1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)前言畢業(yè)設(shè)計是大學本科教育培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學習階段,是深化、拓寬、綜合教和學的重要過程,是對大學期間所學專業(yè)知識的全面總結(jié)，畢業(yè)設(shè)計包括文獻綜述，外文文獻翻譯，設(shè)計計算書編寫以及 CAD 制圖和手繪圖等幾個方面。 本畢業(yè)設(shè)計題目為重慶黃泥埡隧道設(shè)計 。在畢業(yè)設(shè)計前期，我溫習了爆破工程 、 混泥土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 、 隧道工程等知識，完成了文獻綜述的寫作及外文文獻的翻譯，并查閱了公路隧道規(guī)范 、 混凝土規(guī)范 、 公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范等規(guī)范。在畢業(yè)設(shè)計中期，通過所學的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進行隧道選線，輪廓圖及建筑限界的取定，隧

2、道襯砌計算（二次襯砌） ，通風計算以及繪制圖紙等工作。在畢業(yè)設(shè)計后期，主要進行設(shè)計書的電子排版整理。在設(shè)計的各個階段都得到了指導老師細心的審批和指正，使我圓滿地完成了設(shè)計任務，在此我表示衷心的感謝！ 畢業(yè)設(shè)計的兩個月里，在指導老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算、計算書撰寫以及外文的翻譯，使我加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的理解，鞏固了專業(yè)知識，提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖及計算時熟練掌握了 CAD 制圖軟件，以及多種結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。以上所有這些從不同方面達到了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求。由于自己水平有限，難免有不妥和疏漏之處，敬請各位老師批評指正！精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注

3、-專業(yè)摘要摘要隨著科技的發(fā)展、社會的不斷進步，高速公路的重要性越來越顯著，而作為公路的一部分隧道，對于施工和設(shè)計的要求也越來越高。本設(shè)計課題為高速公路隧道，重點研究新奧法施工。重慶黃泥埡隧道為雙向行駛兩車道二級公路隧道，全長 3530m，圍巖的基本情況為；級圍巖長 1929.16m；級圍巖長 819.28m；級圍巖長 781.56m。隧道洞門設(shè)計成翼墻式洞門；隧道采用新奧法施工，隧道襯砌采用復合式襯砌；隧道開挖級圍巖使用全斷面開挖法，級圍巖使用臺階分部開挖法，采用鉆爆法開挖；隧道的輔助施工方法有超前小導管注漿和超前錨桿；隧道通風方式為射流式縱向通風。隧道經(jīng)過多次計算和驗算后，洞門、襯砌、和通風

4、合格，可以正常施工。 關(guān)鍵詞：隧道； 新奧法； 圍巖； 復合式襯砌精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ABSTRACTWith the development of science and technology, social progress, the importance of highway becoming more and more obvious, and as part of the road - the tunnel, for construction and design requirements have become more sophisticated. The

5、design issues for highway tunnels, focuses on the construction of New Austrian Tunneling Method（NATM）.Chongqing Nanchuan tunnel two-way two lane two highwaytunnel, a total length 3530m, The basic situation of the surrounding rock： grade rock long1929.46m; grade rock long 819.28m;grade rock long 781.

6、56m.Portal designed wing of the tunnel wall Portal; Tunnel NATM construction, tunnel lining using cmposite lining; tunnel excavation , -class surrounding the use of full-face excavation method, , grade level divisions surrounding the use of open digging method, using drill and blast excavation metho

7、d; tunnel construction methods of supporting small catheter advanced and ahead of grouting bolt; tunnel ventilation for jet ventilation.After several rounds of the tunnel after the calculation and checking, portal, lining, and ventilation qualified to normal construction.Key words: tunnel; New Austr

8、ian Tunneling Method; rock; cmposite lining精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)87精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 1 章 設(shè)計資料1.1 采用的技術(shù)標準及設(shè)計標準規(guī)范1.1.1 采用的技術(shù)標準（1）隧道按規(guī)定的遠期的交通量設(shè)計，采用單洞雙向行駛兩車道隧道。（2）隧道設(shè)計車速，隧道幾何線形與凈空按 80km/h 設(shè)計，隧道照明設(shè)計速度按照 80km/h 設(shè)計。 1.1.2 主要設(shè)計標準規(guī)范 （1） 公路隧道設(shè)計規(guī)范 JTG D70-2004； （2） 公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范 JTJ02

