第部分隧道設(shè)計方法

1隧道設(shè)計方法2一、概述

長期以來，隧道結(jié)構(gòu)的計算僅僅是針對支護結(jié)構(gòu)中的二次襯砌的，在計算中一直采取拱涵力學(xué)模式，即把襯砌視為拱形推力結(jié)構(gòu)，承受來自圍巖的主動和被動荷載。這種簡化顯然與隧道結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)相差很大。[例如]：理論上已經(jīng)證實，在無支護坑（隧）道中,坑道本身就是承載結(jié)構(gòu)，其工作狀態(tài)更接近于半無限或無限介質(zhì)中的孔洞那樣工作。地下結(jié)構(gòu)的力學(xué)模式必須符合下述條件：（1）與實際工作狀態(tài)一致，能反映圍巖的實際狀態(tài)以及圍巖與支護結(jié)構(gòu)的接觸狀態(tài)；（2）荷載假定應(yīng)與在修建洞室過程中荷載發(fā)生的情況一致；（3）所確定的應(yīng)力狀態(tài)要與經(jīng)過長時間使用的結(jié)構(gòu)所發(fā)生的事故和破壞情況一致；（4）材料性質(zhì)和數(shù)學(xué)表達要等價。

只要符合上述條件，任何設(shè)計和計算方法都會獲得合理的結(jié)果。不管采取何種設(shè)計方法，都必須清楚地認識隧道結(jié)構(gòu)物與其他工程結(jié)構(gòu)物在本質(zhì)上的差異，主要表現(xiàn)在以下幾點：（1）其他工程結(jié)構(gòu)都是抵抗荷載的，而隧道結(jié)構(gòu)，按目前的認識水平來說，圍巖同時是工程材料、承載結(jié)構(gòu)和荷載。隧道結(jié)構(gòu)的主體是圍巖，其承載結(jié)構(gòu)是由圍巖和初期支護、襯砌組成的一個整體。該系統(tǒng)的荷載是由支護結(jié)構(gòu)和圍巖之間的相互作用給定的，不是事先能給定的參數(shù)。

（2）地面結(jié)構(gòu)有很大自由空間，其中每個構(gòu)件都是事先根據(jù)標準荷載決定的，并用大家公認的方法進行計算、驗證。相反地，隧道全部是開挖出來的，是在初始地應(yīng)力場作用下的工程材料中開挖出來的，也就是說是在具有一定應(yīng)力場的圍巖中修筑的。結(jié)構(gòu)很早就逐步地參與工作，其中的初始地應(yīng)力場是很難準確決定的。4（3）在其他建筑中，設(shè)計者能夠計算與荷載假定相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，以及在可能的荷載組合下其中的應(yīng)力和變形。在隧道工程中要想計算出材料（既是挖過的圍巖也是支護的主體）中的應(yīng)力和變形是很困難的，因為它與形成的結(jié)構(gòu)的類型以及時間有很大關(guān)系。（4）其他建筑根據(jù)力學(xué)計算以及構(gòu)造上、經(jīng)濟上的考慮來選擇工程結(jié)構(gòu)的材料，而隧道工程的重要構(gòu)件（圍巖），本身就是建筑材料，我們既不能選擇，也不能極大地影響它的力學(xué)性質(zhì)。（5）在施工中，其荷載、變形和安全度與其他結(jié)構(gòu)相比都還遠遠沒有確定，尤其是與最終狀態(tài)的關(guān)系密切。因此，在隧道結(jié)構(gòu)中最后狀態(tài)的安全度檢算和力學(xué)計算是存在問題的。二、設(shè)計方法的選擇和適用條件

隧道支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)圍巖條件（圍巖的強度特性、初始應(yīng)地力場等）和設(shè)計條件（隧道斷面形狀、隧道周邊地形條件、環(huán)境條件等）選擇合適的設(shè)計方法。根據(jù)隧道支護結(jié)構(gòu)的特點，在預(yù)設(shè)計中采用以下方法:

(1)標準支護模式的設(shè)計方法（簡稱標準設(shè)計）；

(2)類似條件的設(shè)計方法（簡稱類比設(shè)計或經(jīng)驗設(shè)計）；

(3)解析的設(shè)計方法（簡稱解析設(shè)計）。

隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，在有標準支護模式時以標準設(shè)計為主要的設(shè)計方法。在沒有標準支護模式時，則要根據(jù)圍巖條件、結(jié)構(gòu)特點等選擇類比設(shè)計或解析設(shè)計的方法進行設(shè)計。6標準設(shè)計是用于一般圍巖條件下的標準隧道斷面的設(shè)計，在圍巖條件特殊或設(shè)計條件特殊時，采用已經(jīng)實施過的、經(jīng)過工程實際證實是安全和經(jīng)濟的支護結(jié)構(gòu)模式的設(shè)計方法。不僅研究隧道結(jié)構(gòu)物本身的安全性，而且要保護周邊環(huán)境或接近居民區(qū)的情況也越來越多。在這種情況下，有必要采用解析方法分析地表面下沉等地層的動態(tài)。在下面所示的特殊條件的情況下，宜根據(jù)解析的計算結(jié)果，進行定量的判斷：（1）地質(zhì)條件特別差的情況；（2）埋深大、初始地應(yīng)力大的情況；（3）埋深小、地表面下沉有問題的情況；（4）采用施工方法、開挖順序與標準的支護模式不同的特殊工法的情況；7（5）斷面比標準支護模式大得多的情況；（6）斷面形狀特殊的情況；（7）洞口段、斜坡面下隧道等地形條件可能產(chǎn)生偏壓的情況；（8）有接近隧道的結(jié)構(gòu)物的情況；（9）預(yù)計有與時間有關(guān)的流變荷載作用、二次襯砌存在長期荷載的情況。在解析方法中，有兩種主要的方法，即：傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法及近代的巖體力學(xué)方法。前者是把支護結(jié)構(gòu)和周圍圍巖分割開來，把圍巖作為給定荷載，支護結(jié)構(gòu)作為承載結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)－荷載模式。后者是把結(jié)構(gòu)和周圍巖體視為一體，作為共同的承載體系，即相互作用模式或圍巖－結(jié)構(gòu)模式，這是我們目前在隧道設(shè)計中力求采用的或正在發(fā)展中的方法。8三、類比設(shè)計采用類比設(shè)計方法，應(yīng)充分研究其設(shè)計條件及設(shè)計的妥當(dāng)性，根據(jù)當(dāng)?shù)貒鷰r的性質(zhì)加以修正。

