Расчет конструкций с жесткой стенкой
Горизонтальные составляющие объемных (весовых) сил будут уравновешивать часть давления на грунт, создаваемого обделкой. Если подземная конструкция оказывает небольшое давление на грунт (обделка малого пролета), то горизонтальные составляющие объемных сил породы полностью уравновесят распор свода.
При этих условиях грунт не даст осадок, стенки обделки останутся неподвижными и верхний свод конструкции будет работать, как упругая система на жестких опорах.
Если же подземная конструкция, вследствие развивающегося в ней значительного распора, оказывает большое давление на грунт (обделка значительного пролета), то горизонтальные составляющие объемных сил породы уравновесят только часть этой нагрузки. Остальная часть давления обделки будет вызывать осадки грунта.
Поэтому при расчете подземной конструкции нужно учитывать влияние горизонтальных составляющих, вызванных влиянием собственного веса грунта, прикладывая их как нагрузку. Следует помнить, что данные силы включаются в совместную работу с конструкцией как реактивные.
Тип стенки жесткой или упругой устанавливаем в соответствии с теорией балок на упругом основании по формуле. Таким образом, при расчете подземной конструкции учитывают следующие внешние силы: вертикальное и боковое горное давление породы, горизонтальные составляющие объемных сил грунта, горное давление породы со стороны подошвы выработки (дутье почвы), собственный вес конструкции.
В совместную работу с обделкой вовлекается слой грунта, называемый обжимаемым, или упругим слоем. Мощность этого слоя принимается до той плоскости, на которой напряжение, создаваемое собственным весом вышележащего грунта, увеличивается дополнительно от действия конструкции на 20%. Это положение выработано в практике строительства оснований и фундаментов инженерных сооружений.
Рассмотрим общий случай задачи, когда подземная конструкция состоит из упругого верхнего свода, жестких стенок, криволинейного лотка. Конструкция вовлекает в совместную работу упругий слой грунта мощностью: по боковой плоскости стенок — Нг и по подошве стенок — Нв.