隧道設(shè)計(jì)流程-巖土論壇

1、隧道設(shè)計(jì)流程巖土論壇綜合該討論的各家建議: 隧道設(shè)計(jì)流程各家觀點(diǎn): 1、我們做設(shè)計(jì)的時候也是這樣做的,先用同濟(jì)曙光采用地層結(jié)構(gòu)法模擬開挖過程,對噴錨支護(hù)及開挖方法進(jìn)行分析,選擇一個合適的開挖順序,然后用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算初襯的變形, 和二襯的承載能力和裂縫寬度。 在予設(shè)計(jì)階段也就計(jì)算這么多了，地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算時也是根據(jù)規(guī)范取的參數(shù)，由于地質(zhì)勘察報告比較簡略沒法參考，荷栽結(jié)構(gòu)法計(jì)算時依據(jù)規(guī)范的荷載計(jì)算方法，然后根據(jù)圍巖類別初襯和二襯分別承擔(dān)一部分計(jì)算。 2、隧道的設(shè)計(jì)計(jì)算過程:首先根據(jù)地質(zhì)報告和地質(zhì)縱斷面以及平面圖，確定隧道的路線走向，擬定洞門樁號，其次根據(jù)具體地質(zhì)情況劃分圍巖級別，長隧道還要考慮通風(fēng)

2、等情況，對于不良地質(zhì)的特殊設(shè)計(jì)計(jì)算處理;隧道襯砌結(jié)構(gòu)的類型和強(qiáng)度雖然大部分采用經(jīng)驗(yàn)類比法確定，個人認(rèn)為僅限于?、?級以上的圍巖，對于隧道的?、?級別圍巖，應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算確定設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)是否合理，淺埋情況應(yīng)采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對于深埋情況，建議采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對于黃土隧道，由于大部分采用礦山法施工，因而其計(jì)算中應(yīng)充分考慮開挖施工過程的順序，兩次襯砌的施作; 對于荷載的釋放情況(地層結(jié)構(gòu)法)，應(yīng)與施工開挖設(shè)計(jì)方案配合進(jìn)行，尤其是前后開挖面的距離等，主要涉及到開挖釋放荷載的比例分配。 3、(1 地質(zhì)專業(yè)提供進(jìn)出口橫斷面圖，主要用于確定隧道的進(jìn)出口里程，是否淺埋偏壓等; (2 按照地質(zhì)專業(yè)提供

3、的隧道縱斷面圖劃分的圍巖級別，套用相應(yīng)級別的襯砌類型;在特殊地質(zhì)段落，根據(jù)不同的地質(zhì)情況， 考慮一些特殊的工程措施，如進(jìn)出口一般采用一段大管棚，水量大的地段可以考慮注漿措施，斷層破碎帶考慮小導(dǎo)管超前支護(hù)等等; (3 按照線路專業(yè)確定的線路縱曲線，確定一些關(guān)鍵點(diǎn)的內(nèi)軌頂標(biāo)高，再考慮一下隧道內(nèi)綜合洞室的布置等，對于鐵路隧道，還要考慮四電、綜合接地等(這些主要是附屬設(shè)施，與隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系不大)。 (4 對于長大隧道，要做施工輔助通道的設(shè)計(jì)，如斜井、豎井、橫洞、平導(dǎo)等。還需考慮施工運(yùn)營通風(fēng)，防火救災(zāi)救援等。 這些就是設(shè)計(jì)隧道的主體了。 4、對于做隧道設(shè)計(jì)的，我覺得有一點(diǎn)是要有比較清晰的認(rèn)識的: 圍巖

4、特性曲線(圍巖荷載特性分析) 分為:彈性區(qū)、屈服區(qū)、松動區(qū) 就設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性來講:應(yīng)將支護(hù)時間控制在圍巖有屈服向松動開始的時間內(nèi)， 此時，支護(hù)圍巖所需要的支撐力為維護(hù)開挖面穩(wěn)定的最小壓力。 全斷面開挖又比部分?jǐn)嗝骈_挖對支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載要大。 5、我設(shè)想，隧道設(shè)計(jì)最開始肯定只能用工程類比法，你不可能假設(shè)襯砌厚度，通過有限元試算來確定襯砌厚度吧。 光用工程類比法，當(dāng)然不可靠，心里沒底，要靠計(jì)算來校核。 置于荷載結(jié)構(gòu)法也好，有限元法也好，能否計(jì)算得到襯砌的真實(shí)的力學(xué)行為，當(dāng)然要看計(jì)算條件模擬的夠不夠精確，本構(gòu)模型簡化到不到位。 一個是荷載情況，一個圍巖襯砌的材料情況，都是相當(dāng)復(fù)雜的東西，不能輕易確定

