【正文】 散滲流形式排入鄰近沖溝中，動(dòng)態(tài)變化大，一般豐水季節(jié)水量相對(duì)豐富，枯水季節(jié)水量貧乏。弱、微風(fēng)化巖層為微透水層 (局部構(gòu)造破碎帶及巖溶發(fā)育帶為強(qiáng)透水層 )。 據(jù)《區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》 (1： 202200 賀縣幅 )資料，用徑流模數(shù)法和降雨入滲法進(jìn)行估算，預(yù)測(cè)隧道最大涌水量約為 301m3/d，地下水主要通過(guò)裂隙滲透匯入隧道中，對(duì)Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖的穩(wěn)定性影響較大。 巖溶發(fā)育特征 區(qū)內(nèi)上泥盆統(tǒng)榴江組 (D3 l)為灰?guī)r，巖石裂隙較發(fā)育，但多被泥炭質(zhì)充填，在ZK79號(hào)鉆孔施工過(guò)程中均全部返水，說(shuō)明巖溶發(fā)育程度較弱。隧道區(qū)內(nèi)巖溶總體不發(fā)育。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 地震烈度 根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》 (GB183062022)，隧道區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為(地震基本烈度Ⅵ度 )，區(qū)域穩(wěn)定性較好。 Ⅴ級(jí)圍巖 進(jìn)口 ZK24+184～ ZK24+270 段、 ZK22+100～ ZK22+300 段及出口 ZK20+666～ZK20+740段，共 360m。 Ⅳ級(jí) 圍巖 ZK20+740～ ZK20+800 段、 ZK21+085～ ZK21+140 段、 ZK21+650～ ZK21+725 段，ZK22+500～ ZK22+550 段、 ZK23+675～ ZK23+725 段、 ZK24+140～ Zk24+184 段，共 334m； Ⅳ級(jí) 圍巖為微風(fēng)化 (局部弱風(fēng)化 )砂巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，呈互層或夾層出現(xiàn)，受地質(zhì)構(gòu)造影響很?chē)?yán)重，裂隙很發(fā)育，呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，多位于斷層、褶皺帶。 Ⅲ級(jí) 圍巖 ZK21+140～ ZK21+650 段、 ZK21+725～ ZK22+100 段、 ZK22+300～ ZK22+500 段、ZK22+550～ ZK23+675 段、 ZK23+725～ ZK24+140段，共 2625m。圍巖開(kāi)挖后拱部無(wú)支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生小的坍塌，爆破震動(dòng)過(guò)大易坍塌，側(cè)壁基本穩(wěn)定，巖石破碎段易產(chǎn)生小坍塌。圍巖開(kāi)挖后拱部基本穩(wěn)定，裂隙密集帶可產(chǎn)生小的坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定。公路隧道的建筑限界如圖 41 包括車(chē)道、路肩、路緣帶、人行道等寬度，以及車(chē)道人行道的凈高。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度，平縱斷面形式綜合分析確定一般可采用 %~% (4)路面采用單面坡時(shí) ，建筑限界底邊線(xiàn)和路面重合 圖 41 公路隧道建筑界限 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸初步擬定 結(jié)構(gòu)斷面的標(biāo)準(zhǔn)形式 圖 42 V=100KM/h設(shè)計(jì)時(shí)速標(biāo)準(zhǔn)斷面 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第 5 章 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 圍巖壓力計(jì)算 先根據(jù)隧道的建筑輪廓擬訂隧道輪廓面的開(kāi)挖尺寸、襯砌的類(lèi)型，二襯的厚 度等等。 圍巖壓力計(jì)算相關(guān)參數(shù)參見(jiàn)表 51 表 51 圍巖壓力計(jì)算相關(guān)系數(shù) 圍巖級(jí)別 重度 ? 巖體相似摩擦角 ? 隧道水平系數(shù) 巖體兩側(cè)摩擦角 ? KN/m3 176。 Ⅲ 24 46 23 Ⅴ 19 46 23 Ⅲ級(jí) 圍巖壓力計(jì)算 此斷面位于木沖高速公路隧道 左 線(xiàn) ZK22+565 處，埋深 ，隧寬 ，隧高 ，圍巖容重 24kN/m? ? ，計(jì)算時(shí)取縱向單位寬度的一環(huán)。 