9、6.1-1999； （3） 公路工程技術(shù)標準 JTG-2003； （4） 公路工程抗震設(shè)計規(guī)范 JTJ004-89； （5） 錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范 GB50086-2001； （6） 地下工程防水技術(shù)規(guī)范GB50108-2008； （7） 隧道圍巖級別按公路隧道設(shè)計規(guī)范JTG D70-2004。1.2 工程概況擬建黃泥埡隧道隧道進口位于重慶市南川區(qū)三鎮(zhèn)長溝，出口位于重慶市南川區(qū)小河鎮(zhèn)松河灣。其為雙向兩車道二級公路，設(shè)計時速 80/h，凈寬 10.56m，凈高 5m，隧道起止里程、設(shè)計路面標高、長度、縱坡詳見表 1.1。表 1.1 黃泥埡隧道隧道設(shè)計方案線路進口樁號進口路面標高(m)出口樁

10、號出口路面標高(m)隧道長度(m)設(shè)計縱坡主洞AK1+9901011.53AK5+5201063.983530-0.60%、+2.328%、-1.00%精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)避難通道ABNK0+0601012.36ABNK3+6301071.0583570+0.528%、+2.332%、-1.00%、+0.576%1.3 工程地質(zhì)概況（1）隧道所穿越的山體穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，新構(gòu)造運動以間歇性抬升為主要特征地震活動微弱，地震基本烈度小于度，隧道位于龍骨溪背斜兩翼，巖傾角小。隧道區(qū)山體穩(wěn)定，適宜黃泥埡隧道建設(shè)。（）隧道區(qū)地自重應力場主，不存在高地應力，在隧道進行開挖中不會產(chǎn)生巖爆

11、及軟巖變形。（）隧道進、出洞口段分布的殘坡積體建議采取清除或支擋措施。對形成的邊坡應采取及時支擋及坡面防護措施，對隧道進口建議采取早進洞、出口晚出洞，盡量避免大開挖，以保證自然斜坡的穩(wěn)定，保證施工、營運安全。（）黃泥埡隧道隧道圍巖級別為、級。隧道級圍巖占 22.8%，隧道級圍巖占 20.7%，級圍巖占 53.6%。（）隧道出口段具有 106.40m 長的淺埋隧道，圍巖等級為級，地質(zhì)條件較差，需要設(shè)置明洞。（）隧道區(qū)內(nèi)地下水主要為松散巖類孔隙水和巖溶裂水，由于裂隙發(fā)育的不均勻性，從而會導致地下水的分布與富集亦不均勻，隧道區(qū)可能將出現(xiàn)涌突水現(xiàn)象。 隧道區(qū)隧址區(qū)屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，為微弱透水層，

12、根據(jù)公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范JTJC20-2011 附錄 K 判定，隧道區(qū)場地環(huán)境類別為類，地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性等級為微。（7）隧道的建設(shè)對區(qū)內(nèi)環(huán)境將產(chǎn)生較大的改變，新形成的邊坡，改變了斜坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性，為預防發(fā)生次生地質(zhì)災害，對形成的人工挖填方邊坡應采取支擋或放坡的處理措施；隧道的建設(shè)將改變地下水的徑流排泄模式，地下水位的下降，將產(chǎn)生地表水體和地表井泉的干涸，造成人畜的飲水困難，局部地段森林死亡。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)表 1-2 各類圍巖主要物理力學指標表圍巖級別力學指標備 注密度 (103kg/m3)2.302.502.502.602.6

13、02.80彈性抗力系數(shù) K(MPa/m)40050040050010001200彈性模量(靜態(tài)) E(Gpa)6.08.08.010.015.020.0泊松比 0.250.300.250.200.200.15計算內(nèi)摩擦角 ()465050545560容許承載力 。(kPa)100015001500200026003000飽和抗壓強度 Rb (Mpa)12.019.012.020.035.060.0摩擦系數(shù) f(圬工與圍巖)0.400.450.55級圍巖為表面不光滑時詳細地質(zhì)情況參見隧道縱斷面設(shè)計圖。第 2 章 總體設(shè)計2.1 選址的考慮隧道總體設(shè)計應遵循以下原則：（1）在地形、地貌、地質(zhì)、氣象

14、、社會人文和環(huán)境等調(diào)查基礎(chǔ)上，綜合必選隧道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置等，提出推薦方案。地質(zhì) 條件很差時，特長隧道的位置應控制路線走向，以避開不良地質(zhì)地段；長隧道位置亦應盡可能避開不良地質(zhì)地段，并與路線走向綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。（2）根據(jù)公路等級和設(shè)計速度確定車道數(shù)和建筑界限。在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu)受精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)力良好的前提下，確定經(jīng)濟合理的斷面內(nèi)輪廓。隧道內(nèi)外、縱線形應協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全、舒適要求。（3）根據(jù)隧道長度、交通量及其構(gòu)成、交通方向及環(huán)保要求等，選擇合理的通風方式，確定通風、照明、交通監(jiān)控等機電設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。必要時特長隧道應做