5、，只能是跟據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，盡量將對結(jié)構(gòu)影響最大的因素反應(yīng)出來。 有限元法雖然很先進(jìn)，但就像前面提到的，參數(shù)的取值是個大問題，對于每個工程都用有限元計(jì)算是不現(xiàn)實(shí)的。只有在遇到特殊地質(zhì)問題，工程技術(shù)問題，以前的工程中沒有遇到的過的問題，可用有限元計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行參考。 6、隧道的計(jì)算目前還沒有十分系統(tǒng)的理論，這主要是指巖體和在無法準(zhǔn)確獲得 目前的一些關(guān)于隧道設(shè)計(jì)的軟件，包括什么曙光、3d西格瑪，F(xiàn)Lac3d、ANSYS等等，都是純理論的東西，復(fù)雜巖體條件下時，其可信度不高 7、對于地下工程，計(jì)算永遠(yuǎn)不可能與實(shí)際相符，因?yàn)橛?jì)算工程本身就是一個虛擬的，首先對地層和結(jié)構(gòu)做了很多理想假定條件，計(jì)算中很多參數(shù)的取

6、值又大多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，不同的人取值大都不一樣，計(jì)算結(jié)果有很大的隨機(jī)性。對于地下工程計(jì)算我的觀點(diǎn)是對于重要的結(jié)構(gòu)一定要進(jìn)行計(jì)算，最好能用幾種方法比較，雖然不能準(zhǔn)確定量，但至少可以定性分析，做到心中有數(shù)。但也不能完全相信計(jì)算結(jié)果，還要結(jié)合實(shí)際類似工程類比，最終確定方案。 8、關(guān)于隧道計(jì)算之所以會出現(xiàn)理論計(jì)算與工程實(shí)際有脫節(jié)的現(xiàn)象我認(rèn)為，雖然根本原因是計(jì)算理論、計(jì)算方法、計(jì)算手段無法真實(shí)反映極為復(fù)雜的圍巖穩(wěn)定與開挖狀態(tài)，但是長期出現(xiàn)以工程類比法為主，甚至將工程類比法退化為照搬照抄的設(shè)計(jì)手段，重要的我國現(xiàn)行的建設(shè)管理體制嚴(yán)重制約的新奧法設(shè)計(jì)、施工理論在工程實(shí)際中的推廣請問各位從事設(shè)計(jì)的同行，貴單位

7、是否只是重視施工圖文件設(shè)計(jì)、審查，輕視施工現(xiàn)場配合與變更,請問在隧道工程施工過程中的，監(jiān)控量測是否真正的反饋到設(shè)計(jì)人員手中,設(shè)計(jì)人員是否能夠按照監(jiān)控量測結(jié)果，對原計(jì)算模型、計(jì)算參數(shù)進(jìn)行修正與反分析,過程控制才是新奧法設(shè)計(jì)與施工精髓，可是工程實(shí)際中我們經(jīng)歷的是勘察、設(shè)計(jì)、施工的相互脫節(jié)，這之中涉及到利益、責(zé)任、工作量的認(rèn)可問題，我想在各個設(shè)計(jì)單位同樣是，設(shè)計(jì)人員不愿意進(jìn)行現(xiàn)場配合施工，因?yàn)榕浜鲜┕]有做施工圖見效益風(fēng)險高、任務(wù)繁瑣、條件艱苦。所以，目前我國隧道設(shè)計(jì)的普遍狀態(tài)是，設(shè)計(jì)以基于圍巖分級的工程類比法為主，注重采用數(shù)值分析、施工過程模擬的設(shè)計(jì)文件審查，注重施組設(shè)計(jì)的文本厚度與詳細(xì)，忽視工程

