【正文】 局部很嚴(yán)重，推測該斷層在隧道地段內(nèi)可能會(huì)形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎 (裂 )帶。地段內(nèi)以侵蝕地貌為主，溯源侵蝕強(qiáng)烈，故地形陡峻、溝谷密布，相對(duì)高差可達(dá)百佘米，其溝谷多呈樹枝狀，放射狀?！?30186。 本隧道位于兩個(gè)標(biāo)段 9 標(biāo)、 10 標(biāo)范圍內(nèi)，標(biāo)段的劃分右線以 YK22+470、左線以ZK22+470為界，小于該樁號(hào)部分路段屬于 9 標(biāo)，大于該樁號(hào)部分路段屬于 10標(biāo)。 3．掌握調(diào)查研究，理論分析，設(shè)計(jì)計(jì)算等學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成即能獨(dú)立思考，又能相互密切合作的態(tài)度 4．對(duì)一般公路隧道設(shè)計(jì)內(nèi)容，組成及施工方法有比較全面的了解。利用商業(yè)有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算。石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 19 世紀(jì)初歐洲的法意瑞士等國就已在山區(qū)修建公路隧道， 2022 年初投入運(yùn)營的挪威西部的拉達(dá)爾隧道長 。目前最長的鐵路隧道已達(dá) 。起戰(zhàn)法國的馬爾 派斯運(yùn)河隧道，建于 16781681 年長 157m 他可能是暈火藥開鑿的最早用火藥開鑿的航運(yùn)隧道。例如，二郎山隧道位于嚴(yán)寒的川藏線，設(shè)計(jì)中通風(fēng)方案選擇就十分困難，施工中又遇高地應(yīng)力和巖爆等，運(yùn)營管理中將要解決低溫通風(fēng)、隧道滲漏結(jié)冰等工程問題。到 1996 年底，我國建成的的山嶺公路隧道為 3160m，即中梁山隧道。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的公路隧道建設(shè)起步較晚。因此，在高等級(jí)公路迅速發(fā)展的帶動(dòng)下，作為公路重要組成部分的公路隧道石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 也迎來了規(guī)?？涨暗慕ㄔO(shè)熱潮。這種公路不僅等級(jí)低，繞行里程長，占用可耕地多，而且能耗高，安全隱患多，生態(tài)環(huán)境破壞大等， 因而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員大量傷亡。第三階梯主要以平原、丘陵和低山地貌為主。第一級(jí)階梯是青藏高原，平均海拔 4500～ 5000 米。改革開放以來，我國將交通運(yùn)輸列為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 通過 對(duì)圍巖的力學(xué)形態(tài)以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)的監(jiān)控量測來評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)施工水平并及時(shí)的改進(jìn)與調(diào)整。 首先 依據(jù)工程要求和設(shè)計(jì)規(guī)范確定隧道斷面，然后根據(jù)“荷載 結(jié)構(gòu)”法通過ANSYS 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度檢算，根據(jù)檢算結(jié)果配筋。木沖隧道 左 線長 1825m所經(jīng)地區(qū)為典型的喀斯特地貌，地層為以砂巖、頁巖、粉砂巖為主的寒武系地層。隧道的 主要 施工方法：隧道采用新奧法施工，以噴射混凝土錨桿作為主要的支護(hù)手段，通過檢測 控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的需要，并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。地形西高東低，自西向東呈現(xiàn)階梯下降。云貴高原海拔 2022～ 1000 米。 在山區(qū)或半山區(qū)修筑的公路，由于過去公路建設(shè)資金嚴(yán)重短缺，多以盤山公路為主。由于高等級(jí)公路的線形技術(shù)指標(biāo)較高，當(dāng)其進(jìn)入山區(qū)或重丘區(qū)時(shí)，就不可避免的需要采用隧道來穿山越嶺。由于隧道造價(jià)較高，運(yùn)營管理相對(duì)復(fù)雜，所以各地 對(duì)隧道建設(shè)都十分重視。進(jìn)入90 年代，公路的迅速發(fā)展對(duì)公路隧道提出了越來越高的要求，隧道建設(shè)的意義與作用也不斷加大。隨著公路隧道長度的不斷增加，設(shè)計(jì)、施工和管理的難度也逐漸增加。為此前期進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作 國外公路隧道發(fā)展?fàn)顩r 近代隧道興起于運(yùn)河時(shí)代，從 17 世紀(jì)起，歐洲陸續(xù)修建了許多運(yùn)河隧道。 18951906已經(jīng)出現(xiàn)了長 。較為完善的水底道路隧道建成于 1927 年位于紐約的哈德遜河底的荷蘭隧道。包括計(jì)算模型的確定，荷載取值，計(jì)算結(jié)果與分析，襯砌配筋，強(qiáng)度及裂縫寬度計(jì)算。 2．樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，謹(jǐn)慎，刻苦鉆研，勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和精神。