15、防災專項設(shè)計。（4）應結(jié)合公路等級、隧道長度、施工方法、工期和運營要求，對隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管理設(shè)施、交通工程設(shè)施、環(huán)境保護等做綜合考慮。（5）當隧道與相鄰建筑物互有影響是，應在設(shè)計與施工中采取必要的措施。黃泥埡隧道位置選擇包括洞身位置和洞口位置的選擇兩項，主要以地形、地質(zhì)為主等進行綜合考慮，宜首先排除顯著不良地質(zhì)地段，按地形條件擬定隧道及接線方案，在進行深入的地址調(diào)查，綜合各方面因素，選定隧道位置。2.2 洞口選擇及線形考慮 （1）隧道洞口位置應根據(jù)地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，著重考慮隧道仰坡、邊坡的穩(wěn)定，保證施工及運營的安全，并結(jié)合洞口有關(guān)工程及施工條

16、件，綜合研究比選確定。一般情況隧道宜早進洞、晚出洞。（2）隧道進口段地表為寒武系上統(tǒng)后壩組（3h）的灰質(zhì)白云巖，弱風化巖體較14，主要發(fā)育三組裂隙：組裂隙 47557681，呈閉合微張狀，面較平直，大部無充填，局部充填粘土，延伸 0.51m，間距 0.32.5m，結(jié)合差；組裂隙 18257173，呈閉合微張狀，面較平直，大部無充填，局部充填粘土，延伸 0.81.5m，間距 0.82m，結(jié)合差；組裂隙 1261347188，呈微張張開狀，面較平直，大部無充填，局部充填粘土，延伸一般 315m，間距 g 一般1.53m，結(jié)合差。隧道進口段地表為系第四殘坡積粘土覆蓋，下伏基巖為下伏基巖為寒武系上統(tǒng)后

17、壩組（3h）的灰質(zhì)白云巖?；屹|(zhì)白云巖厚度較大，為中厚層狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，巖體破碎，根據(jù)巖石的堅硬程度劃分為較堅硬巖。（3）隧道進口洞頂上方分布的第四系殘坡積粘土厚達 02.00m，斜坡坡向近平行于隧道軸線，地形坡角一般 633，目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，建議施工前，將上部土體被清除，適宜隧道進口的建設(shè)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（4）隧道出口段地表為崩坡積體覆蓋，下浮基巖為奧陶系中統(tǒng)寶塔組（O2b）的灰?guī)r。弱風化帶巖體較完整，完整性較好，層間結(jié)合一般擬建隧道洞口位于馬鞍山向斜南東翼，巖層產(chǎn)狀10767，主要發(fā)育兩組裂隙：組裂隙，呈閉合微張狀，面較平直，大部無充填，局部充填粘土，延

18、伸0.51m，間距0.32.5m，結(jié)合差；組裂隙30150，呈閉合微張狀，面較平直，大部無充填，局部充填粘土，延伸0.81.5m，間距0.82m，結(jié)合差。因此，黃泥埡隧道根據(jù)上述分析，并結(jié)合地質(zhì)圖，本隧道洞口及洞身基本在基巖中通過，隧道圍巖較好，隧道選線條件較寬松。隧道為小曲率隧道，詳細情況參見隧道（地質(zhì)）平面圖。2.3 縱斷面設(shè)計 本隧道的基本坡道形式設(shè)為人字坡。坡道形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風問題，施工因素和對汽車行駛的利害。隧道的縱坡以不防礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護管理都不利。的有害氣體少，對通風也很有利。因此，黃泥埡隧道縱坡整體設(shè)計為人字坡，

19、縱坡坡度為-0.60%。+2.328%-1.00%。2.4 橫斷面設(shè)計 2.4.1 建筑限界黃泥埡隧道的建筑限界按 80km/h 時速設(shè)計，建筑限界取值如下：建筑限界橫斷面寬度如下表： 表2-1 建筑限界設(shè)置 （單位：m）檢修道J頂角寬度設(shè)計速度（km/h）車道寬度W左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)802x3.750.501.001.001.00精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)隧道中心線行車道中心線圖 2-1 隧道建筑界限 （單位：cm）2.4.22.4.2 緊急停車帶及避難通道 鑒于本隧道屬于特長，所以本隧道設(shè)置緊急停車帶，上下線分別交錯設(shè)置，間距750m。在隧道進口端右側(cè)設(shè)置平行導坑，高程及樁號

