【文章內容簡介】 方法。該法目前使用較多的方法。（3）理論估算法它是在實踐的基礎上從理論上研究圍巖壓力的方法。由于地質條件的不確定性，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合適各種實際情況的通用圍巖壓力理論及計算方法是困難的，因此，現(xiàn)有的圍巖壓力理論都不十分切合實際情況。目前我國隧道工程設計計算中，一般都是以某種簡化的假設為前提，考慮幾個主要因素的影響，通過經驗公式計算或受力分析，使其結果相對地接近實際圍巖壓力的情況。圍巖的成拱作用我國現(xiàn)行隧道設計規(guī)范用數(shù)理統(tǒng)計的方法給出計算各級圍巖坍塌高度的經驗公式式中——圍巖級別——隧道寬度——每增減時圍巖壓力的增減率，以的圍巖垂直均布壓力為準，當時，取，當時，取。坍落拱的形成充分說明了圍巖的自承能力。根據(jù)這一點，人們認為，只要支護結構能把塌落拱范圍內可能坍落的全部巖體支撐住，圍巖不會繼續(xù)坍落，就能保證隧道的安全使用?，F(xiàn)行設計方法中取塌落拱范圍內的全部巖石的重量作為支護結構的主動荷載就是從這一點出發(fā)的。 淺埋隧道圍巖壓力計算淺埋和深埋隧道的確定淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結合地質條件、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：式中——淺埋隧道分界深度（）；——荷載等效高度（），其中為深埋隧道垂直均布壓力（）；——圍巖重度（）。在礦山法施工的條件下，IV～VI級圍巖?。籌～III級圍巖取。當隧道埋深時，為深埋隧道，反之，則為淺埋隧道埋深小于或等于等效荷載高度時的圍巖壓力計算當隧道埋深小于或等于等效荷載高度時，荷載視為均布垂直壓力，按下式計算：式中——垂直均布壓力（）；——隧道上覆圍巖重度（）；——隧道埋深（），指坑頂至地面的距離。側向壓力按均布考慮時其值為式中——垂直均布壓力（）；——隧道高度（）；——圍巖計算摩擦角（），其值見表42。表42 各級圍巖的物理力學指標標準值圍巖等級重度彈性抗力系數(shù)k/(MPa/m)變形模量E/GPa泊松比內摩擦角粘聚力C/MPa計算摩擦角Ⅵ26～281800～2800336078Ⅴ25～271200～180020～33～50～60～70～78Ⅳ23～25500～12006～20～39～50～60～70Ⅲ20～23200～500～6～27～39～50～60Ⅱ17～20100～2001～2～20～27～40～50I15～17100104～0. 52030～40注: 。 ，不再計內摩擦角和粘聚力。表43 級圍巖的值圍巖級別I、II、IIIIVVVI值（～）（～）（～）埋深大于等效荷載高度時的圍巖壓力計算 當隧道埋深大于等效荷載高度而小于等于分界深度時，為了便于計算，假定圍巖中形成的破裂面是一條與水平成角的斜直線。EFHG巖土體下沉，帶動兩側三棱土體FDB和ECA下沉，整個巖土體ABDC下沉時，又要受到未擾動巖土體的阻力；斜直線AC和BD是假定的破裂面，分析時考慮粘聚力C，并采用計算摩擦角；另一滑動面FH或EG則并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力，若該滑面的摩擦角為，則值應小于值。值可按表43采用。圖41 淺埋隧道圍巖壓力計算根據(jù)圖41，設隧道上覆巖土體EFHG的重力為，兩側三棱巖體FDB或ECA的重力為，未擾動巖土體對滑動土體的阻力為，當EFHG下沉，兩側受到阻力或，則作用于HG面上的垂直壓力總值為三棱體自重為式中 ——坑道底部到地面的距離（）；——破裂面與水平面的夾角（）。據(jù)正弦定理式中——側壓力系數(shù)，按下式計算：由上述式子可求得作用在HG面上的總垂直壓力由于GC、HD與EG、EF相比往往較小，而且襯砌與巖土體之間的摩擦角也不同，前面分析時均按計，當中間土塊下滑時，由FH及EG面?zhèn)鬟f，考慮壓力稍大些對設計的結構也偏于安全，因此，摩阻力不計隧道部分而只計洞頂部分，即在計算中用H代替h，這樣上式可改寫為由于，故式中——隧道寬度（）。換算為作用在支護結構上的均布荷載（圖42），即式中——作用在支護結構上的均布荷載（）。圖42 淺埋隧道支護結構上的均布荷載作用在支護結構兩側的水平側壓力為，側壓力視為均布壓力時。 荷載確定對于埋置深度較淺的硐室或明挖法施工的硐室，襯砌上作用的垂直壓力通常采用巖柱理論進行計算，即認為結構上的圍巖壓力等于塌落巖柱的全部重量，圍巖側向壓力按主動壓力計算。本課題采用此計算方法。 參數(shù)的選擇根據(jù)設計資料選取參數(shù)：圍巖類別為類，容重，圍巖的彈性抗力系數(shù)，襯砌材彈性模量，容重。 圍巖豎向均布壓力垂直壓力包括地面超載、水壓力、土壓力等。