所謂類似條件：圍巖條件及斷面形狀等設(shè)計條件的類似。研究圍巖條件類似時，最有參考價值的是附近既有工程的實際情況，如在圍巖分類時，應(yīng)著重在彈性波速度、裂隙系數(shù)、圍巖強度比、相對密度、細顆粒含量等類似性上；其次，也要研究地下水條件的類似性。

設(shè)計條件的類似性主要是支護模式、地形條件、施工方法、輔助工法等的類似性。類比設(shè)計的類似性以及妥當(dāng)性，一般應(yīng)按表1和表2所列項目進行研究。9從這些實踐中，大致上可以發(fā)現(xiàn)在進行支護結(jié)構(gòu)“類比設(shè)計”時，需要注意的幾點:（1）首先，對坑道圍巖要有一個大致的分級。這些分級大都是根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，為一座隧道或一條線路單獨編制的。但不管采用何種分級，大體上都是把坑道圍巖分為四個基本類型。即：

1）完整、穩(wěn)定圍巖；

2）易破碎、剝離的塊狀圍巖；

3）有地壓作用的破碎圍巖；

4）強烈擠壓性圍巖或有強大地壓的圍巖。其中某些類別還有些亞類。10（2）各類圍巖的支護結(jié)構(gòu)參數(shù)大體按下述原則選用。

1）完整、穩(wěn)定的圍巖錨桿長<1.5m，n=4~4.2根/m左右，從力學(xué)上看是不期待錨桿的支護作用的，圍巖本身強度就可以支護坑道，但因有局部裂隙或巖爆等，用其加以控制而已。噴混凝土用于填平補齊，為確保洞內(nèi)安全作業(yè)應(yīng)設(shè)金屬網(wǎng)防止頂部巖石剝離。二次襯砌采用能夠施工的最小混凝土厚度，約30cm左右。

2）易破碎、剝離的塊狀圍巖錨桿長1.5~3.5m，n=10根/m左右，多數(shù)情況是長、短錨桿配合使用，短錨桿用脹殼式，長錨桿用灌漿式。

11噴層厚0~l0cm，穩(wěn)定性好些的用來填平補齊，也可只在拱部噴射，此時開挖正面無需噴射。金屬網(wǎng)與（1）同，特殊情況要采用可縮性支撐或輕型格柵鋼支撐。二次襯砌厚度約30~40cm，包括噴層在內(nèi)約40cm。

3）有地壓作用的破碎圍巖錨桿長3.0~4.0m，有時用6.0m的灌漿式，n=10根/m左右。這種圍巖視圍巖強度比，預(yù)計有塑性區(qū)發(fā)生時，從控制它的發(fā)展看，錨桿必須用噴混凝土等加強。噴層厚約15~20cm，拱部和側(cè)璧同厚，視情況正面也要噴5cm左右。開挖進度要注意，必要時控制在1.0m以下。二次襯砌厚度,包括噴層在內(nèi)為40~~50cm,盡可能薄些。12

4）強烈擠壓性圍巖或有強大地壓的圍巖在這種圍巖中施工是很困難的，要分臺階施工，限制分部的面積。錨桿長4.0~6.0m，n=15根/m左右。噴層厚20~25cm，正面噴3~5cm。必須采用可縮性支撐，間距約75cm左右。二次襯砌厚度，按總厚度50cm決定。在30天以內(nèi)斷面要閉合，即要修好仰拱。

（3）在施工中應(yīng)盡量少損害圍巖，使其盡量保持原有圍巖的強度，因此，應(yīng)采用控制爆破技術(shù)。13（4）預(yù)計有大變形和松弛的情況下，開挖面要全面防護〈包括正面〉,使之有充分的約束效應(yīng)，在分臺階開挖時，上半斷面進深不宜過長，以免影響整個斷面的閉合時間。（5）二次襯砌通常是現(xiàn)灌的，在修二次襯砌之前要修防水層，形成具有防水性能的組合式襯砌。應(yīng)使襯砌成為薄殼，這樣可減少彎矩而使彎曲破壞的發(fā)生為最小。因此，不僅初期支護，二次襯砌都要薄些。（6）允許甚至希望圍巖出現(xiàn)一定的變形，以減少為完成支護作用所需的防護措施。這些防護措施包括襯砌，必要時要修仰拱以及直接深入到不穩(wěn)定巖層內(nèi)部的錨固系統(tǒng)，或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件。14（7）要制定一個詳細周密的量測計劃?？刂谱冃闻c應(yīng)力，確定所建立的支護阻力是否和圍巖類型相適應(yīng)以及還需要什么樣的加強措施。（8）支護結(jié)構(gòu)的施工順序與正確的掌握圍巖的時間效應(yīng)很有關(guān)系。因此，施工要嚴格按著預(yù)定的施工程序施工。從當(dāng)前地下工程設(shè)計現(xiàn)狀來看，多數(shù)情況是依靠類比設(shè)計的，甚至有的提出“在隧道力學(xué)中不可能進行計算，只能給以必要的假設(shè)”，并指出“首先是提出一個大致簡化的力學(xué)模型，然后根據(jù)某些經(jīng)驗和工程師的直觀來判斷”。米勒更絕對地指出“通過大量的虛擬的計算，說明我們的無知，這些雖然能夠使發(fā)包者得到安慰，也只是自欺欺人”。這些說法雖然有些絕對，但也說明計算的局限性。15四、標準設(shè)計在一般的圍巖條件下的預(yù)設(shè)計中，有標準支護模式時，原則上都要采用標準設(shè)計。這也是當(dāng)前隧道設(shè)計方法的主流。

標準設(shè)計適合于圍巖條件(地形、地質(zhì)、埋深)和斷面積、斷面形狀、周邊環(huán)境的影響等條件均屬一般的情況。標準設(shè)計流程如圖1所示。采用標準設(shè)計時，根據(jù)施工中掌子面觀察和量測結(jié)果進行設(shè)計修正是很重要的。位移量有問題的情況，或在城市的土砂圍巖及接近結(jié)構(gòu)物施工對地表面下沉有限制等情況，與解析方法同時應(yīng)用也是必要的。16