20、：表2-2 平行導坑高程及樁號線路進口樁號進口路面標高(m)出口樁號出口路面標高(m)隧道長度(m)設(shè)計縱坡避難通道ABNK0+0601012.36ABNK3+6301071.0583570+0.528%、+2.332%、-1.00%、+0.576%2.4.32.4.3 內(nèi)輪廓設(shè)計根據(jù)建筑限界，利用三心圓法，得出隧道斷面內(nèi)輪廓圖如下：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)OOOOOR3=100起拱線行車道中心線隧道中線圖2-2 隧道內(nèi)輪廓線 （單位：cm）第 3 章 洞門設(shè)計及強度與穩(wěn)定性驗算3.1 洞門設(shè)計 3.1.1 洞門類型選擇本隧道進口段為級圍巖，出口段為級圍巖，出口端坡度平緩有1

21、06.40m的淺埋段設(shè)為明洞隧道地質(zhì)條件均較差，擬采用翼墻式洞門。 3.1.2 洞門設(shè)計（1） 參數(shù)設(shè)定 翼墻式洞門的正墻斜度取 1：0.1，仰坡坡率取 1：0.75，設(shè)端墻厚度為B=2.4m設(shè)基礎(chǔ)埋深為1m，襯砌拱頂外緣至洞門頂部的距離取為3m,設(shè)墻高H=13m。（2） 各項物理指標 f=0.5060324/kN m精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1 .537 . 51.6MPa水泥砂漿砌片石 322/akN m（3） 土壓力計算 最危險破裂面與垂直面夾角222tantantan(1tan)(tantan )(tantan)(1tantan )tantan (1tan)tan (

22、1tantan ) =）（）（）（）（）（）（33. 11 . 01732. 13133. 133. 11 . 011 . 0732. 133. 1732. 13133. 11 . 03 =0.4 21.9土壓力系數(shù)按下式計算： (3-1)(tantan)(1tantan )tan()(1tantan ) =0.08）（）（）（33. 14 . 0103. 733. 11 . 011 . 04 . 0土壓力按下式計算：E= （3-2012H2 ) =mKN /24.16208. 01324212墻體自重按下式計算：G= （3-aHB3） =mKN /4 .6864 . 21322 （4）穩(wěn)定性

23、及強度驗算 抗傾覆穩(wěn)定的驗算精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)根據(jù)公式 （3-00yMkM4） （3-fzxyxEGxM05） （3-faxzEM06） 又 =162.24KN/maxE =16.224KN/mzxE 85. 11 . 013212 . 11 . 02120HBx83. 21 . 013314 . 21 . 031HBxf 33. 43133Hzf 分別代入公式（3-6） 、 （3-7）得 75.131583. 2224.1685. 14 .686yM 04.70333. 4224.1620M 6 . 187. 104.70375.131500MMky滿足抗傾覆要求?；?/p>

24、動穩(wěn)定性驗算 （3-EGfKC7） GG EE5 . 0f 代入公式（3-8）得 3 . 112. 224.1625 . 04 .686cK 墻身截面偏心驗算精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) NMeb（3-9） 11()23MEH =MKN 52.351136124.162代入（3-9）得偏心距： 0.3B=0.7251. 0686.452.351NMeb 合力的偏心距的驗算： 89. 04 .68604.70375.13150GMMCy 31. 089. 024 . 22CBe6 . 04B 滿足基底合力的偏心距。 墻身截面強度驗算應力計算： 4 . 06Be （3-）（BeBNW

25、MFN618）又 mKNGN/4 .686 mB4 . 231. 0e代入(3-10)得 )61 (BeBN )4 . 231. 061 (4 . 24 .686 得到 Kpa65.221min Mpa6 . 1Kpa65.507max Mpa6 . 1滿足墻身截面強度的要求。由以上驗算，確定出主墻墻厚為 2.4m（詳見洞門設(shè)計圖） 。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 4 章 襯砌設(shè)計黃泥埡隧道支護結(jié)構(gòu)采復合式襯砌，分初期支護和二次支護，初期支護采用噴錨支護，二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土。根據(jù)黃泥埡隧道地質(zhì)縱斷面圖可以得到隧道圍巖分布情況見下表：表 4-1 隧道圍巖分布情況起訖樁號

26、長度（m）圍巖級別BQVp(km/s)KvRc(Mpa)K1K2K3BQAK1+990 AK2+040.0750.07315.4337.93.513.840.500.5941.9158.540.200.200355.4377.9AK2+040.07AK2+504.15464.08375.593.513.840.60白云質(zhì)灰?guī)r41.9158.54，灰質(zhì)白云巖42.3153.030.200.200415.59AK2+504.15AK2+644.88140.73340.43.513.840.642.3153.030.200.200380.4AK2+344.73AK3+632.27699.85359.