經計算有： 圍巖水平均布壓力圍巖水平壓力按主動土壓力計算，則水平均布壓力為圖43 襯砌簡化圖 襯砌幾何要素 襯砌幾何尺寸內輪廓線幾何尺寸內輪廓線半徑，；內徑、所畫圓曲線的終點截面與豎直截面的夾角，；拱頂截面厚度=墻底截面高度。外輪廓線半徑，；拱軸線半徑，；拱軸線各段圓弧中心角。 半拱軸線長度及分段軸長分段軸線長度：拱軸線長度：將半拱軸線等分為段，每段軸長為： 各分塊接縫（截面）中心幾何要素 與豎直夾角 角度閉合差。 截面中心垂直坐標的計算 單位位移用辛普生近似計算，按計算列表進行。單位位移的計算表見表44。單位位移值計算如下：計算過程見表45。表中： ，——襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長度，由cad圖中量得； ，——襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直投影長度，由cad圖中量得；表44 單位位移計算表截面ayd1/Iy/Iy^2/Icosa/A(cosa)^2/A積分系數(shù)1/300010001142234425469010001∑注：=，A=bd，b取自單位長度。 分別為相應的垂直荷載和水平荷載對截面中心點的力臂，由cad圖量的。 圖44 襯砌結構計算圖示（單位：m）山東科技大學學生畢業(yè)設計（論文）表45 載位移計算表截面bQhE積分系數(shù)1/30000000000000000114223442546001山東科技大學學生畢業(yè)設計（論文）故有： 彈性抗力位移、的計算假定拱部彈性抗力拋物線的上零點位于拱部外援與垂直軸約呈45176。的第4截面上；最大抗力值在墻頂截面即=90176。，其值為；第6截面抗力為；其余各截面抗力值按下式計算：表46 彈性抗力計算表截面4000000000561彈性抗力作用下，基本結構中的內力為：彎矩：表47 計算表截面==積分系數(shù)1/35461∑表48 計算表截面積分系數(shù)1/354610001∑軸力：式中：到接縫中心點的力計算、： 墻頂位移計算邊墻彈性地基梁的彈性特征值故邊墻為彈性地基上的短梁。計算墻頂單位位移計算墻頂彎矩、水平力及垂直力邊墻自重：計算墻頂位移、 解力法方程計算力法方程的系數(shù)為：求解方程： 最大抗力值的求解墻頂截面總水平位移：最大抗力值：故： 拱部各截面的彎矩、軸力計算拱部截面的彎矩、軸力由下式計算，計算過程見表49根據(jù)強度條件進行校核:閉合差：閉合差： 邊墻內力和彈性抗力的計算計算作用在墻頂截面的彎矩、水平力及垂直力按彈性地基梁公式計算邊墻的彎矩、軸力及抗力值110表49拱部內力計算表截面M/IMy/INcosa/Ae積分系數(shù)0000011422344002546001 表410 邊墻內力計算表截面600100000007891079 內力圖圖45 襯砌結構內力圖第5章 二次襯砌的配筋計算 二次襯砌是隧道工程施工在初期支護內側施作的模筑混凝土襯砌，與初期支護共同組成復合式襯砌。 二次襯砌和初期支護相對而言，指在隧道已經進行初期支護的條件下，用混凝土等材料修建的內層襯砌，以達到加固支護、優(yōu)化路線防排水系統(tǒng)、美化外觀、方便設置通訊、照明、監(jiān)測等設施的作用，以適應現(xiàn)代化高速道路隧道建設的要求。 隧道二次襯砌結構混凝土應密實、表面平整光滑、曲線圓順，滿足設計強度、防水及耐久性要求。 二次襯砌混凝土施工前應對水泥、細骨料、粗骨料、拌制和養(yǎng)護用水、外加劑、摻和料等原材料進行檢驗，各項技術指標應附和驗收標準的相關規(guī)定。 根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，應適當增加二次襯的外放值（施工正誤差），以免侵限。 隧道拱部超挖部分應采用與二次襯砌同強度等級混凝土一次澆筑。 二次襯砌施工的順序是仰拱超前，墻、拱整體澆筑。邊墻基礎高度的位置（水平施工縫）應避開剪力最大的截面，并按設計要求作防水處理。 混凝土生產應采用具有自動計量裝置的拌和站、拌和輸送車、混凝土輸送泵、插入式與附著式組合振搗的機械化作業(yè)線。 二次襯砌的混凝土，從原材料的檢驗和選用、混凝土的配比和拌制、澆筑溫度的控制和振搗、到襯砌養(yǎng)護的各工序必須按要求操作，防止襯砌裂縫的產生。 最大正彎矩截面截面為矩形，縱向取一米計算，取，軸向力設計值、彎矩設計值。初始偏心距: ；此時的初始偏心矩為：；因為：所以取 ，取有： 所以取偏心矩增大系數(shù)；配筋計算：由（1）的計算可知： 所以按大偏心計算。設縱向受拉鋼筋的面積為（離軸力比較近）；離軸力比較遠的鋼筋面積為；都采用；根據(jù)平衡方程得：；；公式中：。根據(jù)規(guī)范要求，鋼筋混凝土的配筋不得小于規(guī)定得最小配筋（構造配筋）。所以，此處按構造配筋：?。?φ25，； 滿足要求。，說明假定大偏心受壓是