垂直壓力和水平壓力計(jì)算如下： 24 24 75 .57 6 kN /mqqh?? ? ? ? 12 0 . 1 5 0 . 1 5 7 5 . 5 7 6 1 1 . 3 3e e q? ? ? ? ? Ⅴ級(jí) 圍巖壓力計(jì)算 此斷面位于 位于木沖高速公路隧道 左 線(xiàn) ZK20+765 處 ，埋深 ，隧寬 ，隧高 ，圍巖容重為 19kN/m，計(jì)算時(shí)取縱向單位寬度的一環(huán)。 H 小于 qh ，因此隧道為淺埋。 ANSYS 加載求襯砌內(nèi)力過(guò)程 (1)進(jìn)入前處理，建立關(guān)鍵點(diǎn)； (2)合并線(xiàn)； (3)定義實(shí)常數(shù)； (4)劃分單元； (5)建立彈簧單元； (6)進(jìn)入處理階段； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 (7)約束模型最下面點(diǎn)的位移，加重力，改變 力的合并； (8)加載，求解； (9)進(jìn)入后處理階段； (10)顯示位移表，看位移是否合理，顯示出彎矩，軸力的列表，顯示出彎矩圖，軸力圖。 Ⅲ級(jí)圍巖 襯砌內(nèi)力計(jì)算 與強(qiáng)度檢驗(yàn) 表 52 斷面 1 的襯砌結(jié)構(gòu)及圍巖參數(shù)表 結(jié)構(gòu)及圍巖 容重 ( 3kN/m ) 彈性抗力系數(shù) (MPa/m ) 彈性模量 (GPa ) 泊松比 C35鋼筋混凝土 25 Ⅲ 級(jí)圍巖 24 350 利用 ANSYS 進(jìn)行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖如下： 圖 51 Ⅲ級(jí)圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 表 53 Ⅲ級(jí)圍巖所有點(diǎn)的內(nèi)力計(jì)算及強(qiáng)度檢算結(jié)果 。 表 54 斷面 2 的襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖參數(shù)表 結(jié)構(gòu)及圍巖 容重 ( 3kN/m ) 彈性抗力系數(shù) (MPa/m ) 彈性模量 (GPa ) 泊松比 C35鋼筋混凝土 25 31． 5 Ⅴ級(jí)圍巖 19 150 利用 ANSYS 進(jìn)行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖分別如下： 圖 54 Ⅴ級(jí)圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 55 Ⅴ級(jí)圍巖彎矩圖 圖 56 Ⅴ級(jí)圍巖軸力圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 表 55 Ⅴ 級(jí)圍巖所有點(diǎn)的內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度檢算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 抗壓抗裂強(qiáng)度驗(yàn)算 1 +03 +05 +00 1 2 +02 +05 +00 1 3 +03 +05 +00 1 4 +04 +05 1 5 +04 +05 1 6 +04 +05 3 7 +04 +05 3 8 +04 +05 3 9 +04 +05 1 10 +04 +05 3 11 +04 +05 1 12 +03 +05 +00 1 13 +03 +06 +00 1 14 +03 +06 +00 1 15 +03 +06 +00 1 16 +03 +06 +00 1 17 +04 +06 +00 1 18 +03 +06 +00 1 19 +04 +06 +00 1 20 +04 +06 1 21 +05 +06 3 22 +05 +06 3 23 +04 +06 1 24 +04 +05 1 25 +04 +05 +00 1 26 +04 +05 1 27 +04 +05 3 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 31 +04 +05 3 32 +04 +05 1 33 +04 +05 +00 1 34 +04 +06 1 35 +04 +06 1 36 +05 +06 1 37 +05 +06 3 38 +04 +06 1 39 +04 +06 +00 1 40 +03 +06 +00 1 41 +04 +06 +00 1 42 +03 +06 +00 1 43 +03 +06 +00 1 44 +03 +05 +00 1 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 續(xù)表 45 +04 +05 +00 1 46 +03 +05 +00 1 47 +04 +05 3 48 +04 +05 3 49 +04 +05 1 50 +04 +05 3 51 +04 +05 3 52 +04 +05 3 53 +04 +05 1 54 +04 +05 1 55 +03 +05 +00 1 56 +02 +05 +00 1 強(qiáng)度檢算 1抗壓合格 2抗壓不合格 3抗拉合格 4抗拉不合格 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 原理 隧道襯砌為雙線(xiàn)復(fù)合式襯砌，參照《公路隧道隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》按破損階段法及允許應(yīng)力法檢算隧道結(jié)構(gòu)截面。 