8、實(shí)際根據(jù)具體圍巖狀態(tài)的優(yōu)化與調(diào)整。這一切在一切順利的情況下，相安無事，一旦出現(xiàn)工程事故，誰也跑不了，至少把你折騰一個夠 9、地下結(jié)構(gòu)按構(gòu)造形式分為拱形結(jié)構(gòu)、圓形和矩形管狀結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、異形結(jié)構(gòu)。 地下結(jié)構(gòu)所承受的荷載，按照作用特點(diǎn)及使用中可能出現(xiàn)的情況分為以下三類:即永久(主要)荷載、可變(附加)荷載和偶然(特殊)荷載。 1、永久(主要)荷載包括結(jié)構(gòu)自重、回填土重量、圍巖壓力、彈性抗力、靜水壓力、砼收縮和徐變影響力、預(yù)加應(yīng)力和設(shè)備自重等。圍巖壓力和結(jié)構(gòu)自重是襯砌承受的主要靜荷載。圍巖壓力分為:圍巖垂直壓力，圍巖水平壓力和底部壓力，它的確定方法有現(xiàn)場實(shí)測，理論計(jì)算，工程類比法。我國多

9、采用工程類比法確定圍巖壓力，并采用現(xiàn)場實(shí)測和理論計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。由于圍巖壓力的計(jì)算有不同的模式，所以要確定圍巖壓力，首先要區(qū)分是深埋還是淺埋地下結(jié)構(gòu)。 (1) 深埋地下結(jié)構(gòu)圍巖壓力的計(jì)算 用我國公(鐵)路隧道推薦圍巖壓力計(jì)算方法豎向均布壓力計(jì)算公式: q=0.45z6-s rw s圍巖類別 w寬度影響系數(shù) r圍巖容重 水平均布壓力則按設(shè)計(jì)規(guī)范(TB100032001，J1172001)查得。 (2) 淺埋地下結(jié)構(gòu)圍巖壓力的計(jì)算 a、埋深小于或等于等效荷載高度(hq)時，垂直荷載視為均布壓力。 q=rH q均布垂直力 r坑道上覆圍巖容重 H坑道埋深 水平側(cè)向力e按均布考慮其值為 e=r(H-1

10、/2Ht)tan2(45?-/2) e水平側(cè)向均布壓力 r隧道上覆圍巖容重 H隧道埋深 Ht隧道高度 圍巖計(jì)算摩擦角 b、埋深大于等效荷載高度(hq)小于深埋淺埋隧道分界深度(Hp)時 q淺=rH(1-H/Bttan) 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力在隧洞頂?shù)滋幹禐? e1=rH e2=rh 當(dāng)側(cè)向力視為均布壓力時 e=1/2(e1+e2) (3) 空間洞室圍巖壓力確定 圓形或矩形的空間洞室的圍巖壓力，一般按平面洞室的圍巖壓力乘以考慮空間作用的降低系數(shù)來確定。其計(jì)算跨度取圓形直徑或矩形短邊。降低系數(shù)一般對平面為正方形的拱頂或圓形穹頂=0.828。對于矩形拱頂由 =1-2/3 其中= 寬度 1

11、-1/2 長度 2、可變(附加)荷載包括吊車荷載、設(shè)備重量、地下儲油庫的油壓力、車輛、人群的荷載。 3、偶然(特殊)荷載包括地震作用和戰(zhàn)時發(fā)生的武器爆炸沖擊動荷載。 當(dāng)我們設(shè)計(jì)某一地下結(jié)構(gòu)，上述幾種荷載不一定同時存在。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)荷載實(shí)際可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行組合，取其最不利的組合作為設(shè)計(jì)荷載，以最危險截面中最大內(nèi)力作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型 1、荷載結(jié)構(gòu)模型，它采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算襯砌內(nèi)力，并據(jù)以進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。 2、地層結(jié)構(gòu)模型，它的計(jì)算理論是地層結(jié)構(gòu)法。 3、經(jīng)驗(yàn)類比模型，是完全依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型。 4、收斂限制模型，它的計(jì)算理論是地層結(jié)構(gòu)法。 地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法為兩類:荷

12、載結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法 一般來說，地層巖性較差，洞室跨度較大宜采用荷載結(jié)構(gòu)法。地層構(gòu)造較完善，圍巖的支承能力較好時宜采用地層結(jié)構(gòu)法。目前，我國在地下工程的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，采用較多的仍是以散體壓力理論為基礎(chǔ)的荷載結(jié)構(gòu)法。 一、荷載結(jié)構(gòu)法的計(jì)算方法 地層對于地下結(jié)構(gòu)作用只是產(chǎn)生作用在結(jié)構(gòu)上的荷載(包括主動的地層土壓力和被動彈性地層抗力),一般可用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算襯砌在荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力和變形。下面就拱形、圓形、矩形結(jié)構(gòu)在簡單荷載作用下的內(nèi)力和變形計(jì)算作如下介紹。 (一) 拱形結(jié)構(gòu) 1、 曲墻拱結(jié)構(gòu)采用假定抗力圖形法 該結(jié)構(gòu)被簡化為主動荷載(垂直荷載大于側(cè)向荷載)及彈性抗力共同作用下，支承在彈性地基上的

