Для оценки эффективности анкерной крепи было проведено сравнительное исследование моделей выработки без крепи и с анкерной крепью в своде Туннель имеет корытообразное поперечное сечение высотой 15 ми шириной 13 м и расположен в слаботрещиноватых известняках. Трещины напластования расположены под углом 60—80° к оси туннеля через 2,5 м, тектонические трещины — под углом 65° к трещинам напластования через 10 м. Предел прочности образца породы при сжатии 800—1600 кгс/см2, модуль упругости образца породы 500 000—600 000 кгс/см2, модуль деформации массива 90 000—100 000 кгс/см2, коэффициент Пуассона 0,3. Глубина залегания туннеля от поверхности 200 м.

Модели из эквивалентных материалов были изготовлены в гео-метрическом масштабе 1 : 50 и масштабе напряжения 1 : 40. В ходе экспериментов измеряли относительные деформации в выбранных точках (с помощью электротензодатчиков) в трех направлениях — вертикальном, горизонтальном и под углом 45°. Полученные данные позволяют определить тензоры напряжений и деформаций в каждой выбранной точке модели.

В результате исследования были сделаны следующие основные выводы:

облегченная временная крепь (анкерная) является несущей конструкцией, она включается в работу и вызывает перераспределение напряжений в породе вокруг туннеля;

в результате установки анкерной крепи растягивающие напряжения вблизи контура выработки уменьшаются. Максимум эпюры сжимающих напряжений на уровне горизонтального диаметра смещается от контура выработки в глубь массива;

в замке свода наибольшие растягивающие напряжения вследствие установки анкерной крепи уменьшились примерно на 30%, главные сжимающие напряжения — увеличились на 60%.

Специальное исследование было проведено для оценки устойчивости стен этого туннеля при проходке нижнего уступа. Были изготовлены две модели из эквивалентных материалов, в одной из них вертикальные стены оставлены без крепи, в другой закреплены анкерами. При моделировании учитывалось, что порода (известняк) в правой стене по ходу пикетажа более трещиновата, чем в левой. В обоих случаях моделировался бетонный свод, опирающийся выносными пятами на породу. Геометрический масштаб моделирования 1 : 100, масштаб напряжений 1 : 133. Относительные деформации в выбранных точках в трех направлениях (вертикальном, горизонтальном и под углом 45°) измеряли методом электротензометриро- вания.

На основании исследований можно сделать следующие выводы:

установка анкерной крепи в стенах привела к перераспределению напряжений в массиве породы вокруг туннеля с образованием напря-женного пояса вдоль стен, где сжимающие напряжения увеличились вдвое по сравнению с незакрепленными стенами. Сжимающие напряжения над сводом возросли от 2—15 (в разных точках) до 10— 35 кгс/см2, деформации под пятами бетонного свода уменьшились па 20-45%;

несущая способность выработки при закреплении вертикальных стен анкерами увеличивается почти в 2 раза по сравнению с незакрепленными стенами. Последний вывод сделан на основании опытов по доведению обеих моделей до разрушения.

Облако