【正文】 .................................................................... 55 致謝 ...................................................................... 56 參考文獻(xiàn) .................................................................. 57 附錄 石峽 2號公路隧道設(shè)計圖紙 ............................................. 58 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科生畢業(yè)論文 1 第一章 工程概況 第一節(jié) 隧道概況 擬建隧道位于黔江市城西辦事處，距黔江市區(qū)約 。隧道進(jìn)出口均位于沖溝斜坡上，進(jìn)口交通較方便，洞身及出口交通不方便。隧道縱坡%。地表林木覆蓋，植被茂密?！?0176。隧道所穿越地面最大高程 732m，洞身最大埋深 。的 V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向 240176?！?50176。 出口段位于一走向 130176。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度 30176。沖溝切深 20～ 30m，溝底及斜坡基巖出露。 第三節(jié) 工程地質(zhì)條件 隧址區(qū)出露地層為：志留系中統(tǒng)羅惹坪組第一段頁巖夾少量粉砂巖：頁巖灰綠色，泥質(zhì)膠結(jié)為主，少量硅質(zhì)，單層厚度 1～ 2cm。 強(qiáng)風(fēng)化 頁巖夾粉砂巖 ：該層主要分布在隧道進(jìn)口段上方， 工程性質(zhì)差。 中風(fēng)化頁巖夾粉砂巖：該層為隧道的主要圍巖，分布于隧道進(jìn)口至洞身段，裂隙較發(fā)育～稍發(fā)育，巖體較破碎～較完整，屬較軟巖，作為圍巖地層，開挖后易產(chǎn)生拱頂松動，掉塊現(xiàn)象。 第四節(jié) 水文地質(zhì)條件 隧道區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，無常年性地表水體，地表水主要為大氣降水形成的地表徑流，主要通過大氣蒸發(fā)及地表徑流排泄，部分沿裂隙面下滲。隧道進(jìn)出口斜坡坡腳為一沖溝，勘察期間河水流量約 。 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科生畢業(yè)論文 2 隧址區(qū)地層為志留系中統(tǒng)羅惹坪組頁巖，除透鏡狀的粉砂巖為相對透水層外，其余均為相對隔水層，地下水主要為基巖裂隙空隙水，主要接受隧址區(qū)及隧道洞身段地表大氣降雨的補(bǔ)給。在隧道區(qū)沖溝內(nèi)，則分布有少量松散巖類孔隙水。 第五節(jié) 不良地質(zhì)現(xiàn)象 根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，本區(qū)無大的不良地質(zhì)。受區(qū)域環(huán)境地質(zhì)制約，路線區(qū)巖石風(fēng)化類型主要為層狀風(fēng)化。強(qiáng)風(fēng)化巖體強(qiáng)度低，松散，易導(dǎo)致開挖路段邊坡失穩(wěn)。 根據(jù)路線沿線公路、房屋等建筑開挖情況調(diào)查，頁巖段強(qiáng)風(fēng)化層較厚，風(fēng)化層節(jié)理裂隙極為發(fā)育，在開挖面遇雨后便有碎 屑散落、遇水軟化導(dǎo)致坡體強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)淺層巖體順構(gòu)造裂隙滑塌。 第六節(jié) 地震及區(qū)域穩(wěn)定性 根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》 GB18300— 2021 圖 A及《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》 GB18300— 2021 圖 B，路線區(qū)地震動峰值加速度為 ，對應(yīng)的地震基本烈度Ⅵ度，反應(yīng)譜特征周期為 ，其抗震設(shè)計建議按《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》 JTJ00489執(zhí)行。結(jié)合巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度綜合確定 Kv值，從而定性劃分圍巖級別。 