采用標準設(shè)計時，要確實地進行圍巖分級，充分考慮應(yīng)用條件。標準支護模式的主要支護構(gòu)件是噴混凝土、錨桿、鋼支撐等，同時要考慮開挖、仰拱、二次襯砌等。在附近有類似條件的工程時，也應(yīng)參考。2、標準設(shè)計的標準支護模式為了提高設(shè)計效率和質(zhì)量，提高隧道設(shè)計的標準化程度是非常重要的。這也是目前許多國家大力提倡的。標準設(shè)計的中心內(nèi)容是支護模式的標準化。下面列舉我國及國外的一些標準設(shè)計的概況。（1）我國鐵路隧道的標準設(shè)計單線鐵路隧道標準支護參數(shù)列于表3、表4。173、城市條件采用礦山法修筑的隧道的標準設(shè)計最近，日本針對城市砂質(zhì)土和粘性土的地質(zhì)條件和埋深淺的設(shè)計條件，編制了城市采用礦山法修筑地下鐵道區(qū)間隧道或鐵路、道路隧道的設(shè)計標準，很有借鑒意義。該技術(shù)標準在決定斷面形狀時，考慮完成后和施工時的穩(wěn)定。斷面形狀視使用目的，要確保建筑限界，同時要考慮變形富裕，盡可能地采用不產(chǎn)生應(yīng)力集中的圓順的隅角。同時原則上要設(shè)置仰拱，并采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因在山嶺隧道中開挖斷面形狀的自由度比較高，應(yīng)根據(jù)施工中的量測掌握實際的圍巖動態(tài)，來驗證基本設(shè)計的安全性。下圖是參考既有的事例，考慮各種條件的斷面形狀。以下各表是標準支護模式。18五、荷載—結(jié)構(gòu)模式解析方法中的幾個問題

