による構造的解決方法を備える力の導入の場合と一致する。図20もまた、そこにかかる力Pの増加の作用およびその増加が進行する作用を示し、このプロセスもまた2種類の構造的解決方法を概略的かつ具体的に図21に示される。 Of the two figures showing deformation due to force shown in FIG. 20, the curve shown by the flatter solid line matches the simplest solution, that is, the structural solution shown in FIG. 14, in which case the introduction of force The curve, which is taken along line V and is a steeply sloping dotted line, is consistent with the introduction of forces with the structural solution according to FIG. FIG. 20 also shows the action of increasing the force P applied thereto and the action of the increase progressing, and this process also shows two kinds of structural solutions in a schematic and concrete manner in FIG. 21.
図22および図23は、参照符号13で示される本発明による圧縮体を示す。この場合、鋼パイプ14は、丸みのある直角の角を有する矩形であることが好ましく、この場合、鋼のI形材から作られる梁要素2の長手方向に平行な両側面が比較的わずかに内側に湾曲する。ここで、梁要素2の端部はフランジ付きの面板3で塞がれており、その中に、例えば溶接によりパイプ14に固定される荷重プレート9が挿入される。
22 and 23 show the compressed product according to the present invention, which is indicated by
本実施形態の場合においても、荷重プレート9と、好ましくは直角を有し、正方形断面または矩形断面を有してもよい矩形パイプ14は、E355品質の鋼から作られることが好ましく、壁厚vは、前述のとおり、関係式v/H=0.05−0.15に基づき高さHの関数として選択され、30mmである。
Also in the case of the present embodiment, the
図22に示す力Pの結果として、パイプ14の変形は、選択された管の形状によって、2種類の結果があってもよい。図24は、力Pが増加すると、パイプ14の中心の内側に湾曲した部分が外側に押し出され、2つの別の側壁が内側にくぼむ場合の図を示す。図表に描かれた2つの図がこのプロセスをよく示しており、パイプ14の端部は、梁要素2の間で、事実上完全に平坦になっており、したがって、2つの梁要素2は、互いに近づくように移動することができ、トンネル支持装置全体の安定が得られると同時に、それらの後ろでは、岩盤の所望の動きが可能になる。
As a result of the force P shown in FIG. 22, the deformation of the
力Pが増加すると、パイプ14の内側に湾曲した部分がさらに内側に湾曲し、そのプロセスの間、図25の上部に描かれる変形が起こり、つまり、この場合、荷重プレート9間のパイプ14の圧縮の程度が増加する。
As the force P increases, the inwardly curved portion of the
図26に示す圧縮体15が、図10から図12に示す圧縮体7と異なるのは、図26には荷重プレート9がない点であり、代わりに、その機能は、梁要素2またはI形材の端部を塞ぐ面板3により直接行われる点である。
The
図25によるパイプ14が外側に隆起する利点は、パイプ14は、事実上完全に変形され、つまり、2枚の板のみが互いに支え合うため、梁要素2の互いの接近の程度、および梁全体の縮みは最大限であるが、両側に隆起する部分は、2つの隣り合う梁の間の岩石を支持する他の種類の可能な配置(例えば、吹き付けコンクリート)に対して常に好ましいわけではない。
The advantage of the
最後に、図27は、本発明がトンネルのみに使用される必要はなく、他の地下の空間を取り囲む岩石に対する支持装置として使用できることを示す。図27は、岩石5に掘進した、鉱山入口16を示す。鉱山入口16は、これらにより支持される側壁およびルーフ18を有する。支柱17は、側壁中または側壁上に固定される。鉱山入口16にかかる力は、矢印Pおよびpで示される。この場合、支持装置は、支柱17および支柱17の下に配置される圧縮体7により形成される。ここで用いられる圧縮体7は、図10から図13により示されるものであってもよく、それを圧縮すると、ルーフ18が下方へ移動することができ、その上にある岩石5の塊が移動することができ、鉱山入口16にかかる岩石の圧力が減少する。
Finally, FIG. 27 shows that the present invention need not only be used for tunnels, but can be used as a support device for rocks surrounding other underground spaces. FIG. 27 shows the
本発明の利点は、冒頭に示した摩擦接合されたアーチ状支持梁とは異なり、アーチ状支持梁または支柱を、岩石に発生する任意の変形に対して適するものにし、岩石を支持するのに必要とされる高い耐荷重性を確保する。 The advantage of the present invention is that, unlike the friction-joined arched support beams shown at the beginning, the arched support beams or struts are suitable for any deformation that occurs in the rock and are used to support the rock. Ensure the required high load bearing capacity.
