某隧道工程的荷載計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23574某隧道工程的荷載計算過程案例 1315251.1隧道荷載計算 1279711.1.1計算公式 1234751.1.2隧道深淺埋判斷 2271281.1.3深淺埋計算結(jié)果 21.1隧道荷載計算1.1.1計算公式用破損階段法和容許應(yīng)力法設(shè)計隧道結(jié)構(gòu)，根據(jù)公路隧規(guī)得出圍巖松動壓力統(tǒng)計公式如下:S——圍巖級別，如III級圍巖S=3；——圍巖的容重，無實測數(shù)據(jù)時，根據(jù)表3-2取值；w——寬度影響系數(shù)，其值為w=1+i(B-5）其中B——坑道寬度（m）；i——坑道寬度每增加一米，圍巖壓力的增減率（以B=5m為基準(zhǔn)），當(dāng)B<5i取0.2，B>5m，i取0.1。本次設(shè)計隧道沿線圍巖主要是Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖各級圍巖主要物理力學(xué)指標(biāo)參見表3-2γ3=26kN／m3γ4=24kN／m3γ5=22kN／m3由內(nèi)輪廓圖3-2可知B=11.10m＞5m,則i=0.1w=1+i(B-5)=1.61III級圍巖:hq3==2.898mq3=γ3×hq3=75.3480kN/m2IV級圍巖:hq4==5.796mq4=γ4×hq4=139.104kN/m2Ⅴ級圍巖:hq5==11.592mq4=γ5×hq5=255.024kN/m2除了豎向壓力，也會產(chǎn)生側(cè)向壓力，按表3-1的圍巖水平均布松動壓力的經(jīng)驗值確定。表3-1圍巖水平壓力圍巖級別Ⅰ～ⅡⅢⅣⅤⅥ圍巖水平均布壓力0<0.15q(0.15～0.30)q(0.30～0.50)q(0.50～1.00)q根據(jù)隧道圍巖情況共有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三級圍巖，Ⅲ級取0.15q，Ⅳ級取0.25q，Ⅴ級取0.40q1.1.2隧道深淺埋判斷淺埋、深埋隧道的界限，先算出荷載等效高度值，并結(jié)合施工方法、地質(zhì)條件等因素綜合判定。公式如下：Hp=（2~2.5）h式中——深淺埋隧道分界的深度——等效荷載高度值圍巖較軟時=2.5，圍巖較堅硬時=2；深埋：隧道覆蓋層厚度H≥時；淺埋：H<；III級圍巖:Hp3=2×hq3=5.796mIV級圍巖:Hp4=2.5×hq4=14.49mⅤ級圍巖:Hp5=2.5×hq5=28.98m根據(jù)縱斷面圖可知K16+600~K16+617(Ⅲ級)、,K17+960~K18+000（Ⅴ級）K18+476~K18+580（Ⅳ級）為淺埋段，其余均為深埋。1.1.3深淺埋計算結(jié)果①超淺埋埋深H<hq，垂直壓力視為均布：q=γ×Hq為垂直均布壓力（kN/m2）γ為隧道上覆圍巖重度（kN/m3）H為隧道埋深，指隧道頂至地面的距離（m）圍巖水平均布壓力e按均布考慮時，由朗肯公式計算：式中：e為側(cè)向均布壓力（kN/m2）;Ht為隧道高度（m）；為圍巖計算摩擦角（°）（各級圍巖物理力學(xué)見參數(shù)表3-2）②hq＜H≤Hp時為淺埋圍巖垂直均布壓力：=γhKK為壓力縮減系數(shù)；B為隧道開挖寬度圍巖水平均布壓力：圍巖水平均布壓力若為梯形分布，則隧道頂部和底部作用的水平壓力為ee2若為均布壓力時e=0.5(（4）深淺埋計算結(jié)果A、淺埋段計算圍巖垂直均布壓力：圍巖水平均布壓力：e=0.5（埋深h按該段最危險界面處埋深，H①K16+600~K16+617(Ⅲ級)由表3-2可知，對于III級圍巖：γ=26kN/m3,φc=65°θ=45°代入得：λ=0.065圍巖垂直均布壓力：q=26×5.796(1?5.796×0.065×tan45°/12)=140.35KN/m2圍巖水平均布壓力：e=0.5［γhλ+γ(h+H②K17+960~K18+000（Ⅴ級）對于Ⅴ級圍巖：γ=22kN/m3,φc=45°θ=25°代入得：λ=0.217圍巖垂直均布壓力：q=22×28.98(1-28.98×0.217×tan25°/12)=481.759KN/m2圍巖水平均布壓力：e=0.5［γhλ+γ(h+H③K18+476~K18+580（Ⅳ級）對于Ⅳ級圍巖：γ=24kN/m3,φc=55°，θ=35°代入得：λ=0.131圍巖垂直均布壓力：q=24×14.49(1-14.49×0.131×tan35°/12)=309.242KN/m2圍巖水平均布壓力：e=0.5［γhλ+γ(h+HB、深埋段含Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，已算得：III級圍巖:=2.898m由表4-1可知，其水平均布松動壓力e