【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主應(yīng)力σ3值隨剪切滑移面上的位置而變化，難以確定，所以假定σ3等于各支護(hù)結(jié)構(gòu)所提供的徑向支護(hù)抗力之和，即 （）式中：P139。為噴射混凝土層提供的徑向支護(hù)抗力，MPa；P239。為鋼支撐提供的徑向支護(hù)力， MPa；P339。為錨桿提供的徑向支護(hù)抗力，MPa。 （） （） （）則： 將σ3值代入（）式得： 將σσ3代入（）和（）式得： 將以上數(shù)據(jù)代入（）可得： 將 PPPP4代入式（）式可得： 最小支護(hù)抗力值Pmin按重力平衡條件求解。塑性區(qū)的巖體，隨塑性徑向位移增長(zhǎng)而形成松散區(qū)。松散區(qū)的巖體由于重力作用而形成松散壓力，為保持隧道的穩(wěn)定，用支護(hù)力與它平衡（）。當(dāng)處于受力極限平衡狀態(tài)時(shí)，所求得的支護(hù)抗力即為Pmin。根據(jù)塑性區(qū)半徑，按重力平衡條件確定Pmin 開挖支護(hù)后坑道受力示意圖 77 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)當(dāng)滑移體處于受力極限平衡狀態(tài)時(shí)： ()而 ()將（）式代入（）式可得： () ()則 ()設(shè)處于均質(zhì)巖體中， σy=γh=20= （）式中：γ為圍巖的重度，取γ=20kN/m3；σy為初始應(yīng)力，MPa；Pa為徑向支護(hù)力，MPa。將數(shù)據(jù)代入（）式可得： 則： 設(shè)計(jì)支護(hù)滿足要求。 各級(jí)圍巖初期支護(hù)參數(shù)表圍巖級(jí)別噴混凝土鋼筋網(wǎng)（φ8）錨桿22鋼架設(shè)置部位/厚度（cm）網(wǎng)格間距（cm）（環(huán)縱）設(shè)置部位長(zhǎng)度（m）間距（環(huán)縱）（m）規(guī)格每榀間距（m）Ⅳ拱墻、仰拱/102525拱、墻I20a工字鋼（全環(huán)）Ⅴ拱墻、仰拱/202020拱、墻I20a工字鋼（全環(huán)） 二次襯砌 隧道深淺埋類型的確定淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合確定。根據(jù)坑道開挖引起的應(yīng)力充分布不涉及地表的原則，在礦山法施工條件下，確定荷載等效高度值的計(jì)算公式如下： Hp=（~）hq （）式中：Hp為淺埋隧道分界深度，m；hq為荷載等效高度，m，hq=q/γ，q由式（）計(jì)算出的深埋隧道垂直均布?jí)毫?，kN/m2；γ為圍巖重度kN/m3。在礦山法施工的條件下，Ⅳ~Ⅴ級(jí)圍巖取Hp=；Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖取Hp=。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB100032005）的相關(guān)規(guī)定，深埋隧道垂直均布?jí)毫砂聪率接?jì)算： q=γh （）式中：q為深埋隧道垂直均布?jí)毫?，kN/m2；γ為圍巖重度，kN/m3；h為坍落拱高度，m， 按式（）計(jì)算。我國(guó)現(xiàn)行隧道設(shè)計(jì)規(guī)范用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法給出計(jì)算各級(jí)圍巖坍塌高度的經(jīng)驗(yàn)公式，如下： h=2S1[1+i(B5)] （）式中：S為圍巖級(jí)別，S=5；B為隧道寬度，初步擬定B=；i為B每增減1m時(shí)圍巖壓力的增減率，以B=5m的圍巖垂直均布?jí)毫闇?zhǔn)，當(dāng)B＜5m時(shí)，取i=，當(dāng)B＞5m，取i=。代入數(shù)值到式（）得：h=24[1+()]= 取Hp=：Hp==＞，故此隧道為淺埋隧道。 Ⅴ級(jí)圍巖圍巖壓力計(jì)算因埋深h小，為安全計(jì)，忽略滑動(dòng)面上的阻力，故作用在隧道襯砌上的垂直壓力等于上覆土柱的全部重力。視為均勻分布時(shí)，垂直壓力為： （）式（）中，λ的表達(dá)式為 （）式（）中，β的表達(dá)式為 （）式中：B為坑道跨度，m；γ為圍巖重度，kN/m3；h為洞頂?shù)孛娓叨?，m；θ為頂板兩側(cè) 摩擦角，176。，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值；λ為側(cè)壓力系數(shù)；φc為圍巖計(jì)算摩擦角，176。；代入數(shù)據(jù)可得： 隧道垂直壓力為: 水平壓力可按式（）進(jìn)行計(jì)算。 （）式中：hi為內(nèi)外側(cè)任意點(diǎn)至地面的距離，m。代入數(shù)據(jù)得： 隧道頂?shù)乃綁毫椋? e1=20= 隧道底的水平壓力為： e2=20= ： Ⅴ級(jí)圍巖壓力示意圖 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算二次襯砌采用北京理正巖土技術(shù)軟件計(jì)算。理正巖土隧道襯砌計(jì)算軟件采用襯砌的邊值問(wèn)題及數(shù)值解法：將襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算化為非線性常微分方程組的邊值問(wèn)題，采用初參數(shù)數(shù)值解法，并結(jié)合水工隧洞的洞型和荷載特點(diǎn)，以計(jì)算水工隧洞襯砌在各主動(dòng)荷載及其組合作用下的內(nèi)力、位移及抗力分布。無(wú)須假定襯砌上的抗力分布，由程序經(jīng)迭代計(jì)算自動(dòng)得出。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)相關(guān)內(nèi)力計(jì)算，結(jié)合曹家灣隧道實(shí)際地質(zhì)條件，、。