27、093.513.840.642.3153.030.200.200399.09AK2+344.73AK3+632.27287.54220.43.513.840.2042.3153.030.400.200260.4AK3+632.27AK3+761.24128.97340.43.513.840.642.3153.030.200.200380.4AK3+761.24AK4+127.98366.74173.3220.43.513.84 0.2灰質(zhì)白云巖：42.3153.03 灰?guī)r：32.4635.56 白云巖: 32.90550.400.200213.3260.4精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-

28、專業(yè).07AK4+127.98AK4+457.34329.36340.43.513.840.642.3153.030.200.200380.4AK4+457.34AK4+907.29449.95364.13.513.840.6灰質(zhì)白云巖：42.3153.03 白云質(zhì)灰?guī)r41.9158.540.200.20404.1AK4+907.29AK4+951.8144.52252.03.513.840.6712.1715.100.200.200292.0AK4+951.81AK5+267.09315.28374.16.070.6731.8352.220.200.20414.16AK5+267.09AK5

29、+392.72125.63252.070.6712.1715.100.200.200292.0AK5+392.72AK5+520127.28244.13.513.840.3436.360.200.200284.14.1 初期支護初期支護采用噴錨支護，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護形式組合使用，根據(jù)不同圍巖級別區(qū)別組合。錨桿支護采用全長粘結(jié)錨桿。由工程類比法，結(jié)合公路隧道設(shè)計規(guī)范 ， 初期支護噴射混凝土材料采用 C20 混凝土，支護參數(shù)取值如下表：表 4-2 初期支護參數(shù)表噴射砼厚度(cm)錨桿(m)圍巖級別拱墻仰拱位置長度間距桿體材料鋼筋網(wǎng)鋼拱架12-拱墻2.51.020MnSi鋼筋局

30、部25x25-15-拱墻3.01.220MnSi鋼筋拱、墻(雙層)25x25-精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)25拱墻3.80.820MnSi鋼筋拱、墻(雙層)2020拱、墻仰拱其他參數(shù)、錨桿布置見襯砌斷面圖。4.2 二次襯砌二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，利用荷載結(jié)構(gòu)法進行襯砌內(nèi)力計算和驗算。二次襯砌厚度設(shè)置如下表： 表 4-3 二次襯砌支護參數(shù) 單位：cm圍巖級別拱、墻混凝土厚度仰拱混凝土厚度35-35354545精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4-1 級圍巖襯砌圖 (單位：cm)O襯砌中心線車道中心線初期支護預留變形量 暫定4厘米防火涂料二次襯砌 25號模筑防水混凝土

31、 厚35厘米防排水隔離層20號噴射鋼纖維混泥土 厚12cm20錨桿 單根長2.5m 間距為1m1m圖 4-2 級圍巖襯砌圖 （單位：cm）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4-3 級圍巖襯砌圖 （單位：cm）4.3 圍巖壓力的計算4.3.1 斷面參數(shù)確定 隧道高度 h=內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+預留變形量隧道跨度 b=內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+預留變形量 表 4-4 預留變形量 單位：mm圍巖級別兩車道隧道2050508080120 注：圍巖破碎時取大值；圍巖完整時取小值。 所以：預留變形量 ；級圍巖為 0.004m；圍巖為 0.005m；圍巖為0.008m得出： 級圍巖 8.91 0

32、.350.0049.264hm 11.400.350.00411.754bm 級圍巖 8.91 0.350.0059.265hm 11.400.350.00511.755bm級圍巖 8.91 0.450.0089.368hm 11.400.450.00811.858bm隧道荷載壓力分布如下圖所示：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.3.2 計算垂直均布壓力： 深埋隧道垂直均布壓力計算式： (4-1)10.45 21(5)sqi B式中：為圍巖重度，此處：級圍巖；級圍巖3520/kN m 級圍巖；。3422/kN m3324/kN m 為每增加 1m 時圍巖壓力的增減率，以=5m 的圍