表 11 圍巖分級表 圍巖分布里程 長度（ m） 單軸飽和抗壓強(qiáng)度RC（ Mpa） 巖體縱波聲速（ m/s） 巖體完整性系數(shù) KV 圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ 圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值 [BQ] 圍巖分級 ZK04+618～ ZK04+643 25 880 250 Ⅴ ZK04+643～ ZK04+803 160 2800 284 Ⅳ ZK04+803～ ZK04+836 33 890 250 Ⅴ YK04+642～ YK04+672 30 880 250 Ⅴ YK04+672～ YK04+822 150 2800 284 Ⅳ YK04+822～ YK04+861 39 890 250 Ⅴ 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科生畢業(yè)論文 3 第八節(jié) 設(shè)計參數(shù)取值 根據(jù)隧道區(qū)巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)資料及圍巖級別，各類圍巖物理力學(xué)指標(biāo)建議值 見表12， 各級圍巖巖體物理力學(xué) 參數(shù)及圍巖自穩(wěn)能力 見表 13。） Ⅳ 3300 45 Ⅴ 2500 40 表 13 各級圍巖巖體物理力學(xué)參數(shù)及圍巖自穩(wěn)能力表 圍巖級別 抗剪強(qiáng)度 彈性模量?104Mpa 泊松比 181。 ) Ⅳ 45 8 一般無自穩(wěn)能力，數(shù)日至數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中至大塌方。 Ⅴ 40 7 無自穩(wěn)能力 。各圍巖段工程地質(zhì)評價及工程建議如下： ZK04+618～ ZK04+643,長 25m,( YK04+642～ YK04+672,長 30m)進(jìn)口段 : 圍巖級別為Ⅴ級， 進(jìn)口段位于一走向 150176。 。 ～ 50176。 受大氣降水影響明顯， 隧道出水一般為滴水。圍巖自穩(wěn)性一般，隧道開挖中可能產(chǎn)生掉塊及塌方。 的 V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向 200176。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩 ，坡度 30176。 ，沖溝切深 20～ 30m，溝底及斜坡基巖出露，巖層走向與洞軸線走向近乎一致，巖層傾角平緩，地層為志留系頁巖夾少量粉砂巖 ,為軟巖，巖體較破碎，開挖過程中可能產(chǎn)生洞口坍塌，拱部無支護(hù)時，可出現(xiàn)局部坍塌。 IV級圍巖在拱部無支護(hù)時可能松動破壞，易出現(xiàn)坍塌及掉塊，可能發(fā)展形成中～大塌方，側(cè)壁穩(wěn)定性較差，爆破震動過大易坍塌，施工時可采取光面爆破，施工時可采用臺階分 部 開挖，二次復(fù)合支護(hù)。 地質(zhì)縱斷面見附圖 1。 隧道照明設(shè)計速度按 80km/h設(shè)計。 隧道建筑界限： 根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTGB01— 2021）確定 隧道建筑界限如圖 21。 我國公路隧道建設(shè)規(guī)模 較大 ，各地在設(shè)計隧道橫斷面時標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，隧道 輪廓有采用圓形襯砌斷面、直墻式襯砌斷面及曲墻式襯砌斷面。其中 石峽 2 號公路隧道兩車道曲墻式三心 圓 隧道內(nèi)輪廓如圖 22。 “早進(jìn)洞、晚 出洞”的原則，不得大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。 。有條件時，應(yīng)貼壁進(jìn)洞；條件限制時，邊坡及仰坡的設(shè)計開挖最大高度可按表 31控制。洞頂排水溝要引到路塹排水溝，把水排出路基之外，否則會釀成水災(zāi)，影響路基的穩(wěn)定。當(dāng)洞口處有落石，塌方，泥石流等可能時，應(yīng)采取清刷，或設(shè)置明洞及支擋構(gòu)造物，以保證施工安 全和正常運(yùn)營。設(shè)在城鎮(zhèn)、旅游區(qū)附近及高速公路、一級公路的隧道，尤應(yīng)注意與環(huán)境相協(xié)調(diào)，有條件時，洞門周圍應(yīng)植樹綠化。 3．洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)定： （ 1） 洞門仰坡坡 腳 至洞門墻背的水平距離不宜小于 ，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于 ，洞門墻頂高出仰坡坡 腳 不小于 。 （ 3） 洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定。 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科生畢業(yè)論文 7 （ 5） 洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求 洞門形式及方案比選 洞門的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對位置等可以劃分為許多類型。 表 32 隧道洞門的形式與特征 項(xiàng)目 端墻式 翼墻式 臺階式 柱式 削竹式 喇叭口式 適用的圍巖條件 軸線與坡面基本正交，邊、仰坡坡率為1:～ 1: 邊、仰坡坡率為 1： ～ 1： 邊、仰坡坡率為 1： ～ 1： 邊、仰坡坡率為 1： ～1： 洞門周圍地形平緩 地形、地質(zhì)條件較好，洞口周圍開闊；積雪地帶易吹入雪 特征 易于施工 抗滑、抗傾覆性能較好 可減少靠山側(cè)仰坡開挖高度，一般與偏壓襯砌配合使用 洞口受地形限制，無法布置翼墻式洞門 模型板、配筋 較費(fèi)事，耗資大 模型板、配筋較費(fèi)事，耗資大 石峽 2 號公路隧道的進(jìn) 、出 口采用的洞門形式： 石峽 2 號公路隧道的進(jìn)、出洞口圍巖破碎，穩(wěn)定性差，不利于隧道拱壁的穩(wěn)定，成洞困難，易發(fā)生塌方，洞身段巖體力學(xué)強(qiáng)度較低，埋深較淺，綜合考慮地質(zhì)條件和各種洞門形式，最后決定接長一段長 43m 的明洞，并且采用端墻式洞門。 （ 1） 端墻的高度應(yīng)使洞身襯砌的上方尚有 1m 以上的回填層，以減緩山坡滾石對襯砌的沖擊，洞頂水溝深度應(yīng)不小于 ；為保證仰坡滾石不致跳躍超過洞門落到線路上去，端墻應(yīng)適當(dāng)上 延 形成擋渣防護(hù)墻，其高度從仰坡坡腳算起，應(yīng)不小于 ，在水平方向不宜小于 。 洞門端墻截面最小厚度： 當(dāng)墻高小于 6m 時，取 50cm； 當(dāng)墻高大于或等于 6m，取 60cm（端墻頂部可稍小些）。下底寬度應(yīng)為路塹底寬加上 兩側(cè)水溝寬度。在緊靠襯砌邊墻外側(cè)的洞門端墻基礎(chǔ)，寬度不小于 。洞門端墻側(cè)與路塹邊坡相接時，應(yīng)嵌入路塹邊坡深度為： 50cm； （ 4） 端墻應(yīng)設(shè)置頂帽，其厚度洞門大于 25cm，并設(shè) 10cm的飛檐 ； （ 5） 洞門端墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固地基上，其深度視地質(zhì)條件、凍害程度而定，一般應(yīng)在 ～ 左右。在洞門設(shè)計范圍內(nèi)的洞口襯砌基底埋置深度與洞門相同。 1： ；墻身斷面形式為仰斜，這樣受到的土石壓力比直墻的要小一些；墻身寬度即端墻的厚度，初步擬訂為 ；墻趾寬為 ； 6 0 5 0b h cm cm? ? ?，端墻形成的擋渣防護(hù)墻高度 為 （從仰坡坡 腳 算起），在水平方向?qū)挒?（從坡腳算起為 ），端墻基礎(chǔ)嵌入地基的深度為。 洞門縱向剖面如圖 31所示。 根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTG D70— 2021），采用的端墻式洞門，洞門墻可視作擋土墻，按照極限狀態(tài)驗(yàn)算其強(qiáng)度，并驗(yàn)算端墻繞墻趾傾覆及沿基底滑動的穩(wěn)定性。 第六節(jié) 洞門計算 對于一般的洞門（區(qū)別于明洞洞門），作用在端墻墻背上的土壓力為主動土壓力，其按照庫侖理論進(jìn)行計算。而對于明洞門端墻，其土壓力的計算要根據(jù)有關(guān)設(shè)計手冊進(jìn)行。經(jīng)綜合考慮，選取主拱圈 外側(cè)的 寬計算條帶作為控制截面。對檢算條帶進(jìn)行截面偏心或基底偏心計算，以求得檢算條帶的厚度作為擋墻的厚度，進(jìn)而進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計算，符合規(guī)范要求以后， 再 結(jié)合工程類比確定端墻的厚度。 回填土 31 /19 mkN?? ，片石 32 /27 mkN?? ， 漿砌片石 33 /22 mkN?? ，混凝土 34 /23 mkN?? ，墻背傾角 78 41 24? ? ???? ，端墻采用 C20 混凝土結(jié)構(gòu)，相應(yīng)10cdf MPa? ， MPa? 。 ? （ 32） 其中 W‘ — 材料自重 γ — 材料容重 h— 高度 由式（ 32）可得回填材料自重為： 土： mkNhW / 1139。2 ????? ? ； ： mkNhW /39。 39?；靥畈牧献灾? 則 由（ 33）可得 墻后回填的相應(yīng)側(cè)壓力為： 土： mkNWE /39。22 ???? ? ； 漿砌片石： mkNWE /39。 （ 1） 基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算 為保證端墻基底應(yīng)力不超過地基容許應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時，為了避免不均勻沉陷，應(yīng)控制作用于端墻基底的合力偏心距。 另外，對于水平基底，在偏心荷載作用下，基底最大和最小法向應(yīng)力 σmax和 σmin為： e ＜ 6B ， k P aBeB Nk P aBeB N)2 (2 )61()2 (2 )61(m i nm a x?????????????????? 即 max? 、 min? ＜ ? ?0 300? ? KPa， ? ?0? 為地基容許承載力。 （ 3） 抗滑動計算 對于水平基底，抗滑動穩(wěn)定系數(shù)c NfK E???? （ 37） 其中 ： f — 基底摩擦系數(shù)，查《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTG D70— 2021）得 f =； ?N — 作用于基底合力的法向分力 ； ?E — 全部水平力 ； 則 由式（ 37）可得抗滑動穩(wěn)定系數(shù) 1 9 2 . 2 8 0 . 5 2 . 1 64 . 5 6 1 3 . 5 2 6 . 4c NfK E? ?????? ?? ＞ ? ? ? ， 所以 抗滑動穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求 。采用混凝土結(jié)構(gòu)。)1( （ 39） 其中： Ei— 水平力； Hi— Ei到墻趾的力臂； Wi— 分部結(jié)構(gòu)自重； Si‘ — Wi到墻趾的力臂； 則由式（ 39）可得 計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)和 為 mkNSWS