把隧道支護結(jié)構(gòu)在力學(xué)上和構(gòu)造上作為拱形結(jié)構(gòu)來處理這個思想是從地面結(jié)構(gòu)引申出來的。是否合適和合理到何種程度要根據(jù)現(xiàn)在的認識、經(jīng)驗去判斷。把隧道作為拱形結(jié)構(gòu)的概念,就是承認松弛土壓的作用。松弛壓力不是不可避免的荷載，多數(shù)場合是由于某些作業(yè)方法所誘發(fā)的，因而都在力圖阻止它發(fā)生。如果這一點收到成效，就失去根據(jù)松弛壓力決定尺寸的必要性。如果施工沒有滿足下述條件，隧道結(jié)構(gòu)就只能是個拱,而按拱形結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算：（1）制止松弛和由此產(chǎn)生的松弛壓力；（2）結(jié)構(gòu)和圍巖之間有效的、長期的緊密接觸。191、荷載及荷載模式在沿用地面結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)基本上是由荷載產(chǎn)生的，而隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性是：荷載、結(jié)構(gòu)、材料三位一體，沒有象地面結(jié)構(gòu)那樣明確的荷載概念。因此，不得不假定一個“虛擬”的荷載，認為它僅僅與圍巖的特性有關(guān)，而與襯砌結(jié)構(gòu)的特性無關(guān)，即“松弛荷載”。荷載－結(jié)構(gòu)模式的發(fā)展,主要表現(xiàn)在“荷載”處理上,它大致經(jīng)歷了下述三個階段：（1）主動荷載模式；（2）主動荷載+被動荷載模式；（3）實際荷載模式。20多數(shù)情燥況都采料取第二車種模式擇，考慮巷了結(jié)構(gòu)兼和圍巖銅之間的拍相互作告用，局斷部地體辨現(xiàn)了隧昆道作為環(huán)地下結(jié)總構(gòu)的受吸力特點風(fēng)。為保價證圍巖享約束抗托力的存榮在，就知必須保評證結(jié)構(gòu)康與圍巖俊之間緊瞇密接觸律。第三種氏模式當(dāng)疤前正在蘆發(fā)展，輝也就是問形變壓飾力。實須際上它新與第一院種模式電是一致有的，只決不過荷銷裁是實蝦地量測吐或計算肢的。實醉測荷載斷基本上使反映了厲結(jié)構(gòu)與汁圍巖全神面的相姐互作用跟的特征懸。因此,結(jié)構(gòu)力鋸學(xué)方法咸同樣也填可以反尾映結(jié)構(gòu)盜支護體柄系相互低作用的揀功能。21a)主動荷條載模式礙；b)主動姻荷載敬＋被票動荷于載斃；c)實際荷光載（形屈變荷載坦）采用術(shù)第三警種模核式時沉計算帳中有勁二種單情況吉：（1）結(jié)列構(gòu)與憶圍巖示牢固均接觸艦的情滑況：井在接防觸面貸上不兩僅有祖徑向令荷載掛，還據(jù)有切畢向荷壁載存壘在，宮切向持荷載相的存悄在可脊以減弄小荷陜載分挪布的爺不均激勻程涼度，催從而齊大大喬減小丑結(jié)構(gòu)鞏中彎撒矩。起例如階，噴曲混凝君土支茫護就捐屬這挽種。22（2）結(jié)構(gòu)廟與圍巖對松散接焰觸的情廊況：在君接觸面付上只能受傳遞徑影向荷載椒，一般對具有回拉填層的敏現(xiàn)灌混昂凝土襯涉砌或用圖盾構(gòu)法巧修筑的教隧道都幅符合這擇種情況鈔。2、彈耀性抗扭力的永處理彈性閱抗力粒是相石互作孫用產(chǎn)炎生的肥被動虎荷載斥，把猛隧道披結(jié)構(gòu)劈燕視為侮一個輝在荷須載作尊用下慰的位差于彈轉(zhuǎn)性地暮基上陷的結(jié)船構(gòu)，市是現(xiàn)追行計名算方看法的合基本訊出發(fā)糧點。校把圍黃巖對娃結(jié)構(gòu)責(zé)變形謝的約今束所束產(chǎn)生涌的反貸作用載視為顆線彈畢性的鉛，即σ=Ky（K為彈抗蚊力系數(shù)性；y為接嫁觸點炭徑向儲位移圾）。23實際上辛，在荷君載作用話下地基龍的變形黑是一個考彈塑性裂過程，層在初始貓荷載作擦用下，寒一般地番基向襯拖砌方向榜移動，甲因為圍鵝巖在開錄挖中會戀松弛或倘在襯砌歐回填中咬沒有達揚到密貼吩的要求夕，而在筍卸載條閱件下，倦圍巖變顧形只有照一部分畜復(fù)原。欲因此，概彈性抗剪力系數(shù)透，不完軟全是圍抽巖的特釣征值，順它受到慌承載面蓬大小和淹形狀以鉆及荷載配大小的浴影響。彈性辭抗力跌系數(shù)K，實質(zhì)浸上與地胖基反力瞇系數(shù)是略一個概我念，因樣此應(yīng)盡己可能地純采用原祝位置試元驗的地桃基反力孩系數(shù)。繩在土砂寶圍巖的慰情況，想可采用鋒下式確下定：式中：Kn：法瓶線方脈向的抬地基贏反力饅系數(shù)緩（N/c嶺m3）；Eo：孔號內(nèi)水速平加崖載的電變形世系數(shù)濁（N/椒cm2）；Do：襯砌助外徑（cm）；δ：襯砌柿的變形韻量（cm）。2425彈性桶抗力帝與水令平荷磁載之哀間有您密切床關(guān)系追，在未松散急地層幣中因蓋水平遷荷載凡大，姥彈性介抗力仔很小提，圍導(dǎo)巖約箱束襯必砌變界形的瞎作用尖不大葬，一予般計博算中碌可以荷忽略覺彈性慮抗力睡。但路在巖姓質(zhì)隧獨道中帶，彈糊性抗疲力的胃作用尋是非貸常顯患著的脆，它升能夠鴿充分尖體現(xiàn)談圍巖和約束邊變形少的作嘩用。彈性抗床力分布鵝多數(shù)按通徑向分教布，但粘也可按泊水平分而布處理女。一般殃以彈簧其表示,有全周間彈簧模德式和在輸圍巖條堅件差的錦情況采羞用在隧黃道頂部45o范圍瘋內(nèi)不司設(shè)置欲彈簧號的模聰式。包計算撈時彈柄簧出居現(xiàn)拉程力的緞場合姨應(yīng)取熄消彈蠢簧。圖3彈性拌抗力刻的分廉布圖圖4彈性林抗力怒的彈通簧設(shè)橋置3、近接礙施工的矛影響隧道完蛙成后有點接近隧追道進行遭其他結(jié)崗構(gòu)物施公工的場往合，隧暗道受到半其影響之會產(chǎn)生準位移、美變形。撥在這種曲場合，許要切實自掌握對興二次襯炭砌及仰唱拱的影或響，必盲要時要以考慮近弓接施工析所產(chǎn)生病的荷載寶。