【正文】 ） 9 第 4章 結構內(nèi)力計算 荷載確定 計算 垂直均布壓力 ： 垂直 均布壓力計算式： ?? ???? ? sq 式中： s —— 圍巖類別， Ⅰ類圍巖 1?s ；Ⅱ類圍巖 2?s ? —— 圍巖容重，此處：Ⅰ類圍巖 3/16 mkNI ?? ；Ⅱ類圍 巖 3/18 mkN??? ? —— 跨度影響系數(shù)， ),5(1 ???????? tt BBi? 故 )( ?????? 經(jīng)計算： kPaq ? kPaq ? 劃分淺埋和深埋隧道的分界： 淺埋和深埋隧道的分界： qp hH )~2(? 式中： pH —— 淺埋隧道分界深度（ m ） qh —— 荷載等效高度（ m ） mqh Iq ??? ? mqh q ??? ?? 在礦山法施工條件下，Ⅰ — Ⅱ類圍巖取 qp hH ? 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 10 故 ： mH p ? mH p ? 淺埋隧道荷載分兩種情況分別計算 ： （ 1） 埋深（ H ）小于或等于等效荷載高度 qh 時，荷載視為均布垂直壓力。 （ 2） 路面采用單面橫坡，坡度 2%，路面單側設排水溝，路基中心設中心排水溝。經(jīng)綜合考慮該隧道采用曲墻式斷面構造。”的要求，如該段仍采用隧道，則不滿足此要求。 由于分離式隧道方案在施工難度、工程投資和工期上較有優(yōu)勢，因此，本設計 采用分離式單向行車雙車道隧道（上下行分離）。連拱式結構施工難度較大、防水效果不易確保、工期長、造價較高，但左右隧道的間距小，道路線形好，洞外道路的占地少。 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 6 第 3章 初步設計 圍巖分類 隧道 圍巖比較單一，主要為粘性土，局部見砂層。 c、發(fā)生交通阻塞時，短時間（ 20min）以內(nèi)為 300ppm。 （ 2）隧道凈空：根據(jù)《公路工程技術標準》（ JTGB01— 2021）確定 a、建筑限界基本寬度： 行車道： W— 2 側向寬度： L左 — L右 — 側向余寬： C— 檢修道： J— 總基本寬度為： b、隧道建筑限界凈高： （檢修道凈高 ）。同時要系統(tǒng)的掌握設計西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 3 計算步驟、方法，培養(yǎng)我們分析、解決問題的能力，為以后的走上工作崗位，從事有關設計、施工等具體實踐工作奠定基礎。隨著理論上的日益完善，將會在地下工程中得到更加廣泛的應用。這種方法把坑道的襯砌支護與圍巖看作是互相作用的一個整體，既發(fā)揮圍巖的自承能力，又使支護起到加固圍巖的作用。目前應用高壓水的射流破巖技術已經(jīng)過關，它能以很快的速度在花崗巖中打出炮眼，再在隧道周邊用高壓水切槽，然后爆破破巖。和鉆爆開挖法完全不同的還有兩種機械 開挖法。隧道工程的施工條件是極其惡劣的，體力勞動西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 2 強度和施工難度都相當大。 目前最長的鐵路隧道已達 。其中法國 蘭葵達克（ Languedoc）運河隧道，建于 1681~1666 年，長 m157 ，它可能是最早用火藥開鑿的公路隧道。在城市可減少用地，構成立體交叉，解決交叉路口的擁擠阻塞，疏導交通，保護環(huán)境，提高社會綜合效益。 關鍵詞 隧道；新奧法；圍巖壓力 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） II 目錄 摘 要 ........................................................................................................ I Abstract .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。在城市可減少用地，構成立體交叉，解決交叉路口的擁擠阻塞，疏導交通，保護環(huán)境，提高社會綜合效益。西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） I 摘要 隨著科技的不斷進步，現(xiàn)代隧道無論是從結構計算，還是從施工方法都較以前有了較大的飛躍。