Как выяснилось 95% сооружений оказались расположенными в скальных породах. Наибольшее распространение имеют сооружения в коренных глубинных излившихся и метаморфических породах, основными из которых являются граниты и гнейсы (31%), сланцы (12%), а также амфиболиты, диориты, порфириты, туфы (до 3%). Часто встречаются осадочные породы—известняки (14%), песчаники (10%), мергели, доломиты, алевролиты, конгломераты (до 2%). В некоторых случаях (9%) наименование горных пород не было установлено, однако в описании отмечено, что они являются скальными различной крепости (прочность пород на сжатие более 400 кгс/см2).

Строгий теоретический расчет давления скальных пород на крепь подземных сооружений большого поперечного сечения затруднен, поскольку с увеличением периметра выработки значительно возрастает значение местных перемещений породы и крепей, связанных с отдельными вывалами, с выходом подземных вод по трещинам и другими локальными явлениями. Давление скальных пород на крепь выработок большого сечения будем определять приближенно, исходя из следующих предпосылок:

- давление на крепь оказывают отдельные вывалы породы, возникающие вследствие структурно-геологических особенностей слагающего массива (вывалы происходят по трещинам различных генетических типов);

- давление на крепь оказывают породы над выработкой, ослабленные в результате образования трещин, вызванных перераспределением и концентрацией напряжений после раскрытия выработки, а также вследствие взрывных работ. Зона ослабленных пород над выработкой (нарушенная зона) отслаивается от горного массива стремится переместиться в сторону выработки. Этому препятствует сцепление породы, при недостаточной величине которого вступает в работу крепь, воспринимающая усилия от веса породы в пределах ослабленной (нарушенной) зоны.

Расчет по вывалам. Наиболее вероятно образование локальных вывалов в переслаивающихся, выветривающихся, тонкослоистых породах крепких и средней крепости, имеющих четко выраженные трещины напластования с прослоями из глинки или брекчии трения, особенно в условиях обводненности горного массива, а главным образом в зонах тектонических нарушений. Односторонние вывалы возможны при направлении выработок по простиранию пород или под острым углом к нему (примерно до 20°). Детальный анализ причин и размеров вывалов в трещиноватых породах дан в работах.

Размеры возможных вывалов увеличиваются при пологом залегании пластов, в зонах влияния разломов, в контактно-метаморфических зонах, в которых порода, как правило, ослаблена и нарушена до состояния разборной скалы, при наличии блочности и сильной трещиноватости пород, а также при увеличении пролета выработки.

Вывалы могут происходить не только в процессе проходки выработки, но и при эксплуатации сооружения. Причинами таких «запоздалых» вывалов являются постепенный размыв материала, заполняющего трещины, внезапные сейсмические воздействия и др. В том случае, если выработка закреплена, вывал может оказать давление на крепь в наиболее невыгодном месте по условиям работы конструкции. Такой вывал вызовет резкое перераспределение усилий в крепи, что может привести к ее нарушению.

Чаще всего вывалы имеют форму, приближающуюся к треугольной с вершиной в замке свода. Ширина выдала составляет от % до целого пролета и больше, а минимальная ширина — примерно 3 м. Имеется ряд исследований, позволяющих определить глубину возможного вывала (Терцаги, Стини и др.)- Исследования основаны на натурных наблюдениях, проведенных, как правило, в туннелях пролетом не более 8 м. Использование этих данных для выработок большего пролета приводит к ошибке в результатах на 50% и более, поэтому распространение существующих рекомендаций для крупных подземных сооружений представляется несколько условным и неоправданным.

Облако