(57)【要約】      （修正有）【課題】地下空洞、特にトンネルを安定させるための支持装置を提供する。【解決手段】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７を有する支持装置であって、圧縮体７は、支持梁が荷重状態で移動可能に配置され、圧縮体７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。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下空洞（４）、特にトンネルを安定させるための支持装置（１）であって、
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、
前記圧縮体は、前記支持梁が荷重状態で移動可能に配置され、前記圧縮体（７、１３、１５）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、支持装置（１）。
【請求項２】
地下空洞（４）、特にトンネルを安定させるための、請求項１に記載の支持装置（１）であって、
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）の間に配置される、支持装置（１）。
【請求項３】
地下空洞、特に鉱山入口（１５）を安定させるための、請求項１に記載の支持装置であって、
少なくとも１つの第２支持梁を有し、前記地下空洞の側壁中または側壁上に固定される前記第１支持梁および前記第２支持梁は、好ましくは、互いに実質的に平行に配置され、
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、
前記少なくとも１つの圧縮体は、前記地下空洞の地面と前記第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、好ましくは、前記地下空洞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）を含む、支持装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の支持装置であって、前記圧縮体（７、１３、１５）は、パイプ（８、１４）を含み、前記パイプは、好ましくは円形断面を有する、支持装置。
【請求項５】
請求項４に記載の支持装置であって、前記パイプは、好ましくは湾曲した角を有する、直角の矩形断面を有し、好ましくは、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、支持装置。
【請求項６】
請求項４から５のいずれかに記載の支持装置であって、前記パイプ（８、１４）の壁厚（ｖ）は、前記円形断面パイプ（８）の直径（Ｄ）の０．０５から０．１５倍、および直角の矩形断面を有する前記パイプ（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、支持装置。
【請求項７】
請求項４から６のいずれかに記載の支持装置であって、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、好ましくは、前記支持梁の長手方向に対して垂直である、支持装置。
【請求項８】
請求項７に記載の支持装置であって、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。
【請求項９】
請求項４から７のいずれかに記載の支持装置であって、前記パイプ（８、１４）は、前記支持梁の端部を塞ぐための前記面板（３）に直接固定される、支持装置。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載の支持装置であって、前記円形断面パイプ（８）は、平面（１０）に沿って前記荷重プレート（９）に適合する、支持装置。
【請求項１１】
請求項４から９のいずれかに記載の支持装置であって、前記円形断面パイプ（８）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。
【請求項１２】
請求項４から９のいずれかに記載の支持装置であって、前記円形断面パイプ（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。
【請求項１３】
請求項１２に記載の支持装置であって、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。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の支持装置であって、前記圧縮体の前記材料は、鋼、好ましくは、Ｅ３５５品質の鋼である、支持装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の支持装置であって、前記支持梁は、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る、支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hoek, E. and Guevara, R.著「Overcoming squeezing in the Yacambu-Quibor Tunnel」Rock Mechanics and Rock Engineering、４２巻、２号、３８９−４１８ページ、発行ページ２１、２２
【発明の概要】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
圧縮体は、パイプを含んでもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
パイプは円形断面を有してもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
変形プロセスの最中、特定の力が進行する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
突出部分は、くさび形でもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
突出部分は、半球形であってもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】最先端技術によるトンネル支持装置のアーチ状部分の接続部を、図２のＸ−Ｘで印した線に沿った断面として示す側面図である。
【図２】図１の方向から見た、図１の穴と穴の間の断面図である。
【図３】アーチ状の梁が本発明による圧縮体を含む、トンネルの概略断面図を示す。
【図４】図３で印したＢの詳細を拡大して示す図である。
【図５】図４の矢印Ａで印した部分を示す図である。
【図６】図４および図５によるＩ形梁を用いた場合の装置の斜視図である。
【図７】図４から図６の圧縮体の非荷重状態を示す図である。
【図８】図４から図６の圧縮体の荷重状態を示す図である。
【図９】図７および図８の圧縮体に起こり得る変形挙動を示す図である。
【図１０】本発明による圧縮体の好ましい実施形態の正面図である。
【図１１】図１０で印した線Ｓ１−Ｓ１に沿った断面図である。
【図１２】図１１で印した線Ｓ２−Ｓ２に沿った断面図である。
【図１３】特別な実施形態による圧縮体の基本的な構造要素の概略正面図である。
【図１４】図１３に基づき設けられた圧縮体を用いた場合の力の伝達を示す図である。
【図１５】パイプおよび荷重プレートを変更して力の伝達を変化させることができるようにした圧縮体の実施形態を示す図である。
【図１６】パイプおよび荷重プレートを変更して力の伝達を変化させることができるようにした圧縮体の実施形態を示す図である。
【図１７】図１４に示す基本的な解決方法と比較して、力の伝達を変化させることができるように、荷重プレートが再度変更された、圧縮体の実施形態を示す図である。
【図１８】図１４に示す基本的な解決方法と比較して、力の伝達を変化させることができるように、荷重プレートが再度変更された、圧縮体の実施形態を示す図である。
【図１９】図１４に示す基本的な解決方法と比較して、力の伝達を変化させることができるように、荷重プレートが再度変更された、圧縮体の実施形態を示す図である。
【図２０】圧縮体の異なる構造の実施形態と相互に関連する、力による変形を示す図である。
【図２１】図２０と同様の図を示し、図中、一方の曲線は基本的な圧縮体による解決方法に属し、他方の曲線はくさび形の荷重プレートを有する実施形態に属する。
【図２２】圧縮体の別の実施形態の正面図を示す。
【図２３】図２２の矢印Ｃで印した方向から見た圧縮体の図を示す。
【図２４】図２２で印した矢印Ｐによる力の効果の結果起こる、起こり得る変形のコースを、関連付けられた力による変形を示す図とともに示す図である。
【図２５】図２２および図２３による圧縮体に起こり得る変形のコースを、関連付けられた力による変形を示す図とともに示す図である。
【図２６】図１５による発明の圧縮体の実施形態の斜視図を示す図である。
【図２７】本発明による圧縮体が、支持構造の一部を形成する場合における、鉱山入口の断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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