33、巖垂直均布壓iBB力為準，當5m 時，取 =0.2，當5m 時，取 =0.1。BiBi 為隧道開挖寬度，級圍巖；級圍巖； B511.908Bm411.805Bm級圍巖。311.804Bm為圍巖類別，級圍巖；級圍巖；級圍巖。s5s 4s 3s （1）級圍巖段圍巖均布壓力計算 開挖寬度 511.908Bm 開挖高度 59.418Hm 圍巖容重 3520/kN m 5m，取 =0.1Bi精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 又 559.4180.791 1.711.908HB 經(jīng)計算 5 1520 0.45 21 0.1 (11.9085)q =243.4752/kNm （2）級圍巖段圍巖均布

34、壓力計算 已知 開挖寬度 411.805Bm開挖高度 49.315Hm 圍巖容重 3422/kN m5m，取 =0.1Bi 高寬比 449.3150.7891.711.805HB 經(jīng)計算 4 1422 0.45 21 0.1 (11.8055)q =133.0962/kNm（2）級圍巖段圍巖均布壓力計算 已知：開挖寬度 311.804Bm 開挖高度 39.314Hm 圍巖容重 3324/kN m 5m，取 =0.1Bi 高寬比 339.3140.7891.711.804HB經(jīng)計算：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 3 1324 0.45 21 0.1 (11.8045)q =72.5

35、932/kNm4.3.3 淺埋和深埋隧道的分界： （1） 淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。荷載等效高度值的計算公式如下： （4-qphH)5 . 22(2）式中：淺埋隧道分界深度（）pHm 荷載等效高度（） ，q 為由式（4-3）算出的深埋qhmqqh隧道垂直均布壓力（） ；為圍巖的重度（） 。2/kNm3/kNm在礦山法施工條件下，級圍巖??；級圍巖取。qphH5 . 22pqHh 因此，、級圍巖的等效荷載高度值分別為 級圍巖 555243.47512.1720qqhm級圍巖 444133.0966.0522qqhm 級圍巖 33372.5933

36、.0224qqhm 故，淺埋隧道分界深度pH級圍巖 552.52.5 12.1730.425ppHhm級圍巖 442.52.5 6.0515.125ppHhm精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)級圍巖 3322 3.026.040ppHhm（2）淺埋段的確定進口端：坡度大約為 53左右，縱斷面坡度 0.60%，設(shè)進口段 xm 處埋深為，根據(jù)幾何關(guān)系：pH4tan530.6%oPxxH 11.45xm所以有 11.45m 的淺埋段。出口端：坡度大約為 15左右，縱斷面坡度-1.80%，設(shè)出口段 xm 處埋深為，根據(jù)幾何關(guān)系：pH5tan151.8%opxxH 106.40 xm則出口端有

37、106.40m 的淺埋段。4.3.4 圍巖壓力計算 4.3.4.1 深埋隧道圍巖壓力計算水平均布壓力根據(jù)圍巖計算如下表：表 4-5 水平均布壓力計算表圍巖級別水平均布壓力 e0.14q0.25q0.4q注：均小于 1.7。HB4.3.4.2 淺埋隧道圍巖壓力計算（1）埋深小于或等于等效荷載高度的隧道垂直壓力： （4-qH精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3）H隧道埋深側(cè)向壓力： （4-21()tan (45)22cteHH4）隧道高度，圍巖計算摩擦角。tHc（2） 埋深大于等效荷載高度時小于等于的圍巖壓力計算pH垂直力： （4-(1tan )tHqHB5）隧道寬度tB水平側(cè)壓力：水平側(cè)

38、壓力視為均布壓力時按下式計算： （4-121()2eee6） （4-12,eHeh7）隧道底部至地面的高度h側(cè)壓力系數(shù)計算： （4-tantantan1tan(tantan )tantanccc 8） （4-2(tan1)tantantantantancccc 9）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)各級圍巖的值見下表：表 4-6 各級圍巖的值圍巖級別、0.9c0.8c0.6c利用上述公式，計算各級圍巖壓力如下：級圍巖： 深埋段 2243.475/qkN m 0.497.39eq淺埋段： 時qHh 220 12.17243.4/qqHhkN m 2221()tan (45)2216020

39、 (12.17)tan (45)2 9.418217.55/cteHHkN m 時qqhHH22(tan1)tantantantantantan 601 tan60tan60tan60tan484 1.7321.7321.732 1.1115.072ccccooooo 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)tantantan1tantantantantanccc 5.072 1.7325.0721 5.072 (1.732 1.111) 1.732 1.111 0.108(1tan )tHqHB 30.42520 30.425 (10.108 tan48 )11.908o 2422.02/