隧道建筑 限界寬為 米，緊急停車帶處斷面加寬 米，高為 5 米，采用單心圓斷面，半徑為 R= 米，最大埋深為 357米。隧道通過地段主要為淺切割的低山地形，地面起伏較大，橫坡坡度一般在 20186。中部偏西方向?yàn)閯兾g侵蝕較深的近南北向木沖溝谷。 地質(zhì)構(gòu)造 測區(qū)主要地段位于望高至楓木山逆斷層、涼亭至雅珠頂逆斷層兩條較大區(qū)域性斷裂所圍限的地帶內(nèi)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。 斷層： 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和地面調(diào)查及綜合初勘物探勘察出現(xiàn)明顯的異常特征推斷，設(shè)計(jì)隧道經(jīng)過區(qū)段內(nèi)有 2條區(qū)域性斷層 (F F2)和 2條次級(jí)斷層通過。為一西盤上升，東盤下降的逆斷層。～ 35186。 F F4斷層：推斷 F3從 ZK22+575一帶通過， F4從 ZK21+810一帶通過。～ 50186。～ 90186。～ 20186。 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 地層巖性 測區(qū)內(nèi)分布地層以泥盆系為主，東側(cè)有少量的侏羅系地層，巖石以砂頁巖為主，間夾少量的灰?guī)r夾層及透鏡體。在賀州洞口區(qū)一帶的 ZK10～13號(hào)鉆孔揭露厚度為 ～ 。下部為紫紅色厚層泥質(zhì)砂巖、頁巖，夾中厚層砂巖，原生巖石致密堅(jiān)硬，地表常風(fēng)化呈松散的三角形碎粒?！?290176。 該層在 ZK10～ ZK13 鉆孔有揭露，巖性為砂巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r，中～厚層狀，呈互層或夾層出現(xiàn)，按風(fēng)化程度可劃分為強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化： 強(qiáng)風(fēng)化帶厚 ，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)已破壞，巖石風(fēng)化成碎石角礫混粘土狀。 微風(fēng)化帶在 ZK10 和 ZK12號(hào)孔均有揭露到，巖性主要為砂巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r及頁巖。 中泥盆統(tǒng)郁江組 (D2y)： 分布于木沖以東， F1 斷層以西地段。～ 120186。 下泥盆統(tǒng)那高嶺組 (D1n)： 分布于木沖山間谷地一帶，巖性有紫紅色厚層砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖夾紫紅色厚層泥質(zhì)砂巖及中～厚層硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體。 下泥盆統(tǒng)蓮花山組 (D1l)： 分布于木沖以西至斷層 F2間地段，其上與那高嶺組整合接觸，其下因 F2斷層逆掩上沖而覆蓋于上泥盆統(tǒng)榴江組之上。傾角色 30186。隧道區(qū)地勢較高，中 部一帶南北向山體構(gòu)成區(qū)段內(nèi)東西向分水嶺。弱、微風(fēng)化巖層為微透水層 (局部構(gòu)造破碎帶及巖溶發(fā)育帶為強(qiáng)透水層 )。 巖溶發(fā)育特征 區(qū)內(nèi)上泥盆統(tǒng)榴江組 (D3 l)為灰?guī)r，巖石裂隙較發(fā)育，但多被泥炭質(zhì)充填，在ZK79號(hào)鉆孔施工過程中均全部返水，說明巖溶發(fā)育程度較弱。 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 地震烈度 根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》 (GB183062022)，隧道區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為(地震基本烈度Ⅵ度 )，區(qū)域穩(wěn)定性較好。 Ⅳ級(jí) 圍巖 ZK20+740～ ZK20+800 段、 ZK21+085～ ZK21+140 段、 ZK21+650～ ZK21+725 段，ZK22+500～ ZK22+550 段、 ZK23+675～ ZK23+725 段、 ZK24+140～ Zk24+184 段，共 334m； Ⅳ級(jí) 圍巖為微風(fēng)化 (局部弱風(fēng)化 )砂巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，呈互層或夾層出現(xiàn)，受地質(zhì)構(gòu)造影響很嚴(yán)重，裂隙很發(fā)育，呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，多位于斷層、褶皺帶。圍巖開挖后拱部無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生小的坍塌，爆破震動(dòng)過大易坍塌，側(cè)壁基本穩(wěn)定，巖石破碎段易產(chǎn)生小坍塌。公路隧道的建筑限界如圖 41 包括車道、路肩、路緣帶、人行道等寬度，以及車道人行道的凈高。 圍巖壓力計(jì)算相關(guān)參數(shù)參見表 51 表 51 圍巖壓力計(jì)算相關(guān)系數(shù) 圍巖級(jí)別 重度 ? 巖體相似摩擦角 ? 隧道水平系數(shù) 巖體兩側(cè)摩擦角 ? KN/m3 176。 垂直壓力和水平壓力計(jì)算如下： 24 24 75 .57 6 kN /mqqh?? ? ? ? 12 0 . 1 5 0 . 1 5 7 5 . 5 7 6 1 1 . 