（1）近獨接施蔽工的宰種類轟和變錯形動衡態(tài)的扎特征26圖5近接住施工令種類旗和變滿形動汽態(tài)特旺征隧道描上部鐘填土艙；隧道上汪部挖土撐；隧道其并列擴；隧道交際叉（2）設(shè)計弱方法近接施拋工的影辭響程度裁與近接久的程度奸（間隔直距離）皮、近接揚施工的液規(guī)模（星荷載的女大小、銳范圍）獄、圍巖暫條件、他襯砌構(gòu)款造等是何多種多瞧樣的。禮為此，攝影響程埋度不能肯一概而錢論。（3）近接瀉荷載的統(tǒng)計算方講法由于圍犧巖的應(yīng)茶力狀態(tài)朱變化而象出現(xiàn)各曲種各樣功的現(xiàn)象芳，但大幼體上可濫分為圍柔巖應(yīng)力部向壓縮消側(cè)變化造（近接臥加載）膽和向拉伐伸側(cè)變到化（近標接卸載挨）二種飯情況。a.近接加餡載作用鄉(xiāng)豐在地辣層上筍的荷阿載向和土中貸的影奪響，耽隨深爐度因策應(yīng)力竄分散材而減爛小。府說明糠荷載狀的作兼用范別圍是舞有限涂的，很一般儀越深異地層趴的剛貴性相虹對地臥變大憶。為增此，勺對二傲次襯估砌及咳仰拱妨的影辛響也滅是逐罰漸減編小的仗。27七、觀結(jié)構(gòu)計奏算中的箏水壓力加問題從防墳排水極角度贊設(shè)計母隧道閱有兩郵種類豈型，材即防旁水型聞隧道慰和排逝水型就隧道險。水腰壓力喝的處股理是挖一個格難題煮，特晃別在格巖質(zhì)果隧道媽中。1、對地騎下水問真題的基逢本認識（1）水是深循環(huán)的烏。因降帝水、滲柴透、蒸旗發(fā)等現(xiàn)蝕象，具育有在大丙氣圈、臉地表、淘地中循螞環(huán)的性嘩質(zhì)，并特以地表速水、地衛(wèi)下水的鞠系統(tǒng)在攤循環(huán)系嫩統(tǒng)中存最在。28（2）地下素水是經(jīng)董常變動言的。地判下水由孔于降水陣、河流跨、湖泊老等的補月給，當(dāng)謹超過其裕儲存能爺力時，約就向河獎流、涌悲泉等流素出。（3）開挖位工程是菜以排水裙為前提漆的，對生水循環(huán)霞有一定太影響。今在山嶺隙隧道中勁，通常吩是一邊咱排水一態(tài)邊開挖己的，使稠水處于炕動水狀塔態(tài)，可磨以減輕洪作用在仿襯砌上鑼的水壓泉。這是遲能夠修賠建海底泛隧道的讀理由之慚一。29（4）對將地表另水、攔地下泛水的畝影響強。地該表層凱的滲棵透能殼力非腰常強活，降天水的芬大部陣分向福地下慎滲透牢以土?xí)炄浪趦Υ鎻U，其派后從冠表層尸到數(shù)綱米的追土壤市層和雹風(fēng)化奏層的狠蒸發(fā)娃和樹斯木根點系的死吸收馬、蒸苗發(fā)，魚并向哲深部浴滲透紐奉。（5）地斧下水莊的存銹在形睜?wèi)B(tài)。扁隧道晃施工性的涌凍水形貧態(tài)與圓地下炮水的示存在貼系統(tǒng)仆關(guān)系乳密切朋，其除形態(tài)殺從空羽隙的頃角度皇看，蜓大體帖上可通分為蜻層狀耗水和簽脈狀胳水。（6）山憐地地輪下水仇的流襲動規(guī)圓律。慕其規(guī)番律是什：在橫賦予珍地下快水的宇山地罩中，蟲水頭妹一般輩因上齊部比丸下部夠高(pmu>pmb)，故得向下脊流動刪；桶地捆下水息在流圓出的拾河流穗部，潔則相鏈反，存因下稠部的援水頭互比上嬸部高(pru>prb)故是向甚上流動蝦的；山長側(cè)與河雹側(cè)及其園中間部君的水頭煮，是pmb>phb>prb，故旗地下互水是串從賦繩予部?。ㄉ缴睿┫蚩沉鞒鼍懿浚ㄕ労恿鞯┝鞴矂拥呐K。30（7）地話質(zhì)條策件與循影響亡范圍·中、守古生壟層：瞇埋深瞧在150產(chǎn)m以內(nèi)舉幾乎偉都受它到影輛響，聚出現(xiàn)爛枯水濃現(xiàn)象勝，其療范圍擱在埋魔深50～100曉m時是衣最大染的，蘇隨著微埋深造的增鬧加有史逐漸喘減小吧的趨傭勢。航在破溝碎質(zhì)治圍巖膀中，賞影響龍范圍爭有的魔可達100考0～200負0m的情辨況。·深成巖訊類：發(fā)警生枯水佩現(xiàn)象大捏多在埋睬深20什0m以內(nèi)倆，也意有離錯開隧繼道10險00卡m的情箭況。窗與中沸、古彼生層洲一樣絮，影概響范沾圍在殊埋深50～100坑m時最大(一側(cè)可習(xí)達15慶00也m)，埋深另越大，艷影響范悟圍減少發(fā)?！ぷ冑|(zhì)擺巖類堆：數(shù)咐據(jù)比陳較少快，看期不出課規(guī)律帆，但騰埋深縮慧在50m以內(nèi)，璃多發(fā)生治枯水現(xiàn)涂象?！せ鹕綆r眠及火山墊破碎巖正類：枯娘水現(xiàn)象揮在埋深250～300原m時，幾烘乎都發(fā)刃生，范界圍在埋賣深100～20渡0m時最大半。31·砂礫午層：昂數(shù)據(jù)拒比較邪少，弦看不漫出規(guī)愉律，跑但埋哨深在50端m以內(nèi)怪，多著發(fā)生蓮枯水柿現(xiàn)象摸?！つ鄮r、針砂巖類委：枯水按現(xiàn)象幾拉乎在埋瓦深100說m以下倡、距娘隧道50透0m以內(nèi)發(fā)福生。埋蔽深在20典m～30m時影殘響最疑大?！せ鹕綍兡嗔鬟h堆積勤物：每埋深犯越大此其范績圍也啊越大彎。2、山嶺疊隧道的棕水壓力欄問題（1）既有剪的一些畝研究成眼果我國水析工建筑恩物荷載聚設(shè)計規(guī)根范規(guī)定勢：作用勺在混凝腔土襯砌沈的外水撥壓強標亮準值，標按下式叮確定。P=β·γ·H式中休：P：水富壓強戚標準吼值；β：外水需壓力折弱減系數(shù)爛；γ：水的退重度；H：作用挨水頭，仁按設(shè)計弄采用的疊地下水解位線與挎隧洞中該心線之?dāng)R間的高搏差確定健。32表說疼明：沃在不族同的絨地質(zhì)話條件械下，芽水壓鴨值可鞋以有顫不同竄程度哄的折那減，多而折糾減的豎主要焰方法探是根販據(jù)開鬧挖后候暴露畜的滲悄漏水蓄的狀雕況決贏定的閑。這匪實質(zhì)夫上，刊也是叔目前記許多撥國家柏采用堅的辦結(jié)法。弟因此網(wǎng)，利臺用平股導(dǎo)進殊行超云前的產(chǎn)地質(zhì)鈴預(yù)報蛙，根專據(jù)巖感面的南水的禿活動橫狀況吊，或斯透水越試驗篇確定剪折減習(xí)系數(shù)剖是可目行的副。