当然、本発明は上記に詳述した実施形態に限定されず、請求の範囲に定義された保護の範囲内でさまざまな方法で実施されてもよい。 Of course, the present invention is not limited to the embodiments detailed above, and may be implemented in various ways within the scope of protection defined in the claims.
参照符号の説明は、本開示の一部である。
参照符号
1 支持装置、2 梁要素、3 面板、4 地下空洞/トンネル空洞、5 岩石、6 すきま、7 圧縮体、8 パイプ、9 荷重板、10 支え面、11 くぼみ、12 突出部分、13 圧縮体、14 パイプ、15 圧縮体、16 鉱山入口、17 支柱、18 ルーフ。
The description of reference numerals is part of the present disclosure.
Reference code 1 Support device, 2 Beam element, 3 Face plate, 4 Underground cavity / Tunnel cavity, 5 Rock, 6 Clearance, 7 Compressor, 8 Pipe, 9 Load plate, 10 Support surface, 11 Indentation, 12 Protrusion, 13 Compression Body, 14 pipes, 15 compressors, 16 mine entrances, 17 stanchions, 18 roofs.
Claims (17)
少なくとも1つの第1支持梁と、
少なくとも1つの圧縮体(7、13、15)と、を有し、
少なくとも1つの第2支持梁を含み、
前記第1支持梁および前記第2支持梁が、荷重状態で互いに近づくように移動可能なアーチ状の梁要素(2)によって形成され、
前記第1支持梁及び前記第2支持梁は、鋼I形状梁又は鋼パイプであり、
前記圧縮体(7,13,15)は、前記第1支持梁及び前記第2支持梁が荷重状態において移動することを可能とするように設けられ、前記圧縮体(7,13,15)は、少なくとも235N/mm2の降伏強度と少なくも1.05の降伏対引張比の永久的な変形機能を備える材質からなり、
前記圧縮体(7、13、15)が、前記アーチ状の梁要素(2)の間に配置され、
前記圧縮体(7、13、15)は、パイプ(8,14)を含み、
前記パイプ(8)は円形断面を有し、前記パイプ(8)の壁厚(v)は前記パイプ(8)の直径(D)の0.05から0.15倍、又は、前記パイプ(14)は直角の矩形断面を有し、前記パイプ(14)の前記梁方向の側面の長さの0.05から0.15倍の範囲から選択される。 An underground cavity (4), especially a support device (1) for stabilizing a tunnel.
With at least one first support beam,
With at least one compressed body (7, 13, 15),
Includes at least one second support beam
The first support beam and the second support beam are formed by an arch-shaped beam element (2) that can move so as to approach each other under load.
The first support beam and the second support beam are steel I-shaped beams or steel pipes.
The compressed body (7, 13, 15) is provided so that the first support beam and the second support beam can move under a load state, and the compressed body (7, 13, 15) is provided. It is made of a material having a yield strength of at least 235 N / mm 2 and a permanent deformation function of yield to tensile ratio of at least 1.05.
The compressed bodies (7, 13, 15) are arranged between the arched beam elements (2).
The compressed body (7, 13, 15) includes a pipe (8, 14).