因為其在山嶺地區(qū)可用做克服地形或高程障礙，改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；還可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。其核心目的是為了“保護圍巖，調(diào)動和發(fā)揮圍巖的自承能力”。 隧道的作用及 其優(yōu)點 隧道在山嶺地區(qū)可用做克服地形或高程障礙，改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；還可用做克服落石 、坍方、雪崩、雪堆等危害。 隧道工程 及其 發(fā)展 近代隧道興起于運河時代，從十七世紀起，歐洲陸續(xù)修建了許多運河隧道。 1906~1895 年已出現(xiàn)了長 穿越阿爾卑斯山的最大鐵路隧道。 隧道施工與地面建筑物施工不同，其空間有限，工作面狹小、光線暗，勞動條件差，給 施工增加了難度。在此期間發(fā)明了鑿巖機，經(jīng)過將近一個世紀的努力，發(fā)展成為今天的高效率大型多頭搖臂鉆機 ，工人們已經(jīng)從繁重的體力勞動中解放出來了。目前，已經(jīng)發(fā)展成大斷面的帶有激光導向和隨機支護裝置的先進的掘進機，機械化程度大大提高，加上輔助的通風除塵裝置，使工作環(huán)境得到很大改善。 新 奧法 施工 新奧法 是本世紀四十年代開始發(fā)展起來的，它是以噴混凝土和錨桿為主要支護手段的一種方法。新奧法與傳統(tǒng)的礦山法相比，更能結合實際地質(zhì)條件。通過大學四年的學習，在課程設計的基礎上，運用學過的基礎理論和專業(yè)知識，結合工程實際，參考國家有關規(guī)范、標準、工程設計圖集及其他參考資料，獨立地完成所要求的設計任務。 隧道通風設計速度按 80km/h 設計。 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 5 b、正常營運時為 150ppm。 路線通過天恒山長度約 ，地面標高變化情況 mmm 1 4 5~1 9 3~1 2 5 ，山坡略陡，山頂平緩，山上伴有沖溝。 在初步設計階段，通過對隧道處路線平面線形的優(yōu)化，天恒山隧道平面布置可采用分離 式（最小凈距 ）和連拱式，相應的隧道結構采用分離式和連拱式結構形式，分離式結構由于左右隧道之間的施工干擾相對較小，因此，工程的施工難度較小、造價低、工期短，工程中應優(yōu)先采用。最后確定的縱斷，隧道洞身大致在 K88+200— K88+700 范圍內(nèi)位于砂層內(nèi)，其余部分位于亞粘土層內(nèi)。當條件受限時，隧道出口至前方互通立交出口漸變段起點的距離不得小于 1000m。 隧道 凈空斷面 隧道 凈空 斷面除應符合建筑限界的規(guī)定以外，還應考慮通風設備及排水、照明、消防、監(jiān)控、管線電纜等設施所需的空間，并考慮土壓影響，施工方法等必要的富裕量。 橫斷面構造 （ 1） 隧道橫斷面采用錨噴支護復合模筑混凝土襯砌，內(nèi)夾防排水層。 凈空斷面尺寸擬訂 mR ? ，相應角度 61141062 ????? ?? 仰拱： mR ? ，相應角度為 719551 ???? 連接段： mR ? ，相應角度為 609147 ???? 。 H —— 隧道埋深，指坑頂至地面的距離（ m ）。 ,Ⅱ類圍巖取 45176。 襯砌幾何尺寸 內(nèi)輪廓線半徑 mr ? ， 外輪廓線半徑 mR ??? 拱軸線半徑： mRrr 1 7 )( ????? 軸線圓弧中心角： 6114106 ???? ?? 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 12 半拱軸線長度 S 及分段軸長 S? 分段軸線長度： mrS ?? ?? 將半拱軸線等分為 8段，每段軸線長為 mSS 43 ??? 各分塊接縫（截面）中心幾何要素 與豎直軸夾角 i? ?3 3 5 9 7 2 2 2 ?? ?? ?6 7 1 9 4 4 4 ?? ?? ?0 0 7 9 1 6 6 7 ?? ?? ?3 4 3 8 8 8 ?? ?? ?6 7 9 8 6 1 1 2 ?? ?? ?0 1 5 8 3 3 3 ?? ?? ?3 5 1 8 0 5 5 2 ?? ?? ?6 8 7 7 7 7 ?? ?? （注：因 墻底面水平，計算襯砌內(nèi)力時用 ?908 ?? ） 接縫中心點坐標計算 mrx in 11 ???? ? mrx in 22 ???? ? mrx in 33 ???? ? mrx in 44 ???? ? mrx in 55 ???? ? 