40、kN m2120 30.425 0.10865.72/eHkN m2220 (30.4259.418) 0.10886.06/ehkN m121()2eee 265.7286.0675.89/2kN m級圍巖： 該圍巖處于深埋段 故 272.593/qkN m 20.1418.15/eqkN m級圍巖： 深埋段：2133.096/qkN m 20.2533.27/eqkN m 淺埋段： 時qHh 222 6.05133.1/qqHhkN m精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 2221()tan (45)2216022 (6.05)tan (45)2 9.31529.64/cteHHkN

41、 m 時qqhHH22(tan1)tantantantantantan 601 tan60tan60tan60tan484 1.7321.7321.732 1.1115.072ccccooooo tantantan1tantantantantanccc 5.072 1.7325.0721 5.072 (1.732 1.111) 1.732 1.111 0.108(1tan )tHqHB 15.12522 15.125 (10.108 tan48 )11.805o 2281.61/kN m2122 15.125 0.10835.94/eHkN m2222 (15.1259.315) 0.1085

42、8.07/ehkN m121()2eee 235.9458.0747.01/2kN m4.4 內(nèi)力計算及結(jié)果4.4.1 基本原理：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)隧道支護結(jié)構(gòu)在承受圍巖所施加的主動壓力作用時將發(fā)生彈性變形，由于隧道支護結(jié)構(gòu)周圍有圍巖存在,因此，它的這種彈性變形將受到圍巖的約束作用，這種約束作用稱為彈性抗力，它的大小與地層性質(zhì)和隧道支護結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)。 該原理的基本假定：隧道支護結(jié)構(gòu)是放置在彈性地基上的梁，梁在地層壓力作用下將產(chǎn)生向地基方向的變形，地基將給梁以反作用力(即彈性抗力)，彈性抗力的大小和分布形式可根據(jù)不同的假定來得到，在本設(shè)計中，我們采用局部變形理論(即溫克爾

43、假定)：認為地基可以看成由無限多個各自孤立的彈簧構(gòu)成，梁放在彈簧上，地基的沉降即相當彈簧壓縮，彈簧常數(shù)即相當于彈性壓縮系數(shù)，通過這一假定后，可以計算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進行截面設(shè)計。本設(shè)計的結(jié)構(gòu)計算采用 ANSYS10.0 結(jié)構(gòu)有限元進行分析計算：本設(shè)計中拱圈梁單元采用 Beam3，圍巖抗力采用桿單元 link1，荷載方面是把上面的計算荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載進行加載計算。其有限元模型如下圖所示：圖 4-4 有限元模型圖 注意：為了使模型的計算結(jié)果盡可能的與實際情況的結(jié)果相近，用桿單元模擬圍巖抗力時要注意桿單元是只能受壓，是不能受拉的；因此，在模型建立和計算時要把精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專

44、業(yè)受拉的桿單元全部去掉，最后的結(jié)果是桿單元是全受壓的。同時要盡可能使模型的約束情況與結(jié)構(gòu)的實際情況相近，通過多次優(yōu)化使得計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)實際受力相近。 利用 Ansys 有限元分析結(jié)果圖主要有：彎矩圖、軸力圖。4.4.2 ANSYS 計算的內(nèi)力結(jié)果1、各級圍巖輸出的內(nèi)力圖：圖 4-5 級圍巖彎矩圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4-6 級圍巖軸力圖圖 4-7 級圍巖彎矩圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4-8 級圍巖軸力圖 圖 4-9 級圍巖彎矩圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4-10 級圍巖軸力圖2、各級圍巖輸出數(shù)據(jù)級圍巖：* POST1 ELEME

45、NT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURRENT ELEM SMIS6 SMIS12 SMIS1 SMIS7 1 -46023. 3586.4 -0.39919E+06 -0.39535E+06 2 3586.4 56568. -0.37131E+06 -0.36826E+06 3 56568. 99399. -0.34344E+06 -0.34123E+06 4 99399. 0.12719E+06 -0.32353E+06 -0.32219E+06 5 0.12719E+06 0.13689E+06 -0.31298E+06 -

46、0.31253E+06 6 0.13689E+06 0.12745E+06 -0.31251E+06 -0.31295E+06 7 0.12745E+06 0.10362E+06 -0.32119E+06 -0.32253E+06 8 0.10362E+06 64626. -0.33957E+06 -0.34178E+06 9 64626. 15311. -0.36598E+06 -0.36903E+06精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 10 15311. -37979. -0.39843E+06 -0.40227E+06 11 -37979. -88830. -0.43490E+0