在錨砌桿噴普射混正凝土邪支護舉技術(shù)苗規(guī)范埋也建納議外奏水壓誓力可送采用芬地下午水位熟以下它的水抬柱高敬乘以趨相應(yīng)墾的折俯減系盼數(shù)的薪方法教估算吸。33鐵路繞隧道糧的一它些研械究指邁出：一般手說，聯(lián)隧道扎地區(qū)忘地下想水分竿為2種類績型，煩即淺因?qū)语L(fēng)兇化裂希隙水哄和下爆部構(gòu)刪造裂觸隙水漏。前見者主私要循勾環(huán)在40~蓮50m以上深革度范圍源內(nèi)，水妻交替作梯用強烈愉，后者應(yīng)大多數(shù)遠循環(huán)在50視0m以上的斗深度范躍圍內(nèi)，預(yù)水交替西作用緩攝慢。深賞埋隧道缺的涌水字則大部圣分來自導(dǎo)自身所灰在的含豪水介質(zhì)賣的儲存微量（即鉤下部構(gòu)思造裂隙捕水）。準實踐證姜實，在勺這種情吧況下，涂隧道開煎挖后對拿地下水忽活動影兩響的范辜圍僅局扎限于一君定的范創(chuàng)圍，而拍不是整細個地下養(yǎng)水都對身隧道發(fā)輩生作用丟，實質(zhì)這上是深胖層循環(huán)仆水在起竊作用。寒這個結(jié)擊論說明香：為什交么那么努多的山借嶺隧道墾，都沒谷有考慮逆水壓的裂作用，主或僅僅妻考慮可洋以接受勾的水壓界值，即幅對水壓為值可以敬進行折待減，而研且折減壘系數(shù)隨裝著埋深后的增加傅（意味木著滲透筒系數(shù)的侵減小）牌也隨之拿減小。34一般說脂，在地俱質(zhì)判斷貼中，當(dāng)鏟滲透系遺數(shù)小于10-6~1張0-7cm/乳s時，著就可遞認為戶是不狡透水厭的圍投巖。楊也就傅是說列，當(dāng)凍隧道訂所處堅的圍季巖介鏟質(zhì)的座滲透朝系數(shù)菌小于僵此值偉時，騾折減響系數(shù)育就可邁以考防慮采河用0，即懸不考受慮水炎壓的雨作用卸。同誦時滲愁透系蘿數(shù)有箱一個堅規(guī)律荒，就仆是隨嘴著埋戲深的劑增加模而減裳小。遇例如耕秦嶺彎隧道蝴一些洗試驗印結(jié)果揚，就肆說明畜了這丸一點可。35表3滲透拌系數(shù)普與埋丙深的醉測試騰關(guān)系深度滲透系數(shù)（m/d）H=80.32m0.0049（0.014×10-3cm/s）H=360.00m0.00199（5.71×10-6cm/s）H=415.75m0.00096（2.77×10-6cm/s）（2）孔隙遺水壓的蟻計算問冤題基本觀磚點：日本青絡(luò)函海底緊隧道是趕采用全械斷面圍怕巖壓注將的一個抹典型的修隧道，確認為作言用在隧溝道襯砌經(jīng)上的水店壓值與舒圍巖的摟滲透系感數(shù)有直荷接的關(guān)仔系。圖a)表示顆蛋粒狀空紡隙中壓澇注材料襪沒有完機全充填斑，但已委固化的評狀況，波水只在你顆粒和隙壓注材榨料間的棄間隙中廁流動。止圖c)表示壓捧注材料作充填圍雄巖中裂巨隙的狀浪況，水?dāng)_也是只貸在殘留碰的裂隙社中流動雕。36圖6壓注傘圍巖捕的滲爛透模腐式在這貫樣的盒圍巖何中，欺對充閥填率風(fēng)和透柴水系賭數(shù)做斗了如蘆下假麗定：·壓注帶再內(nèi)水只價在間隙規(guī)中流動逐；·顆粒薦、巖命石、刊固化呼的壓瓣注材去料不先透水洗；·壓注顆液容快量Vt與壓注蜓材料的中固化容司量Vg之比：(Vg/Vt)=β，取β≤唉1。將圖a)、c)的復(fù)薯雜模歐式簡弄化為瓶圖b)、d)模式，元即將圍或巖中的查壓注材墊料的容豬量置換社為等效亂的粒子卵，或置廈換為等乏效的巖任石部分棄，這樣清就可以挎只考慮鋒壓注后爸僅僅是蠶空隙率臣的變化抬。假定舊圍巖詢的初熄始空犧隙率眾為λi，壓描注后究的空樂隙率攀為λsg，則有腫：λi=1牽-Vs/V；λsg=1絲式-（Vs+Vg）/V式中V：對象析圍巖的在容量；Vs、Vg：分別壓是土和梁巖石的甜固體容鋒量及壓認注材料朝的固體棒容量。37其次，什壓注材穴料的填向充率：α=Vg/V×1匆00側(cè)%=βVi/V×1丘00浸%α=Vg/V×10侮0%鄙=(λi-λsg)式中Vi：漿液懂的容量批；β：壓耽注漿兩液的久固化紋率，β≦1。透水晌系數(shù)艙比k'差/k：k'/k=f(λsg/λi)=f(λi-α)/f(λi)如果知辱道壓注兼后的空銅隙率λsg，就捧可以撇求出戀壓注特后的儲透水兵系數(shù)k。當(dāng)α=蛛λ時，也希就是說絨空隙完憐全被漿躍液所填深充，則k'菠/k趨近于0；當(dāng)α=0時，也女就是說狗漿液完匠全沒有冬填充，k'/k趨近反于1。38作為參嫁考，將噴一些研厭究成果未示于圖皇，可以輩看出：婦填充率氣越接近λ值，k'/提k則急劇旬減小。疫根據(jù)試徑驗結(jié)果亡，壓注榮材料的持最終飽她和率一東般在0.8庭~0.曠9左右功，k'/球k可減姿小到10-2~10-3左右，詠這是可傘能的。嗎青函隧蓮道的壓膝注帶內(nèi)盜的k'/掃k和α的測回定值門的比赴較示恒于圖唐。39圖7滲透閉系數(shù)誦比和至充填各率的如理論資和試邁驗關(guān)腔系圖8充填拾率和貨滲透槍系數(shù)駕比的事關(guān)系采用姑的方恒法：[例]：在海撇底隧道伯中，為皂了減少牧襯砌背等后的水堪壓，應(yīng)仿容許水禍的流入幸，但從揮減小揚李水費用干出發(fā)，減應(yīng)向隧抬道周邊騙圍巖進規(guī)行壓注效來減小腰透水系聽數(shù)，控博制水的追流入量宰。設(shè)定律壓注范獎圍并減敬小透水頭系數(shù)后機，必然塞地在壓循注范圍密外周有院較高的基水壓作廣用，在沒其內(nèi)部婆，則出顯現(xiàn)水壓蓬急劇降瓣低的水妄壓分布找。下圖任是巖層抄壓注模筆式，在校外周承紛受水壓粘，而襯鮮砌則承俗受開挖凡引起的奶地壓。40圖9解析模地式為使問販題簡化沿，視圍秧巖為均階質(zhì)、各賣向同性拖的彈塑周性體，盞其中作晨用的初震始應(yīng)力族視為靜管水壓力裂狀態(tài)，錢因為孔梁隙水的惹流動很峽緩慢，蜘故達西(Da欄rcy判)定律磚也成宋立。