【正文】 算數(shù)據(jù)：仰坡坡腳標(biāo)高：=+h==+=208m邊坡坡腳標(biāo)高：=198m 邊坡：=(212208)= =(211208)= 仰坡： =(199198)==(201198)==(202198)==(203198)==(204198)==(205198)==(206198)==(207198)==(200198)= 襄樊端洞口邊仰坡開挖線繪制過(guò)程同上，此處不再贅述。第二節(jié) 洞門的選擇及其穩(wěn)定性檢算一、洞門的選擇元和觀一號(hào)隧道安康端洞口和襄樊端洞口均為V級(jí)圍巖，故可選翼墻式洞門，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸見附圖。地層容重：18 kN/地層計(jì)算摩擦角：=45176。翼墻計(jì)算高度： 最危險(xiǎn)破裂面與垂直面夾角： （其中＝45176。 翼墻檢算條帶 土壓力系數(shù)： II、傾覆力矩： III、穩(wěn)定力矩： P＝[（+）23（+）23+（22+（）（）22+（+2）18] ＝++++＝ 翼墻自重計(jì)算圖式 ＝（++）（++）+（++）+（1+++）+（+++2/3）+（++++） ＝+109+++ ＝IV、偏心、應(yīng)力檢算： m（滿足要求） 〈 （滿足要求）②、翼墻基底截面檢算 I、墻背主動(dòng)土壓力E ＝II、傾覆力矩 III、穩(wěn)定力矩 （++）（++）+（++）+（1+++）+（+++2/3）+（++++）++++++﹒m IV、基底偏心、應(yīng)力檢算 （滿足要求） （滿足要求）V、穩(wěn)定檢算傾覆穩(wěn)定系數(shù)： （滿足要求）滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)： （滿足要求）端墻檢算①、端墻墻背主動(dòng)土壓力E。b＝+5﹪＝a＝()[()]＝,故 端墻、端墻與翼墻共同作用檢算條帶示意圖 ＝ (a) (b) 端墻檢算圖式 端墻墻背應(yīng)力圖②、穩(wěn)定力矩 ③、傾覆力矩 ④、偏心、應(yīng)力檢算 （滿足要求）端墻與翼墻共同作用時(shí)穩(wěn)定性檢算①、端墻墻背主動(dòng)土壓力E：﹪a＝()[()]＝ 端、翼墻共同作用墻背應(yīng)力圖(KPa) ②、端墻自重P=[（）221/2221/222+231/223] =③、翼墻自重翼墻自重的計(jì)算與設(shè)計(jì)施工要求有關(guān)，當(dāng)翼墻較短時(shí)，一般要求與翼墻整體施工，其自重按整個(gè)翼墻重量計(jì)算，當(dāng)翼墻較長(zhǎng)，整體施工有困難時(shí)，可分段施工，此時(shí)可考慮最不利情況，即按第一段墻重計(jì)算，本檢算為分段施工，翼墻自重取距端墻底3m范圍內(nèi)的翼墻計(jì)算： 共同作用下翼墻自重計(jì)算示意圖由圖得： KN④、滑走穩(wěn)定檢算一般僅檢算抗滑穩(wěn)定： (滿足要求) 第二章 隧道襯砌設(shè)計(jì)及強(qiáng)度檢算第一節(jié) 隧道襯砌的類型及建筑材料一、隧道襯砌的形式隧道開挖以后，坑道周圍地層原有的平衡遭到破壞，引起坑道的變形甚至崩塌。支護(hù)的方式有：外部支護(hù)，即從外部支撐著坑道的圍巖（如模筑混凝土整體式襯砌、磚石襯砌、裝配式襯砌、噴射混凝土支護(hù)等）；內(nèi)部支護(hù)，即對(duì)圍巖進(jìn)行加固以提高其穩(wěn)定性（如錨桿支護(hù)、壓入漿液等）；混合支護(hù)，即內(nèi)部與外部支護(hù)同時(shí)采用的襯砌（如噴錨支護(hù)）。其工藝流程為：立?！嘀B(yǎng)生—拆模。裝配式襯砌裝配式襯砌是將襯砌分成若干塊件，這些構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)或工廠預(yù)制，然后運(yùn)到坑道內(nèi)用機(jī)械將它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌，這種襯砌到的特點(diǎn)是：拼裝成環(huán)立即受力，便于機(jī)械化施工，改善勞動(dòng)條件，節(jié)省勞力。噴錨支護(hù)噴射混凝土是以壓縮空氣為動(dòng)力，將摻有速凝劑的混凝土拌和料與水匯合成為漿狀，噴射到坑道的巖壁上凝結(jié)而成的。噴錨支護(hù)是一種符合巖體力學(xué)原理的支護(hù)方法，它與圍巖密貼、支護(hù)及時(shí)、柔性好，同時(shí)封閉了圍巖壁面，防止分化，并能封閉圍巖的張性裂隙和節(jié)理，提高圍巖的固有強(qiáng)度,控制圍巖的變形，它能充分調(diào)動(dòng)圍巖本身的自穩(wěn)能力，從而更好地起到支護(hù)作用。噴錨支護(hù)包括錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、噴射混凝土與錨桿聯(lián)合支護(hù)、噴射混凝土鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、噴射鋼纖維混凝土支護(hù)、噴射鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)。在某些不良地質(zhì)、大面積涌水地段和特殊地段很難成形，不宜采用噴錨支護(hù)作為永久襯砌。膨脹性圍巖和不良地質(zhì)圍巖，如黏土質(zhì)膠結(jié)的砂巖、粉砂巖、泥巖等軟巖，開挖后極易風(fēng)化、潮解，遇水泥化、軟化、膨脹，造成較大的圍巖壓力，穩(wěn)定性極差，甚至流坍。