新奧法隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道工程(6)荷載計(jì)算(編輯修改稿)
2025-02-09 08:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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，分類時(shí)已考慮了一般含水地質(zhì)情況的影響 ，不再降級(jí)。對(duì)于特殊含水地層如已達(dá)到飽和狀態(tài)或具有較大的承壓水時(shí)，需另作處理。 ⑶ 公路隧道圍巖分級(jí) ● 根據(jù)以上對(duì)分級(jí)因素和指標(biāo)的分析，公路隧道圍巖分級(jí)將圍巖分為六級(jí) ，見表； ● 、巖體彈性波（縱波）速度、巖體完整性系數(shù)的分類法 。 ⑷ 隧道施工圍巖分級(jí) ● 施工階段圍巖判定具有直接性、可靠性、重要性的特征。 ● 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。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外施工階段圍巖分級(jí)的調(diào)查，應(yīng)采用多種方法對(duì)圍巖完整程度進(jìn)行分級(jí)，采用定性和定量相結(jié)合的方法，如可采用下圖的指標(biāo) ： 圍巖壓力的確定 圍巖壓力的概念 ● 圍巖壓力： 是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。從狹義上來理解，圍巖壓力是指圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。在工程中一般研究狹義的圍巖壓力。 ● 圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)，一般可分為如下幾種類型： ⑴ 松散壓力 ：是指由于開挖而松動(dòng)或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。常通過下列三種情況發(fā)生： ① 在整體穩(wěn)定的巖體中，可能出現(xiàn)個(gè)別松動(dòng)掉塊的巖石； ② 在松散軟弱的巖體中，坑道頂部和兩側(cè)片幫冒落； ③ 在節(jié)理發(fā)育的裂隙巖體中，圍巖某些部位沿弱面發(fā)生剪切破壞或拉壞等局部塌落。 ⑵ 形變壓力： 是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)如錨噴支護(hù)等的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。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)。 ⑶ 膨脹壓力： 是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。它與形變壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹引起的。 ⑷ 沖擊壓力： 是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。 沖擊壓力是巖體能量的積累與釋放問題，所以它與彈性模量直接相關(guān)。彈性模量較大的巖體，在高地應(yīng)力作用下，易于積累大量的彈性變形能，一旦遇到適宜條件，就會(huì)突然猛烈的大量釋放。 圍巖松散壓力的產(chǎn)生 開挖隧道所引起的圍巖松動(dòng)和破壞的范圍有大有小，對(duì)于一般裂隙巖體中的深埋隧道，其波及范圍僅局限在隧道周圍一定深度，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松散壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆巖層自重所造成的壓力，這可用圍巖的 “ 成拱作用 ” 來解釋。下面以水平巖層中開挖一個(gè)矩形坑道，來說明坑道開挖后圍巖由形變到坍塌成拱的整個(gè)變形過程。 成拱過程： ⑴ 隧道開挖后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，頂板開始沉陷，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，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。 自然拱的范圍的大小除受上述的圍巖地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)時(shí)間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)外，還取決于以下諸因素： ⑴ 隧道的形狀和尺寸： 隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖的松散壓力也越大； ⑵ 隧道的埋深： 實(shí)踐證明，只有當(dāng)隧道埋深超過某一臨界值時(shí)，才有可能形成自然拱。習(xí)慣上稱這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧道。 ⑶ 施工因素： 如爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)，常常是引起塌方的重要原因之一，造成圍巖壓力過大，又如分部開挖多次擾動(dòng)圍巖，也會(huì)引起圍巖失穩(wěn)，加大自然拱范圍。 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。 ● 經(jīng)驗(yàn)法或工程
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