13、無鉸高拱。拱兩側(cè)彈性抗力按二次拋物線分布，最大抗力點(diǎn)為h 點(diǎn)，值為h。為了便于計(jì)算，可將基本結(jié)構(gòu)分解為在主動外荷載和單位抗力(被動荷載)作用下的兩個基本圖式，分別計(jì)算出相應(yīng)的截面內(nèi)力和位移值，接著用迭加原理求出襯砌截面的總內(nèi)力。具體步驟如下: (1) 求出在主動荷載作用下襯砌截面的內(nèi)力。 (2) 求在單位被動荷載(單位抗力)作用下截面i所產(chǎn)生的內(nèi)力。 (3) 求最大抗力h值。 (4) 求襯砌截面的總內(nèi)力。 2、 直墻拱結(jié)構(gòu) 該方法將拱圈和邊墻分開計(jì)算，將拱圈處理為彈性固定在邊墻上的無鉸平拱，邊墻處理為擱置在彈性地基上的直梁，在拱腳和墻頂連接處應(yīng)滿足力的平衡條件和變形連續(xù)條件。拱圈的彈性抗力的分

14、布按“假定抗力圖形法”計(jì)算最大抗力點(diǎn)發(fā)生在墻頂。其值為h。拱腳處抗力為d，當(dāng)=75,90?時可把d當(dāng)作抗力最大值。邊墻底部視為彈性地基上的剛性梁，側(cè)面按其換算長度來確定為長梁(?2.75)，短梁(12.75)，剛性梁(1)。然后按初參數(shù)方程來計(jì)算墻頂截面位移及邊墻各截面的內(nèi)力。拱圈襯砌截面的內(nèi)力計(jì)算方法及步驟與曲墻式襯砌相同。 (二) 圓形結(jié)構(gòu) 1、當(dāng)整體式圓管結(jié)構(gòu)修建在松軟的地層中，地層對結(jié)構(gòu)的彈性抗力很小，故假定結(jié)構(gòu)可自由變形。采用自由變形圓環(huán)法。 首先是荷載計(jì)算。包括環(huán)自重，豎向地層(單位寬)壓力，地層水平力(單位寬),靜水壓，地基反力等。其次是內(nèi)力計(jì)算，采用彈性中心法。由于結(jié)構(gòu)及荷載對

15、稱，拱頂切口處剪力為零，根據(jù)力的平衡及變形協(xié)同條件采用力法方程，可得圓環(huán)中任意截面的內(nèi)力。 3、 假定抗力法 4、 襯砌結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，產(chǎn)生向地層方向的變形，從而引起彈性力。先假定圓管結(jié)構(gòu)彈性抗力分布，然后通過豎向均布地層力作用下，圓環(huán)自重作用下，內(nèi)水壓力作用下，外部靜水壓力作用下任意截面彎矩與軸力的計(jì)算公式。按查系數(shù)表法求得相應(yīng)內(nèi)力。 (三) 框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)是平面變形問題，沿縱向取單位寬度，按閉合框架計(jì)算其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。首先確定頂板上荷載，底板上荷載及側(cè)壁的荷載。然后采用力矩分配法，迭代法或位移法求框架內(nèi)力。 二、地層結(jié)構(gòu)法把地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來

16、計(jì)算地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形。不僅計(jì)算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，而且計(jì)算出周圍地層的應(yīng)力。充分體現(xiàn)了周圍地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用，但是由于周圍地層以及地層與結(jié)構(gòu)相互作用模擬的復(fù)雜性，地層結(jié)構(gòu)法目前尚處于發(fā)展階段。它包括如下內(nèi)容:地層合理化模擬，結(jié)構(gòu)模擬，施工過程模擬，以及施工過程中結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用，地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬等。 總之，地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受到各種復(fù)雜因素的影響，經(jīng)驗(yàn)往往占據(jù)一定的位置。即使內(nèi)力分析采用了比較嚴(yán)密的理論，其計(jì)算結(jié)果往往需要用經(jīng)驗(yàn)類比加以判斷和補(bǔ)充。我們在設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)時只有同時進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方法的比較，才能做出較經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。 10、隧道確實(shí)很難用數(shù)值模擬方法來準(zhǔn)