這樣，錨桿無(wú)法同膨脹性圍巖和有水堆積層、破碎帶形成可靠的黏結(jié)，噴射混凝土與圍巖面也很難形成良好的黏結(jié)。不宜采用噴錨支護(hù)單獨(dú)作為永久襯砌的情況有：對(duì)襯砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求襯砌內(nèi)輪廓很整齊、平整；輔助坑道或其他隧道與主隧道的連接處及附近地段；有很高的防水要求的隧道；圍巖及覆蓋太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蝕性，可能造成噴射混凝土和錨桿材料的腐蝕；最冷月平均氣溫低于5℃的凍害地段。目前多數(shù)都是外襯和內(nèi)襯兩層。目前最通用的是外襯是噴錨支護(hù)，內(nèi)襯是整體式混凝土襯砌。它可以滿足初期支護(hù)施作及時(shí)、剛度小易變形的要求，且與圍巖密貼，從而能保護(hù)圍巖和加固圍巖，促使圍巖的應(yīng)力調(diào)整，充分發(fā)揮圍巖的自承作用。其厚度多在5～20cm之間，一般待初期支護(hù)與圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)襯，通常為就地灌筑混凝土襯砌（二次襯砌）。為了防止地下水流入或滲入隧道內(nèi)，可以在外襯和內(nèi)襯之間設(shè)防水層，其材料可采用軟聚氯乙烯薄膜、聚氯乙烯片、聚乙烯等防水卷材，或用噴涂乳化瀝青及“881”等防水劑。二、隧道襯砌的建筑材料及要求修建隧道襯砌的材料，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，在某些環(huán)境中，還必須具有抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕性。常用的隧道襯砌材料有：混凝土與鋼筋混凝土，隧道工程所用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，當(dāng)最冷月平均溫度低于15℃的地區(qū)及受凍害影響的隧道，宜采用整體式混凝土襯砌，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)適當(dāng)提高，洞門用混凝土整體灌筑，其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。片石混凝土，為了節(jié)省水泥，在巖層較好地段的邊墻襯砌可采用片石混凝土。噴射混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)采用C20，所以的水泥應(yīng)優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，必要時(shí)可采用特種水泥。第二節(jié) 隧道襯砌的一般構(gòu)造要求一、曲線隧道凈空加寬曲線隧道加寬內(nèi)側(cè)加寬：＝＋＝＋(cm)外側(cè)加寬：＝＝(cm)總加寬： ＝＋＋＝＋(cm)式中 ：—曲線外軌超高值，其最大值不超過(guò)15cm,且＝（cm），其中為鐵路遠(yuǎn)期行車速度。 曲線地段隧道加寬平面示意圖 曲線地段隧道加寬橫段面示意圖曲線隧道中線與線路中線偏移距離從以上計(jì)算可知，曲線隧道內(nèi)外側(cè)加寬值不同，（內(nèi)側(cè)加寬大于外側(cè)加寬），斷面加寬后，隧道中線應(yīng)向曲線內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)d值。關(guān)于W和d的取值也可直接從規(guī)范表中查得。隧道縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括選定隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小、坡段長(zhǎng)度和坡段間的銜接。一般可采用簡(jiǎn)單的單坡形或不復(fù)雜的人字坡形。此外，單坡隧道兩洞口的高程差較大，由此產(chǎn)生的氣壓差和熱位差也大，能促進(jìn)洞內(nèi)的自然通風(fēng)。它的缺點(diǎn)是在施工階段，下坡進(jìn)洞的一端，出于上部的水自然地流向下部開挖工作面，使開挖工作受到干擾，不但需要隨時(shí)抽水外排，而且影響到電爆破的絕緣質(zhì)量；運(yùn)渣時(shí)，空車下坡重車上坡，運(yùn)輸效率低。 坡道形式坡度大小對(duì)于線路來(lái)說(shuō)，考慮到運(yùn)營(yíng)效率，應(yīng)具有良好的行車條件，線路的坡度以平坡為最好。但坡度不能太大，若坡度超過(guò)了線路最大允許的限制坡度，機(jī)車的牽引能力達(dá)不到，不是列車爬不上去，就是必須減輕列車的牽引重量。另一方面，考慮到隧道排水的需要，除了最大坡度限制以外，還要限制最小坡度?！惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，隧道內(nèi)線路不得設(shè)置為平坡，最小的允許坡度應(yīng)不小于3‰，在最冷月平均氣溫低于5℃的地區(qū)和地下水發(fā)育的隧道宜適當(dāng)加大坡度。而在下坡時(shí)，由于坡段過(guò)長(zhǎng)，制動(dòng)時(shí)間過(guò)久，將使燃油失效，以致剎車失靈，發(fā)生溜車事故。這將有利于列車的安全運(yùn)行。