其次，汪隧道(半徑a)周圍或有半籃徑為b的注橫漿區(qū)槽域，別其外著圍作劍用由汪有效糖應(yīng)力p*和孔隙傅水壓uwb之和形寸成的壓角力p0，一慶般與貝圍巖巨的初旬始應(yīng)笛力不彈同。原在注嫌漿區(qū)菊域很秘大的宴情況來中，窩可近勒似地凡令其驅(qū)相等跌。此催外，廉如圖炭所示眼的注嫌漿區(qū)圖域，蓋假定額是由蛋松弛艦區(qū)域(r≤ρ)和彈扮性區(qū)盼域(r>ρ)構(gòu)成椅的。在分貨析中話，考致慮圍拔巖內(nèi)述的孔控隙水艙和固荒體部閱分的亞相互筋作用泛，但私孔隙畫水的其活動發(fā)如認街為與咬固體勤部分辰中變溜形動死態(tài)無梨關(guān)，勵則可窯單獨療進行漏圍巖帽內(nèi)的姨滲透慰水的免分析鍋。413、城丹市隧件道的扣水壓闖力問略題在城市欲修筑隧棕道工程寇，如地倦下鐵道仰、城市不道路隧負道等，夏地下水鐘的問題筋是一個念難題。富它對周飾邊環(huán)境改的影響快是不容蒼忽視的煩。在外部吊環(huán)境保知護中，稅地下水亭變動是役的隧道如施工中緣瑞的共同豪的環(huán)境燒因素。帥在地層蘭中，視忘深度和唉地質(zhì)條撒件，土筆壓、水兩壓是處少于平衡遵狀態(tài)的番，但修婚建隧道愈結(jié)構(gòu)物釣后，這園種平衡茅被破壞晉，使地顫層、地破下水環(huán)輔境發(fā)生肺變化。單下圖是趟關(guān)于隨亂涌水的垮地下水存變動和泊地層變連異的機續(xù)理概念圍圖。據(jù)湖此，隧素道開挖郊會產(chǎn)生黨地下水麥位降低勤和地層毫的壓密約下沉，定也會造需成地下拔水的流雅場變化身和地下瞧水的變銀動。下鋸表列出額隧道開私挖可能于引起的捕地下水并變動和掀地層變級異的現(xiàn)伯象和原材因。4243表4地下怒水變砍動和磚地層黑變異覽的現(xiàn)痛象和分原因現(xiàn)象主要影響主要原因地下水變動地下水位（水壓）降低井枯竭、井的水量減少、鹽水化、缺氧空氣發(fā)生、植被生態(tài)系變化施工時的抽水、漏水、運用中的漏水地下水位（水壓）上升濕地化、水田濕田化、結(jié)構(gòu)物上浮、植被生態(tài)系變化結(jié)構(gòu)物的存在、施工時的復(fù)水地下水流動方向變化流況變化同上漏水與地下水位降低相同結(jié)構(gòu)物和遮水不足地層變異地層壓密下沉道路·結(jié)構(gòu)物下沉、配管類的功能障礙地下水位（水壓）降低地面下沉同上、動的地層特性變化漏水、施工中·施工后的結(jié)構(gòu)物位移開挖時的側(cè)方位移同上同上日本華在“城市礦娘山隧道召設(shè)計標魔準”中對優(yōu)水壓陽處理演規(guī)定腦如下膀：（1）在地務(wù)下水位意以下的盾防水型瞇隧道的場二次襯悼砌及仰離拱的設(shè)虧計應(yīng)考傅慮水壓仔力。（2）設(shè)麻計中自考慮揭的水辟壓力均原則會上是響孔隙瘡水壓疫。考艇慮到劑實際勸上確蔬實地籠掌握魔水壓傘是有炎困難壺的，匙因此忘，要價在實端測中替假定布地下證水位能進行亂水壓協(xié)的計雨算。（3）水瀉壓一朗般按破恢復(fù)燙后的猴水位拼進行濤計算竄。一交般說誤，恢扣復(fù)后閉的水險位較何原水附位低穿些，引但也這有高妨的情穴況，毅應(yīng)進杜行分緊析研內(nèi)究。（4）一般象說，在風(fēng)使用極描限狀態(tài)趟的研究舅中，水趟位最好盼采用高匙水位（五豐水期匙的水位松）或采村用低水貨位（枯遠水期的介水位）畫。但在答以下的斯地形、之地下水方條件下廳，使用回期間預(yù)揚計有可丟能出現(xiàn)盜顯著變喪動的場拒合，應(yīng)堂假定異鑼常時的消水位進驚行最終音極限狀既態(tài)的研綁究。44·類似谷驗地形，右地下水球和地表段水易于觀暫時集當(dāng)中的場用合；·類似缺扇狀劣地形愁存在痛豐富堵的地鈔下水侄，隧桂道兩腔側(cè)出慎現(xiàn)顯岡著的輝不均半衡水基壓的捉場合責(zé)。（5）在水頃位經(jīng)常呼發(fā)生變忌動的情跳況，使宣用極限動狀態(tài)研印究時，拆設(shè)計中燈最好考殿慮水位轟的變動唉。（6）在設(shè)岸定水壓犧時，還端要注意度以下幾掙點：·地下水話位不僅幅與季節(jié)蔑的降雨冠量的變演化有關(guān)黑，也會剛因近接設(shè)施工引吹起的環(huán)幻玉境變化爆有關(guān)；·因?qū)u地下污水揚犧水的剖限制屢，地執(zhí)下水漆位也賓有逐旗年上填升情貫況；·因近殘接施摩工使鏟垂直施荷載碌作用稀在襯摧砌上施的場絨合，域設(shè)定黎高水困位不詳一定禮是偏帖于安恰全的名設(shè)計猶，因呢此，挽應(yīng)進青行高桶水位廟和低漲水位騙的研碎究；45·谷形亦地和基扇狀廟地形棕等把標地下困水遮蕩斷的黃場合崇，會槳產(chǎn)生摘偏水冒壓，辜此時鞭即使宰水位患低，適也會樓出現(xiàn)值彎矩買作用帽，因樂此要趣按偏北水壓襲進行釣設(shè)計室。（7）設(shè)計擾時，下圈圖所示邁，在襯近砌的各漏位置，斃水壓都已按作用副在襯砌膊圖心的逮半徑方彎向進行桌計算。46圖14水壓駛分布八、伍極限狀嗓態(tài)設(shè)計虧方法目前許拼多國家掉在隧道凈設(shè)計中艇都開始欄從過去俊的容許率應(yīng)力法簡轉(zhuǎn)變?yōu)闋T采用極攝限狀態(tài)侵設(shè)計方斤法。1、日本聯(lián)采用的螞極限狀萬態(tài)設(shè)計息方法（1）極齒限狀段態(tài)的膽定義采用極百限狀態(tài)蘆設(shè)計方物法首先襯要設(shè)定諒其極限花狀態(tài)。綁隧道襯釘砌是以嗓軸力為挎主的并蘇承受地閑層反力療的拱形評結(jié)構(gòu)物擔(dān)，即使慘產(chǎn)生彎巾曲開裂拉和鋼筋嶼屈服而鄭使構(gòu)件款剛性降刻低，彎墨矩也會棋向剛性攀沒有降昌低的周櫻圍構(gòu)件央分配，塵一個構(gòu)遞件破壞態(tài)不會立創(chuàng)即造成候整個結(jié)餃構(gòu)物的束破壞。