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算基本參數(shù)表1參數(shù)名稱參數(shù)值規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)水工砼規(guī)范SL/T19196承載能力極限狀態(tài)γ0正常使用極限狀態(tài)γ0設(shè)計(jì)狀況系數(shù) 襯砌斷面類型 圓拱直墻形(底拱)每段計(jì)算的分段數(shù) 10計(jì)算迭代次數(shù) 10抗力驗(yàn)證要求 高 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算基本參數(shù)表2參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值底拱半寬 (m)頂拱拱頂厚度(m)底拱半中心角 (度)底拱圍巖彈抗系數(shù)(MN/m3)底拱厚度 (m)側(cè)墻圍巖彈抗系數(shù) (MN/m3)側(cè)墻高度 (m)頂拱圍巖彈抗系數(shù) (MN/m3)側(cè)墻厚度 (m)襯砌的彈性模量 (MPa)頂拱半中心角 (度)————頂拱拱腳厚度 (m)———— Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算基本參數(shù)表3編號(hào)荷載名稱是否計(jì)算分項(xiàng)系數(shù)1襯砌自重 √2頂巖壓力 √3底巖壓力√4側(cè)巖壓力 √5內(nèi)水壓力√6外水壓力√7頂部灌漿壓力 √8其余灌漿壓力√ Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算基本參數(shù)表4編號(hào)名稱是否計(jì)算分項(xiàng)系數(shù)1對(duì)稱配筋是2混凝土等級(jí)C253縱筋等級(jí)Ⅱ級(jí)(fy=310kPa,fyk=335kPa)4箍筋計(jì)算計(jì)算5箍筋等級(jí)Ⅰ級(jí)(fy=210kPa,fyk=235kPa)6箍筋間距200(mm)7配筋計(jì)算as65(mm)8配筋調(diào)整系數(shù)9裂縫計(jì)算計(jì)算10采用的荷載效應(yīng)組合短期效應(yīng)組合11最大裂縫寬度允許值(mm)12單側(cè)鋼筋12D2013砼保護(hù)層厚度 50(mm) Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算基本參數(shù)表5參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值底部山巖壓力(側(cè)) (kN/m)襯砌容重 (kN/m3)底部山巖壓力(中) (kN/m)————側(cè)向山巖壓力(上） (kN/m)————側(cè)向山巖壓力(下) (kN/m)————頂部山巖壓力(側(cè)) (kN/m)————頂部巖壓力(中) (kN/m)————內(nèi)水壓力水頭 (m)————外水壓力水頭 (m)————外水壓力折減系數(shù)(β) ————頂拱灌漿壓力 (kPa)————頂拱灌漿壓力作用范圍角 (度)————其它段灌漿壓力 (kPa)———— （1）內(nèi)力配筋計(jì)算。根據(jù)設(shè)定相關(guān)的計(jì)算參數(shù)，底拱(從中心向左等分10段)，得出該隧道二次襯砌Ⅴ。計(jì)算結(jié)論:經(jīng)過(guò)3次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算結(jié)果1軸向力N(kN)剪力Q(kN) 彎矩 M()切向位移U(mm)法向位移V(mm) 轉(zhuǎn)角 W(度)圍巖抗力(kPa)單側(cè)縱筋A(yù)s(mm2)箍筋面積Av(mm2)抗剪驗(yàn)算 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 根據(jù)設(shè)定相關(guān)的計(jì)算參數(shù)，側(cè)墻(從底向上等分10段)，得出該隧道二次襯砌Ⅴ。計(jì)算結(jié)論:經(jīng)過(guò)3次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算結(jié)果2軸向力N(kN)剪力Q(kN) 彎矩 M()切向位移U(mm)法向位移V(mm) 轉(zhuǎn)角 W(度)圍巖抗力(kPa)單側(cè)縱筋A(yù)s(mm2)箍筋面積Av(mm2)抗剪驗(yàn)算 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足滿足 滿足 滿足 滿足 根據(jù)設(shè)定相關(guān)的計(jì)算參數(shù)，頂拱(從拱腳向拱頂?shù)确?0段)，得出該隧道二次襯砌Ⅴ。 計(jì)算結(jié)論:經(jīng)過(guò)3次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算結(jié)果3軸向力N(kN)剪力Q(kN) 彎矩 M()切向位移U(mm)法向位移V(mm) 轉(zhuǎn)角 W(度)圍巖抗力(kPa)單側(cè)縱筋A(yù)s(mm2)箍筋面積Av(mm2)抗剪驗(yàn)算 滿足 滿足 滿足 滿足 滿足滿足 滿足 滿足 滿足滿足 滿足 根據(jù)計(jì)算可得二次襯砌的配筋結(jié)果如下：襯砌內(nèi)側(cè)縱筋最大面積As = ，外側(cè)縱筋最大面積As1 = ；縱筋面積總和As = 。箍筋最大面積Av =。截面尺寸抗剪驗(yàn)算：滿足。說(shuō)明:此處縱筋即為受力筋。 （2）裂縫計(jì)算。對(duì)二次襯砌的裂縫進(jìn)行底拱(從中心向左等分10段)內(nèi)力計(jì)算，經(jīng)過(guò)3次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致。 Ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌計(jì)算結(jié)果3軸