47、6 -0.43960E+06 12 -88830. -0.12725E+06 -0.47270E+06 -0.47810E+06 13 -0.12725E+06 -0.14440E+06 -0.50820E+06 -0.51421E+06 14 -0.14440E+06 -0.13190E+06 -0.53828E+06 -0.54481E+06 15 -0.13190E+06 -82512. -0.56006E+06 -0.56701E+06 16 -82512. 9447.2 -0.57109E+06 -0.57834E+06 17 9447.2 46892. -0.57788E+06 -

48、0.58532E+06 18 46892. 82202. -0.58341E+06 -0.59093E+06 19 82202. 0.10906E+06 -0.58241E+06 -0.58989E+06 20 0.10906E+06 19204. -0.58655E+06 -0.59388E+06 21 16862. 0.10670E+06 -0.58954E+06 -0.58222E+06 22 0.10670E+06 81924. -0.58538E+06 -0.57790E+06 23 81924. 49791. -0.58598E+06 -0.57845E+06 24 49791.

49、15689. -0.57983E+06 -0.57238E+06 25 15689. -77446. -0.57266E+06 -0.56541E+06 26 -77446. -0.12854E+06 -0.56157E+06 -0.55462E+06 27 -0.12854E+06 -0.14323E+06 -0.53970E+06 -0.53317E+06 28 -0.14323E+06 -0.12875E+06 -0.50951E+06 -0.50350E+06 29 -0.12875E+06 -93414. -0.47388E+06 -0.46848E+06 30 -93414. -4

50、6023. -0.43593E+06 -0.43123E+06 31 19204. -3361.5 -0.82599E+06 -0.83075E+06 32 -3361.5 -7904.6 -0.80147E+06 -0.80523E+06 33 -7904.6 -3701.8 -0.78116E+06 -0.78387E+06 34 -3701.8 2212.6 -0.76677E+06 -0.76841E+06 35 2212.6 5443.3 -0.75949E+06 -0.76004E+06 36 5443.3 3947.1 -0.75132E+06 -0.75078E+06 37 3

51、947.1 -1333.4 -0.75959E+06 -0.75795E+06 38 -1333.4 -6009.9 -0.77504E+06 -0.77233E+06 39 -6009.9 -3042.8 -0.79649E+06 -0.79273E+06精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 40 -3042.8 16862. -0.82219E+06 -0.81744E+06 * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURRENT ELEM SMIS6 SMIS12 SMIS1 SMIS7 MINIMU

52、M VALUES ELEM 14 13 31 31 VALUE -0.14440E+06 -0.14440E+06 -0.82599E+06 -0.83075E+06 MAXIMUM VALUES ELEM 6 5 6 5 VALUE 0.13689E+06 0.13689E+06 -0.31251E+06 -0.31253E+06級圍巖：* POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURRENT ELEM SMIS6 SMIS12 SMIS1 SMIS7 1 -45337. -2355.1 -0.75417E+06

53、 -0.75033E+06 2 -2355.1 49369. -0.73351E+06 -0.73046E+06 3 49369. 91614. -0.70785E+06 -0.70564E+06 4 91614. 0.12178E+06 -0.67613E+06 -0.67479E+06 5 0.12178E+06 0.13408E+06 -0.66591E+06 -0.66546E+06 6 0.13408E+06 0.12770E+06 -0.66838E+06 -0.66883E+06 7 0.12770E+06 0.11017E+06 -0.67506E+06 -0.67640E+0

54、6 8 0.11017E+06 77505. -0.69095E+06 -0.69316E+06 9 77505. 33978. -0.71429E+06 -0.71734E+06 10 33978. -14767. -0.74333E+06 -0.74717E+06 11 -14767. -62999. -0.77624E+06 -0.78094E+06精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 12 -62999. -0.10186E+06 -0.81072E+06 -0.81612E+06 13 -0.10186E+06 -0.12338E+06 -0.84351E+06 -0.8495

55、2E+06 14 -0.12338E+06 -0.11998E+06 -0.87182E+06 -0.87835E+06 15 -0.11998E+06 -85006. -0.89307E+06 -0.90002E+06 16 -85006. -13209. -0.90505E+06 -0.91230E+06 17 -13209. 98909. -0.90602E+06 -0.91347E+06 18 98909. 0.25278E+06 -0.89492E+06 -0.90244E+06 19 0.25278E+06 71598. -0.90086E+06 -0.90834E+06 20 7

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