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 13 mrx in 66 ???? ? mrx in 77 ???? ? mrx in 88 ???? ? mry 1 6 )c o s1( 11 ???? ? mry )c o s1( 22 ???? ? mry 4 4 )c o s1( 33 ???? ? mry )c o s1( 44 ???? ? mry 7 3 )c o s1( 55 ???? ? mry 1 0 )c o s1( 66 ???? ? mry 5 3 )c o s1( 77 ???? ? mry 9 4 )c o s1( 88 ???? ? 計算位移 單位位移 用辛普生法近似計算，按計算列表進行。 B、對于三、五段： 570 111 ?????????? ? IE SdsIEMhxh? 570 212112 48. 13 ??????????? ? IyE SdsIE MMhxh?? 5720 122 95 . ?????????? ? IyE SdsIEMhxh? 計算精度校核為： 555522211211 ???? ???????????? ????572 40. 96 )1( ???????????? I yE SE Shhss? 閉合差 0?? 。 外荷載在基本結構中產(chǎn)生的內(nèi)力 楔塊上各集中力對下一接縫的力臂分別記為 qa 、 ea 、 ga 。 A、對于一、二、四、六段 表 441 主動荷載位移計算表（一、二、四、六） 截面 M0p 1/I y/I (1+y) M0p/I M0py/I M0p(1+y)/I 積分系數(shù) 0 0 0 1 0 0 0 1 2 3 140680 4 398976 5 845130 1071675 6 1471858 1760209 7 2219189 2558720 8 2987042 3362856 ∑ 1354544 6538692 7893236 5700 011 1065 98 .23413 54 54 ????????????? ? IME SdsIE MM PhxhPp 5700 022 ????????????? ? IyME SdsIE MM PhxhPP 計算精度校核 55521 103 8 4 4 9 . 4 2 2103 1 8 5 1 . 1 8 8102 3 5 9 8 ??????????? ??pp 570 1038 44 278 93 23 )1( ???????????? I MYE S Phso 閉合差 0?? 。 抗力集中力與摩擦力的合力 iR 按下式計算： 21 ???? ii RR 式中： ? —— 圍巖與襯 砌間的摩擦系數(shù)，此處取 ?? 。 將 iR 的方向線延長，使之交于豎直軸，量取夾角 k? ,將 iR 分解為水平與豎直兩個分力： kiH RR ?sin? kiV RR ?cos? 計算見下表： 表 45 彈性抗力及摩擦力計算表 截面 σ （σ） （ σ i1+σ i） (σ n) △ S外 R ( σn) Ψ k sinΨ k cosΨk RH ( σn) RV (σ n) 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 5 1 6 7 8 0 計算單位抗力及其相應的摩擦力在基本結構中產(chǎn)生的內(nèi)力 西安科技大學 大學畢業(yè)設計（論文） 27 彎矩： ??? jiji rRM 0? 軸力： ? ??? HiVii RRN ??? c o ss i n0 式中： jir —— 力 jR 至接縫中心點 ik 的力臂。 求解方程為： 2211212202110221 aaa aaaaX ???27 86 .23445 . )55 84 .(35 0) 24 12 .335(27 86 .234 2 ?? ???????? hh ??h? 47 ?? 其 中： ?pX ???X 。 考慮到接縫 5 的徑向位移與水平方向有一定的偏離，因此修正后有：