因?yàn)槠虏钐髸?huì)引起車輛間仰俯不一，車鉤受到扭力，容易發(fā)生斷鉤。從安全的觀點(diǎn)出發(fā)，兩坡段間的代數(shù)差之不應(yīng)大于重車方向的限坡值。三、元和觀一號(hào)隧道防排水措施根據(jù)工程原始地質(zhì)資料，并結(jié)合工程實(shí)際和鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，在隧道中部襯砌內(nèi)部設(shè)雙側(cè)排水溝、彈簧軟管盲溝（）。此外，還務(wù)必做好洞門的排水，在洞門的端墻、翼墻和邊仰坡上設(shè)置排水設(shè)施，詳細(xì)情況參看附圖VII。可在初期支護(hù)和預(yù)留變形量之間設(shè)置一層PVC防水板。 天溝 　　　　　　　　　 　 彈簧軟管盲溝四、隧道襯砌的其他構(gòu)造要求隧道洞口段，比隧道中段受力復(fù)雜，除了受有橫向的豎直與水平荷載以外，還受有縱向的推力荷載。圍巖較差段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸5～10m。不設(shè)仰拱的隧道應(yīng)做底板，單線隧道其厚度不得小于20cm。電力牽引的隧道，其長(zhǎng)度大于2000m及位于隧道群地段和車站兩端時(shí)，為了使接觸網(wǎng)有良好的工作和維修條件，應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置接觸網(wǎng)補(bǔ)償下錨的襯砌段。第三節(jié) 隧道襯砌檢算一、襯砌檢算模型目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下4種設(shè)計(jì)模型：工程類比法：參照過(guò)去隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法；以現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為主的實(shí)用設(shè)計(jì)方法，例如以洞周位移量測(cè)值為根據(jù)的收斂—約束法；作用與反作用模型，即荷載—結(jié)構(gòu)模型，例如彈性地基圓環(huán)計(jì)算和彈性地基框架計(jì)算等計(jì)算法；連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法。各種設(shè)計(jì)模型或方法各有其適用的場(chǎng)合，也各有自身的局限性。從各國(guó)的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐看，目前在設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，主要采用兩類計(jì)算模型：第一類模型是以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載主要來(lái)源，同時(shí)考慮其對(duì)直支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形起約束作用；第二類模型則相反，是以圍巖為承載主體，支護(hù)結(jié)構(gòu)則約束和限制圍巖向隧道內(nèi)變形。第二類模型又稱為現(xiàn)代的巖體力學(xué)模型，它是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，故又稱為圍巖—結(jié)構(gòu)模型或復(fù)合整體模型。二、襯砌結(jié)構(gòu)的選擇元和觀一號(hào)隧道，圍巖級(jí)別為V級(jí)，所以采用噴錨支護(hù)，復(fù)合式襯砌。二次襯砌采用筑模臺(tái)車澆筑而成，厚度為35cm。二次襯砌：V級(jí)圍巖二次襯砌35cm,為曲墻式襯砌。式中的為圍巖重度；為圍巖級(jí)別，V級(jí)圍巖=5； 圍巖豎向壓力q： 圍巖水平壓力：四、襯砌內(nèi)力計(jì)算： 襯砌單元?jiǎng)澐?圍巖壓力根據(jù)工程類比法采用:初襯20cm厚,二襯35cm厚。由《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，單線電氣化鐵路在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)化分時(shí)，要不少于16個(gè)單元，在本設(shè)計(jì)中，把V級(jí)圍巖襯砌劃分為22個(gè)單元,。 襯砌計(jì)算參數(shù)節(jié)點(diǎn)數(shù)(個(gè))23襯砌容重(kN/)23襯砌彈性模量(GPa)28水平荷載(kN)豎向荷載(kN)水平彈性抗力系數(shù)(MPa/m)200豎向彈性抗力系數(shù)(MPa/m)200墻角支座寬度(m) 計(jì)算輸入數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)數(shù)襯砌x坐標(biāo)(m)襯砌y坐標(biāo)(m)彈性支撐約束水平約束豎向約束轉(zhuǎn)角約束襯砌單元厚度（m）110112011130111401115011160111701118011190111100111111111121111131111140111150111160111170111180111190111200111210111220111231011用FORTRAN程序計(jì)算襯砌內(nèi)力如下： 數(shù)據(jù)輸入格式()： 23 23 1