17、確計(jì)算，人們不斷尋求多種方法來更好的解決這個問題，除有限元之外的其他方法，如離散元、ADD等等，但始終沒有一套放之四海而皆準(zhǔn)的計(jì)算理論，就像是隧道圍巖分級一樣，公說公有理、婆說婆有理，世界各國的方法均有差異，歸根結(jié)底是由于巖體的不明確性決定的。因此我們不能只用一種方法來概括，建議學(xué)隧道的同志們多多學(xué)習(xí)，接觸多種理論與計(jì)算方法。 11、隧道設(shè)計(jì)首先主要的: 1 工程類比法 2 結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，它將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承, 即故又可稱為荷載一結(jié)構(gòu)模型。在這類模型中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)的，而圍巖

18、的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時間接地考慮。圍巖的承載能力越高，它給予支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力越小，彈性支承約束支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的抗力越大，相對來說，支護(hù)結(jié)構(gòu)所起的作用就變小了。這一類計(jì)算模型主要適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動承擔(dān)圍巖“松動”壓力的情況。屬于這一類模型的計(jì)算方法有:彈性連續(xù)框架(含拱形)法、假定抗力法和彈性地基梁(含曲梁和圓環(huán))法等都可歸屬于荷載結(jié)構(gòu)法。 3 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。在這個模型中圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來約束和限制圍巖的變形，這一點(diǎn)正好和上述模型

19、相反。復(fù)合整體模型是目前隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中力求采用的并正在發(fā)展的模型，因?yàn)樗袭?dāng)前的施工技術(shù)水平。在圍巖結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀，圍巖和支護(hù)材料的非線性特性，開挖面空間效應(yīng)所形成的三維狀態(tài)，以及地質(zhì)中不連續(xù)面等等。在這個模型中有些問題是可以用解析法求解，或用收斂約束法圖解，但絕大部分問題，因數(shù)學(xué)上的困難必須依賴數(shù)值方法，尤其是有限單元法。利用這個模型進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，是如何確定圍巖的初始應(yīng)力場，以及表示材料非線性特性的各種參數(shù)及其變化情況。一旦這些問題解決了，原則上任何場合都可用有限單元法圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移狀態(tài)。 各國參考用法 ? 盾構(gòu)開挖的 ? 噴錨鋼支撐的 ?

20、中硬石質(zhì)深埋隧道 ? ? ? 軟土質(zhì)隧道 ? 軟土質(zhì)隧道 ? ? ? ?奧地利? 彈性地基圓環(huán) ? 彈性地基圓環(huán)、有限元法、收斂? 經(jīng)驗(yàn)法 ? ? ? ?一約束法 ? ? ? ? ? 覆蓋層厚,2D，頂部無約束的? 覆蓋層厚,2D ，頂部無約束的 ? 全支永彈性地基圓環(huán)? ? 德國 ?彈性地基圓環(huán);覆蓋層厚,3D，?彈性地基圓環(huán);覆蓋層厚,3D，全?、有限元法、連續(xù)介質(zhì)? ? ?全支承彈性地基圓環(huán)、有限元法?全支承彈性地基圓環(huán)、有限元法 ? 或收斂約束法 ? ? ?法國 ? ?有限元法、作用-反作用模型、經(jīng) ? 連續(xù)介質(zhì)模型、收斂? ? ? 彈性地基圓環(huán)有限元法 ? 驗(yàn)法 ?一約束法、經(jīng)驗(yàn)法

21、? ? ?日本 ? 局部支承彈性地基圓環(huán) ? 局部支承彈性地基圓環(huán)、經(jīng)驗(yàn)加 ? 彈性地基框架、有限? ? ? ? 測試有限元法 ?元法、特性曲線法 ? ? ? ? ?初期支護(hù):有限元法、 ?初期支護(hù):經(jīng)驗(yàn)法 ? ?中國 ?自由變形或彈性地基圓環(huán) ? 收斂一約束法 ?永久支護(hù):作用和反 ? ? ? ?二期支護(hù);彈性地基圓環(huán) ? 作用模型 ? ? ? ? ?大型洞室:有限元法 ? ? ?瑞士 ? ? 作用一反作用模型 ? 有限元法，有時用 ? ? ? ? ? 收斂-約束法 ? ? ?英國 ?彈性地基圓環(huán)繆爾伍德法 ? 收斂約束法、 ?有限元法、收斂-約束 ? ? ? ? 經(jīng)驗(yàn)法 ? 法、 經(jīng)驗(yàn)法

