新奧法隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道工程(6)荷載計(jì)算-文庫(kù)吧在線(xiàn)文庫(kù)
【正文】 巖體的結(jié)構(gòu)特征與完整狀態(tài)是評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定程度最直接、最重要的指標(biāo) ● 巖石強(qiáng)度 將巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖按巖性、物理力學(xué)參數(shù)、耐風(fēng)化能力和作為建筑材料的要求劃分為硬質(zhì)巖石及軟質(zhì)巖石二級(jí)，依飽和抗壓極限強(qiáng)度 Rb與工程的關(guān)系分為四種，其標(biāo)準(zhǔn)及代表性巖石見(jiàn)表 ● 地下水 在公路隧道圍巖的分級(jí)中，遇有地下水時(shí)，一般的處理采用降級(jí)的方法 ①整體的硬質(zhì)巖石中，一般的地下水對(duì)其穩(wěn)定性影響不大，不考慮降級(jí)； ②塊狀硬質(zhì)巖和整體軟質(zhì)巖中，地下水將影響其穩(wěn)定性，產(chǎn)生局部坍塌，或軟化軟弱結(jié)構(gòu)面，圍巖分級(jí)時(shí)一般可酌情降低 1級(jí)； ③碎石狀松散結(jié)構(gòu)的巖體中，裂隙中有泥質(zhì)充填物，地下水對(duì)穩(wěn)定性影響很大，可根據(jù)地下水的性質(zhì)、水量、滲流條件、動(dòng)水和靜水壓力等情況，判斷其對(duì)圍巖的危害程度，可降低 1～ 2級(jí)； ④ 強(qiáng)烈的斷裂帶，或軟塑性粘土和潮濕的粉細(xì)砂，分類(lèi)時(shí)已考慮了一般含水地質(zhì)情況的影響 ，不再降級(jí)。在工程中一般研究狹義的圍巖壓力。 沖擊壓力是巖體能量的積累與釋放問(wèn)題，所以它與彈性模量直接相關(guān)。 圍巖壓力的確定方法 圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法： ● 直接量測(cè)法： 是一種切合實(shí)際的方法，對(duì)隧道工程而言，也是研究發(fā)展的方向；但由于受量測(cè)設(shè)備和技術(shù)水平的制約，目前還不能普遍常用。 ● 適用條件為 ： ① H/B ， 式中 H 為隧道高度； ② 深埋隧道； ③ 不產(chǎn)生顯著偏壓力及膨脹力的一般隧道； ④ 采用鉆爆法施工的隧道。 側(cè)向壓力 e，按勻布考慮時(shí)，其值為： e = γ(H + 1/2 H i)tg2(450– Φ/2) 式中 : e— 側(cè)向勻布?jí)毫Γ? γ — 圍巖容重，以 kN/m3計(jì)； H— 隧道埋深，以 m計(jì)； Hi— 隧道高度，以 m計(jì)； Φ — 圍巖計(jì)算摩擦角，其值可查有關(guān)規(guī)范。 地質(zhì)因素的影響 ⑴ 巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài) ● 巖土體結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)時(shí)間地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，在地質(zhì)因素的影響中起著主要作用。 設(shè)計(jì)和施工因素，或稱(chēng)為人為因素 人為的因素也是造成隧道喪失穩(wěn)定的重要條件 ⑴ 隧道的形狀和尺寸，尤其是跨度影響較為顯著 在同類(lèi)圍巖中，跨度愈大，隧道圍巖的穩(wěn)定性就愈差 ⑵ 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型及支護(hù)時(shí)間 ● 隧道自穩(wěn)時(shí)間： 是指從開(kāi)挖后到頂部開(kāi)始發(fā)生可以察覺(jué)到的移動(dòng)、松弛時(shí)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。有關(guān)隧道圍巖穩(wěn)定性的詳細(xì)討論請(qǐng)參考有關(guān)專(zhuān)著。因此，在高應(yīng)力場(chǎng)或極高應(yīng)力場(chǎng)的條件下，圍巖級(jí)別應(yīng)適當(dāng)降低。 ● 巖石強(qiáng)度在完整的巖體中是起主要作用的。如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測(cè)應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變磚等 影響圍巖穩(wěn)定性的因素 隧道圍巖分級(jí)的是對(duì)隧道開(kāi)挖后，圍巖穩(wěn)定程度的分級(jí)和評(píng)價(jià)。 圍巖壓力分布特征 ⑵ 淺埋隧道圍巖松散壓力的計(jì)算 ① 深、淺埋隧道的判定原則 ● 隧道埋深不同，確定圍巖壓力的計(jì)算方法不同，一般情況下應(yīng)以隧道頂部覆蓋層能否形成 “ 自然拱 ” 為原則。由于地質(zhì)條件的不確定性，影響圍巖壓力的因素又非常多，這些因素本身及它們之間的組合也帶有一定的偶然性，企圖建立一種完善的和適合各種實(shí)際情況的通用圍巖壓力理論及計(jì)算方法是困難的。 成拱過(guò)程： ⑴ 隧道開(kāi)挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過(guò)程中，頂板開(kāi)始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋，可視為變形階段； ⑵ 頂板的裂紋繼續(xù)發(fā)展并且張開(kāi)，由于結(jié)構(gòu)面切割等原因，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜?dòng)，可視為松動(dòng)階段； ⑶ 頂板巖體視其強(qiáng)度的不同而逐步坍塌，可視為坍塌階段； ⑷ 頂板塌落停止，達(dá)到新的平衡，此時(shí)其界面形成一近似的拱形，可視為成拱階段。形變壓力除與 圍巖應(yīng)力狀態(tài) 有關(guān)外，還與 支護(hù)時(shí)間 和 支護(hù)剛度 有關(guān)。 ● 評(píng)定因素采用 圍巖堅(jiān)硬程度 、 圍巖完整性程度 、 和 地下水狀態(tài)三項(xiàng)因素，細(xì)分為十三個(gè)子因素， 即 3－ 13評(píng)定： 在三個(gè)因素中，最困難的是圍巖完整性程度的評(píng)定，研究的重點(diǎn)是如何根據(jù)掌子面的地質(zhì)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)圍巖的完整程度。 值得注意的是，近年國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者提出采用模糊數(shù)學(xué)分類(lèi)；根據(jù)坑道周邊量測(cè)的收斂值分類(lèi)；采用人工智能－專(zhuān)家系統(tǒng)分類(lèi)等建議，這些設(shè)想都將使圍巖分類(lèi)方法日趨完善。 ② 以巖石質(zhì)量為指標(biāo)的分類(lèi)方法 —— ● 優(yōu)點(diǎn)：考慮了多種因素的影響，但分級(jí)指標(biāo)大體上是半定
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