The pipe (8) has a circular cross section, and the wall thickness (v) of the pipe (8) is 0.05 to 0.15 times the diameter (D) of the pipe (8), or the pipe (14). ) Has a rectangular cross section at right angles and is selected from the range of 0.05 to 0.15 times the length of the side surface of the pipe (14) in the beam direction.
直角の矩形断面を有する前記パイプ(14)は、湾曲した角を有し、前記支持梁の長手方向に平行な前記パイプ(14)の側面がその中間域で内側に湾曲する。 The support device according to claim 1.
It said pipe having a right angle rectangular cross-section (14) has a curved corner, the side surface of the front Symbol support beams in the longitudinal direction parallel to a said pipe (14) is curved inwardly at its middle region.
前記パイプ(8、14)は、水平の荷重プレート(9)の間に固定され、前記支持梁の長手方向に対して垂直である、支持装置。 The support device according to claim 1 or 2.
It said pipe (8, 14) is fixed between the horizontal load plate (9) is perpendicular to the longitudinal direction of the front Symbol support beams, the supporting device.
前記パイプ(8,14)は、前記支持梁の端部を塞ぐための面板(3)に直接固定される、支持装置。 The support device according to any one of claims 1 to 3.
A support device in which the pipes (8, 14) are directly fixed to a face plate (3) for closing an end portion of the support beam.
前記荷重プレート(9)は、前記支持梁の端部を塞ぐための面板(3)に固定される、支持装置。 The support device according to claim 3.
The load plate (9) is a support device fixed to a face plate (3) for closing an end portion of the support beam.
円形断面の前記パイプ(8)は、平面(10)に沿って前記荷重プレート(9)に適合し、又は、曲面(11)に沿って前記荷重プレート(9)に適合する、支持装置。 The support device according to claim 3 or 5.
A support device in which the pipe (8) having a circular cross section fits the load plate (9) along a flat surface (10) or fits the load plate (9) along a curved surface (11).
円形断面の前記パイプ(8)を荷重する前記荷重プレート(9)は、前記パイプ(8)の長手方向の幾何学的中心面(z)から間隔をあけて両側に、前記パイプ(8)の外面と接触する突出部分(12)を有する、支持装置。 The support device according to claim 3 or 5 or 6.
The load plate (9) for loading the pipe (8) having a circular cross section is formed on both sides of the pipe (8) at intervals from the geometric center surface (z) in the longitudinal direction of the pipe (8). A support device having a protruding portion (12) that comes into contact with the outer surface.
前記突出部分(12)は、くさび形または半球形である、支持装置。 The support device according to claim 7.
A support device in which the protruding portion (12) is wedge-shaped or hemispherical.
前記圧縮体(7,13,15)の材料は、鋼である、支持装置。 The support device according to any one of claims 1 to 8.
A support device in which the material of the compressed body (7, 13, 15) is steel.
前記支持梁は、円形断面を有する鋼管である、支持装置。 The support device according to any one of claims 1 to 9.
The support beam is a support device which is a steel pipe having a circular cross section.
少なくとも1つの第1支持梁と、
少なくとも1つの圧縮体(7、13、15)と、
少なくとも1つの第2支持梁と、を備え、
前記第1支持梁および前記第2支持梁は、前記地下空洞(4)の側壁中または側壁上に固定され、
前記第1支持梁および前記第2支持梁は、支柱(17)として形成され、
前記第1支持梁及び前記第2支持梁は、鋼I形状梁又は鋼パイプであり、
前記圧縮体(7,13,15)は、少なくとも235N/mm2の降伏強度と少なくも1.05の降伏対引張比の永久的な変形機能を備える材質からなり、
少なくとも1つの前記圧縮体(7,13,15)は、前記地下空洞(4)の地面と前記第1支持梁との間、または、前記第1支持梁と前記支持装置のルーフもしくはルーフ要素との間に配置され、
前記支持装置は、前記地下空洞(4)の前記地面と前記第2支持梁との間、または、前記第2支持梁と前記支持装置のルーフもしくはルーフ要素との間に配置される第2の圧縮体(7、13、15)を含み、
前記圧縮体(7、13、15)は、パイプ(8,14)を含み、
前記パイプ(8)は円形断面を有し、前記パイプ(8)の壁厚(v)は前記パイプ(8)の直径(D)の0.05から0.15倍、又は、前記パイプ(14)は直角の矩形断面を有し、前記パイプ(14)の前記梁方向の側面の長さの0.05から0.15倍の範囲から選択される。 A support device for stabilizing the underground cavity (4), especially the mine entrance (15).