表 56 K 的取值表 混凝土 砌體 破壞原因 荷載組合 永久荷載 +基本可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 +其它可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 +其他可變荷載 混凝土或砌體達(dá)到抗壓極限強(qiáng)度 混凝土達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度 — — 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 57 aR 的取值表 強(qiáng)度種類(lèi) 混凝土強(qiáng)度等級(jí) C15 C20 C30 C35 C40 C50 抗壓 aR 彎曲抗壓 aR 抗拉 1R 注：①片石混凝土的抗壓極限強(qiáng)度可采用表中的值 ②表中的彎曲抗壓極限強(qiáng)度按 ? 從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算： 10 / 1R bhKN eh?? ? (54)式中 ， R1—— 混凝土抗拉極限強(qiáng)度； 0e — — 檢算截面偏心矩。 襯砌截面配筋計(jì)算 截面配筋原理 參照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》受壓構(gòu)件對(duì)截面進(jìn)行對(duì)稱(chēng)配筋。如 2 sx ??? ，則 w g g g()KNe R b x R A A?? ? ?或 w 0 g g 0( ) ( )2xK N e R b x h R A h a? ? ?? ? ? ? (55) 式中， K—— 安全系數(shù) ； M—— 彎矩 ； wR —— 混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， wR = aR ； gR —— 鋼筋的抗拉或抗呀計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， HRB335 的是 335MPa； gA 、 gA? —— 受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積 (m2)； a 、 a? —— 自鋼筋 gA 或 gA? 的重心分別至截面最近邊緣的距離 ； h—— 截面高度 ； h0—— 截面的有效高度 (m)， h0 =ha； x—— 混凝土受壓區(qū)的高度 ； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 b—— 矩形截面的寬度或 T 形截面的肋寬 (m)； (2)當(dāng) ? 時(shí)，為小偏心受壓，遠(yuǎn)離縱向力一邊的鋼筋不屈服。aa? =40mm，則 0h h a?? =35040=310mm，39。0h h a?? =35040=310； 安全系數(shù) K=(抗壓 )； 此時(shí) 0e =103mm。2 80a??mm，取 239。 ( 39。ggAA? = 2268mm 0 因此按照構(gòu)造配筋， gA = 200g 0 .2 1 0 .3 5 0 .2 0 .0 0 1 mA b h? ? ? ? ? ?=700 2mm 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 則選用 HRB335418? (1018 2mm ) 單元 29 配筋計(jì)算 wR = aR = ? ? = ? 設(shè) a =40mm、 a? =40mm， 則 0h =h? a =350－ 40=310mm KN=? 380KN=912KN x=w912022 3 2 . 428100000 1. 0KNRb ???mm 0h =? =170 因此是大偏心， x = 39。sxa? ； 0 3501 6 7 4 0 3 2 m m22she e a ?? ? ? ? ? ? ? g g 0()KNeA R h a? ? ? ?= 則選用 HRB33542 20? (628 2mm )。2 80a? mm，取 ? mm 0 3501 3 4 4 0 1 m m22she e a ?? ? ? ? ? ? ? ? w0gg0()2()xK N e R bx hA