22、? ? ?美國 ? 彈性地基圓環(huán) ? 彈性地基圓環(huán)、 ?彈性地基圓環(huán)、 ? ? ? ? 作用一反作用模型 ?有限元法、錨桿經(jīng)驗(yàn)法? ? 12、對于有限元，最近也一直在了解，地層結(jié)構(gòu)法確實(shí)能起到一定的知道作用， 但是如何界定初始條件，比如說一條破碎帶，縱向，橫向，斜向?qū)φ麄€結(jié)構(gòu)影響差別是非常大的， 既然是地下結(jié)構(gòu)，那么首先，我們應(yīng)該對巖土要有一定的認(rèn)識，巖石的成因，巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖 的成因，以及各種下面的巖石類型，我們都應(yīng)該了解，然后再針對各種巖石的特性，選用合理的工法。 監(jiān)控量測，給了我們一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，我們可以通過此結(jié)合一些計(jì)算來檢驗(yàn)。 現(xiàn)場施工的水平也直接影響到最后的工程質(zhì)量，各種巖石

23、狀況下放炮時藥量的控制等， 系統(tǒng)錨桿其實(shí)也不一定要按切線打，我們都應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，各種工法的主要作用，再結(jié)合理論分析， 控制我們材料的用量是否合理。 最后就是材料，材料的質(zhì)量，比如說普通錨桿，一般，8-15年左右基本就失效了，這些都是必須考慮的因數(shù)。 總之，個人淺見，隧道就是多看，多了解，多分析，多實(shí)踐，多總結(jié)。 最后一點(diǎn)，技術(shù)都是交流出來的，閉門造車是很難出好成果的。 13、現(xiàn)在還是半經(jīng)驗(yàn)半理論的計(jì)算方法關(guān)鍵是對圍巖進(jìn)行分級，這個確定以后就基本是套公式，進(jìn)行驗(yàn)算，并不斷調(diào)整襯砌的尺寸，使計(jì)算結(jié)果滿足要求最后還得現(xiàn)場量測，對變形進(jìn)行監(jiān)測，確定設(shè)計(jì)符合要求 所以，圍巖分級最重要，還是經(jīng)驗(yàn)為主，

24、監(jiān)測輔助 14、(1.計(jì)算隧道的時候，應(yīng)先判斷隧道是淺埋還是深埋，這可以通過鐵路隧道規(guī)范和公路隧道規(guī)范確定，不過我就喜歡用重慶大學(xué)編的小程序計(jì)算。當(dāng)定好隧道類型，之后就是選擇荷載組合。 (2.現(xiàn)在我們搞的隧道計(jì)算主要是地鐵隧道那方面的，技術(shù)內(nèi)力一般都是用ansys分析的ansys可以模擬那些鉸。但是初步設(shè)計(jì)一般都是用excel表來初步計(jì)算。等到施工設(shè)計(jì)時候可以采用ansys比較精確分析。我想在這里指出，用理正巖土軟件都可以分析隧道的，但是它分析的模型跟我們實(shí)際有些差別，同樣做圓形隧道，理正分析的是整個隧道斷面是一個整體的，無鉸的分析出的的結(jié)果是沒有怎么考慮到鉸的位置的應(yīng)力集中情況的 (3.我們