With at least one first support beam,
With at least one compressed body (7, 13, 15),
With at least one second support beam,
The first support beam and the second support beam are fixed in or on the side wall of the underground cavity (4) .
The first support beam and the second support beam are formed as columns (17), and the first support beam and the second support beam are formed as columns (17).
The first support beam and the second support beam are steel I-shaped beams or steel pipes.
The compressed material (7, 13, 15) is made of a material having a yield strength of at least 235 N / mm 2 and a permanent deformation function of a yield to tensile ratio of at least 1.05.
At least one of the compressed bodies (7, 13, 15) is between the ground of the underground cavity (4) and the first support beam, or between the first support beam and the roof or roof element of the support device. Placed between
The support device is arranged between the ground of the underground cavity (4) and the second support beam, or between the second support beam and the roof or roof element of the support device. Contains compressed bodies (7, 13, 15)
The compressed body (7, 13, 15) includes a pipe (8, 14).
The pipe (8) has a circular cross section, and the wall thickness (v) of the pipe (8) is 0.05 to 0.15 times the diameter (D) of the pipe (8), or the pipe (14). ) Has a rectangular cross section at right angles and is selected from the range of 0.05 to 0.15 times the length of the side surface of the pipe (14) in the beam direction.
直角の矩形断面を有する前記パイプ(14)は、湾曲した角を有し、前記支持梁の長手方向に平行な前記パイプ(14)の側面がその中間域で内側に湾曲する。 The support device according to claim 11.
It said pipe having a right angle rectangular cross-section (14) has a curved corner, the side surface of the front Symbol support beams in the longitudinal direction parallel to a said pipe (14) is curved inwardly at its middle region.
前記パイプ(8、14)は、水平の荷重プレート(9)の間に固定され、前記支持梁の長手方向に対して垂直である、支持装置。 The support device according to claim 11 or 12.
It said pipe (8, 14) is fixed between the horizontal load plate (9) is perpendicular to the longitudinal direction of the front Symbol support beams, the supporting device.
前記荷重プレート(9)は、前記支持梁の端部を塞ぐための面板(3)に固定される、支持装置。 The support device according to claim 13.
The load plate (9) is a support device fixed to a face plate (3) for closing an end portion of the support beam.
円形断面の前記パイプ(8)は、平面(10)に沿って前記荷重プレート(9)に適合し、又は、曲面(11)に沿って前記荷重プレート(9)に適合する、支持装置。 The support device according to claim 14.
It said pipe (8) is of circular cross-section, adapted to the load plate along a plane (10) (9), or the fit of the load plate (9) along the curved surface (11), the supporting device.
円形断面の前記パイプ(8)を荷重する前記荷重プレート(9)は、前記パイプ(8)の長手方向の幾何学的中心面(z)から間隔をあけて両側に、前記パイプ(8)の外面と接触する突出部分(12)を有する、支持装置。 The load plate (9) for loading the pipe (8) having a circular cross section is formed on both sides of the pipe (8) at intervals from the geometric center surface (z) in the longitudinal direction of the pipe (8). A support device having a protruding portion (12) that comes into contact with the outer surface.
前記突出部分(12)は、くさび形または半球形であり、及び/又は、前記圧縮体(7,13,15)の材料は、鋼である、支持装置。A support device in which the protruding portion (12) is wedge-shaped or hemispherical, and / or the material of the compressed body (7, 13, 15) is steel.
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