3 3e e q? ? ? ? ? Ⅴ級(jí) 圍巖壓力計(jì)算 此斷面位于 位于木沖高速公路隧道 左 線 ZK20+765 處 ，埋深 ，隧寬 ，隧高 ，圍巖容重為 19kN/m，計(jì)算時(shí)取縱向單位寬度的一環(huán)。 ANSYS 加載求襯砌內(nèi)力過程 (1)進(jìn)入前處理，建立關(guān)鍵點(diǎn)； (2)合并線； (3)定義實(shí)常數(shù)； (4)劃分單元； (5)建立彈簧單元； (6)進(jìn)入處理階段； 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 (7)約束模型最下面點(diǎn)的位移，加重力，改變 力的合并； (8)加載，求解； (9)進(jìn)入后處理階段； (10)顯示位移表，看位移是否合理，顯示出彎矩，軸力的列表，顯示出彎矩圖，軸力圖。 表 54 斷面 2 的襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖參數(shù)表 結(jié)構(gòu)及圍巖 容重 ( 3kN/m ) 彈性抗力系數(shù) (MPa/m ) 彈性模量 (GPa ) 泊松比 C35鋼筋混凝土 25 31． 5 Ⅴ級(jí)圍巖 19 150 利用 ANSYS 進(jìn)行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖分別如下： 圖 54 Ⅴ級(jí)圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 55 Ⅴ級(jí)圍巖彎矩圖 圖 56 Ⅴ級(jí)圍巖軸力圖 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 表 55 Ⅴ 級(jí)圍巖所有點(diǎn)的內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度檢算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 抗壓抗裂強(qiáng)度驗(yàn)算 1 +03 +05 +00 1 2 +02 +05 +00 1 3 +03 +05 +00 1 4 +04 +05 1 5 +04 +05 1 6 +04 +05 3 7 +04 +05 3 8 +04 +05 3 9 +04 +05 1 10 +04 +05 3 11 +04 +05 1 12 +03 +05 +00 1 13 +03 +06 +00 1 14 +03 +06 +00 1 15 +03 +06 +00 1 16 +03 +06 +00 1 17 +04 +06 +00 1 18 +03 +06 +00 1 19 +04 +06 +00 1 20 +04 +06 1 21 +05 +06 3 22 +05 +06 3 23 +04 +06 1 24 +04 +05 1 25 +04 +05 +00 1 26 +04 +05 1 27 +04 +05 3 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 31 +04 +05 3 32 +04 +05 1 33 +04 +05 +00 1 34 +04 +06 1 35 +04 +06 1 36 +05 +06 1 37 +05 +06 3 38 +04 +06 1 39 +04 +06 +00 1 40 +03 +06 +00 1 41 +04 +06 +00 1 42 +03 +06 +00 1 43 +03 +06 +00 1 44 +03 +05 +00 1 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 續(xù)表 45 +04 +05 +00 1 46 +03 +05 +00 1 47 +04 +05 3 48 +04 +05 3 49 +04 +05 1 50 +04 +05 3 51 +04 +05 3 52 +04 +05 3 53 +04 +05 1 54 +04 +05 1 55 +03 +05 +00 1 56 +02 +05 +00 1 強(qiáng)度檢算 1抗壓合格 2抗壓不合格 3抗拉合格 4抗拉不合格 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 原理 隧道襯砌為雙線復(fù)合式襯砌，參照《公路隧道隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》按破損階段法及允許應(yīng)力法檢算隧道結(jié)構(gòu)截面。 襯砌截面配筋計(jì)算 截面配筋原理 參照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》受壓構(gòu)件對(duì)截面進(jìn)行對(duì)稱配筋。aa? =40mm，則 0h h a?? =35040=310mm，39。2 80a??mm，取 239。ggAA? = 2268mm 0 因此按照構(gòu)造配筋， gA = 200g 0 .2 1 0 .3 5 0 .2 0 .0 0 1 mA b h? ? ? ? ? ?=700 2mm 石家莊鐵道學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 則選用 HRB335418? (1018 2mm ) 單元 29 配筋計(jì)算 wR = aR = ? ? = ? 設(shè) a =40mm、 a? =40mm， 則 0h =h? a =350－ 40=310mm KN=? 380KN=912KN x=w912022 3 2 . 428100000 1. 0KNRb ???mm 0h =? =170 因此是大偏心， x = 39。2 80a? mm，取 ? mm 0 3501 3 4 4 0 1 m m22she e a ?? ? ? ? ? ? ? ? w0gg0(