25、計(jì)算襯砌的時候可以考日本隧道的設(shè)計(jì)規(guī)范 15、地鐵車站的計(jì)算一般用MIDIAS計(jì)算，區(qū)間一般是工程類比和以往經(jīng)驗(yàn)+ANSYS 模擬參考。 16、隧道設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況確定設(shè)計(jì)參數(shù)，無論是計(jì)算或是工程類比 以現(xiàn)在最常見的復(fù)合式襯砌為例 其一:二次襯砌設(shè)計(jì)現(xiàn)階段已有明確的設(shè)計(jì)依據(jù)-鐵規(guī)或是公路隧道規(guī)范，但是深淺埋界定,采用建規(guī)荷載組合或是極限狀態(tài)、容許應(yīng)力法等等，均應(yīng)有統(tǒng)一考慮。 其二:對于巖質(zhì)隧道初期支護(hù)，采用荷載,結(jié)構(gòu)模型計(jì)算初期支護(hù)過于保守，但是由于有限元模型的不確定性(其計(jì)算值要遠(yuǎn)小于實(shí)際值，即使選取巖土參數(shù)時進(jìn)行大幅折減)，因此其計(jì)算結(jié)果僅作為參考，初期支護(hù)厚度一般采用工程類比法，亦或是

26、按鐵規(guī)選定，并考慮配套的輔助措施的要求。 重點(diǎn)是應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采取不同的輔助措施，比如分部開挖，小導(dǎo)管，自近式錨桿，中空注漿錨桿，管棚，鋼拱架，鋼格柵等等，而這些措施除了分部開挖外采用有限元是無法模擬的。 其三:對于土質(zhì)隧道初期支護(hù)，由于其自穩(wěn)能力差，因此基本采用荷載,結(jié)構(gòu)模型計(jì)算(容許應(yīng)力法或是極限狀態(tài)法，建規(guī)過于保守不易算過所以放棄)，并配以密排鋼格柵及小導(dǎo)管等輔助措施。 17、目前隧道工程設(shè)計(jì)計(jì)算主要分為兩個大類: (1)市政隧道、地鐵隧道等，這類隧道埋深一般較淺，且很多采用明挖法施工，故多采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算，且用混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范(極限狀態(tài)理論)進(jìn)行配筋計(jì)算。 (2)鐵路隧道、公路

27、隧道中的山嶺隧道，這類隧道多根據(jù)圍巖分級參照規(guī)范確定支護(hù)及襯砌參數(shù)，一般不需要計(jì)算。特殊情況下計(jì)算一下，但只要以經(jīng)驗(yàn)類比為主，且結(jié)構(gòu)配筋也不按照混規(guī)計(jì)算，而是按照隧道設(shè)計(jì)規(guī)范配筋。 18、正好最近在做兩座公路隧道，談點(diǎn)個人的看法，歡迎大家批評指正。 個人認(rèn)為隧道設(shè)計(jì)過程中初支和二襯的設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)有所不同。初支因其自身組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性(錨桿、噴砼、預(yù)加固巖體等共同組成的復(fù)合結(jié)構(gòu))，若采用有限元進(jìn)行地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算，一方面難以模擬實(shí)際的巖體材料，另一方面也難以準(zhǔn)確模擬錨桿與巖體之間的相互作用(目前主要采用節(jié)點(diǎn)耦合算法)，最終計(jì)算出來的結(jié)果只能來進(jìn)行定性分析，正如前面幾位朋友提到的，可以用作為隧道的開

28、挖方法提供一定的參考。因此個人認(rèn)為初支的設(shè)計(jì)還是要以工程類比為主，最好多與有經(jīng)驗(yàn)的專家溝通，合理確定初支參數(shù)。二襯為模筑結(jié)構(gòu)，其受力相對比較明確，可采用荷載結(jié)構(gòu)法來計(jì)算結(jié)構(gòu)的受力和配筋。 19、隧道的設(shè)計(jì)計(jì)算過程:首先根據(jù)地質(zhì)報告和地質(zhì)縱斷面以及平面圖，確定隧道的路線走向，擬定洞門樁號，其次根據(jù)具體地質(zhì)情況劃分圍巖級別，長隧道還要考慮通風(fēng)等情況，對于不良地質(zhì)的特殊設(shè)計(jì)計(jì)算處理;隧道襯砌結(jié)構(gòu)的類型和強(qiáng)度雖然大部分采用經(jīng)驗(yàn)類比法確定，個人認(rèn)為僅限于?、?級以上的圍巖，對于隧道的?、?級別圍巖，應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算確定設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)是否合理，淺埋情況應(yīng)采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對于深埋情況，建議采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對于黃土隧道，由于大部分采用礦山法施工，因而其計(jì)算中應(yīng)充分考慮開挖施工過程的順序，兩次襯砌的施作; 對于荷載的釋放情況(地層結(jié)構(gòu)法)，應(yīng)與施工開挖設(shè)計(jì)方案配合進(jìn)