扣荷載P在一繳處發(fā)棟生彎化曲開既裂（A點），胡鋼筋屈剖服（B點），研接著即攝使達到瀉混凝土污的壓縮冶極限應(yīng)深變（C點）嬌，作突為結(jié)費構(gòu)仍彎然多肺會保摔持穩(wěn)狹定的均狀態(tài)判，到區(qū)最大講荷載捏（D點）快前，塌位移旁、承猛載力杏仍然蔬有足牽夠的慎富裕礙。47按下表殺定義襯喇砌的極圾限狀態(tài)醋，其對勸應(yīng)的現(xiàn)幫象列于愁下圖。48圖1荷載與余位移的待關(guān)系表1二次把襯砌匪和仰忙拱的中極限媽狀態(tài)名稱定義使用極限狀態(tài)對水壓、近接施工產(chǎn)生的荷載等，主要是長期持續(xù)作用的荷載，喪失使用性和耐久性的狀態(tài)最終極限狀態(tài)對除地震以外作用的荷載（異常的水位上升等），喪失穩(wěn)定和功能的狀態(tài)容許開阿裂寬度宋達到圖現(xiàn)中的b點定伍義為楚使用郵極限故狀態(tài)戴，但鳥仰拱借可以爛緩和零一些辰。最屋終極扇限狀柏態(tài)用賊鋼筋雙屈服常定義革，圖捎中的c點，但叼襯砌是蠅被圍巖斥包圍的佩拱形結(jié)掠構(gòu)，襯裳砌一處工即使達取到最終盒狀態(tài)，男也不會什造成結(jié)準構(gòu)的破選壞，因勾此，可伙采用混骨凝土壓諷縮極限靠應(yīng)變，互圖中的d點定希義。49圖2極限狀肅態(tài)蟲和著現(xiàn)象鐵路會隧道蜻的使蘋用極召限狀搜態(tài)主趣要指毀：襯惡砌掉頸塊，效妨礙摟運行欠；發(fā)多生對悔列車偶運行削安全斤性有合影響慌的軌土道變辯異；恭產(chǎn)生喚妨礙隆建筑滲限界付的變瓶形。最終慌極限院狀態(tài)滿指：傍襯砌嚼斷面結(jié)破壞久，混僚凝土神塊體旺崩落住；隧蒸道結(jié)箱構(gòu)體叛系喪攝失穩(wěn)嶺定性救而崩旬塌；階產(chǎn)生挺需要旬改建亦隧道猶的軌束道變湖異；憤凈空禍斷面昆縮小先，與生列車扭接觸幼。50表2各極限昏狀態(tài)和爪現(xiàn)象名稱現(xiàn)象備注使用極限狀態(tài)二次襯砌開裂造成鋼筋腐蝕和襯砌掉塊以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為對象仰拱拉伸鋼筋屈服、耐久性降低最終極限狀態(tài)達到極限狀態(tài)（混凝土壓縮應(yīng)變達到最終應(yīng)變(0.0035)，斷面產(chǎn)生破壞，發(fā)生混凝土塊掉落（2）荷方載作用在餃隧道上衰的主要倆荷載，象一般除扣自重外蜂，有地拔下水位晚恢復(fù)后嚴的水壓惑、接近乏施工影被響產(chǎn)生翠的荷載評以及地曠震荷載戒等。一五般在城呼市條件圍下采用紡礦山法核修建的六隧道，悟土壓原嚼則上由談初期支年護完成店承受，甩二次襯價砌可不思考慮土腸壓的作公用。但琴二次襯增砌要考呈慮水位眾恢復(fù)后歪的水壓活作用。（3）二系次襯齒砌和圾仰拱維的安踏全系壁數(shù)二次稅襯砌溪和仰盈拱的濁設(shè)計走安全徒系數(shù)街采用難各種牽分項喇系數(shù)教表示再。這滑些系凱數(shù)包純括荷參載系跑數(shù)、炕結(jié)構(gòu)挖解析泳系數(shù)挑、材敘料系馳數(shù)、舊構(gòu)件廉系數(shù)勝、結(jié)惹構(gòu)物絞系數(shù)播、地數(shù)層調(diào)北查系落數(shù)等擱。512、我國已單線鐵眾路隧道臘的可靠鼓性設(shè)計額方法我國單恥線鐵路灶隧道采熟用了以飲概率為握基礎(chǔ)的乘，以分初項系數(shù)潑表達的移極限狀街態(tài)的可量靠度設(shè)仁計方法殿。工程差結(jié)構(gòu)餡可靠歡度是退指結(jié)葉構(gòu)在忠規(guī)定竹的時蝕間、航規(guī)定械的條釀件下膀，完汽成其衫預(yù)定彈功能小的概拔率?！耙?guī)定的垂時間”一般病是指銀設(shè)計方中根釣據(jù)結(jié)盟構(gòu)的摧有效稱使用列期所囑規(guī)定療的時只間，曬稱為禁設(shè)計瞞基準薯期；“規(guī)定的掃條件”是指堤結(jié)構(gòu)宰在正仿常施晉工、宅運營唯維護習(xí)環(huán)境緊下承輝擔(dān)外演力和標變形費應(yīng)能惠滿足遼的條侍件；“預(yù)定赴功能”包括曠結(jié)構(gòu)研安全植性、歐結(jié)構(gòu)防耐久團性和益結(jié)構(gòu)門適用肢性的甲要求吩。鐵路朱隧道輩結(jié)構(gòu)指應(yīng)根愧據(jù)結(jié)本構(gòu)的范重要芹性和叢復(fù)雜模程度豬劃分寇為三恩個安計全等晶級，額設(shè)計借采用亮的目窗標可礦靠指調(diào)標βnom值按結(jié)竊構(gòu)不同慈安全等物級取值堂。52結(jié)構(gòu)設(shè)丑計基準蠢期，是輔指工程作結(jié)構(gòu)均律在正常女維護和歡使用條殿件下能顛滿足一疤定可靠跌的時間睛，考慮昏鐵路隧游道結(jié)構(gòu)撕實際的塌使用壽幕命當(dāng)于100年，因淘此設(shè)計臘基準期簡規(guī)定為100年。（1）結(jié)構(gòu)送設(shè)計應(yīng)印按兩種崗極限狀粥態(tài)設(shè)計承載翁能力逆極限顯狀態(tài)帽：當(dāng)結(jié)料構(gòu)構(gòu)距件達兔到最拖大承痕載能盜力或梢不適緞于繼掩續(xù)承責(zé)載的征變形閃的下汪列狀蕉態(tài)之背一時差，應(yīng)騾認為狀超過鴉了承斜載能憑力極悼限狀冷態(tài)：·整個結(jié)么構(gòu)或結(jié)過構(gòu)的一才部分作坑為剛體話失去平優(yōu)衡；·結(jié)構(gòu)辦構(gòu)件迎或連櫻接因協(xié)超過羞材料及破壞欣而破傳壞；·結(jié)構(gòu)或磚結(jié)構(gòu)構(gòu)車件喪失僅穩(wěn)定。正常滅使用佩極限許狀態(tài)事：當(dāng)結(jié)構(gòu)攜或結(jié)構(gòu)常構(gòu)件達樣到正常棋使用或尖耐久性土的某項館規(guī)定限旗值的下燙列狀態(tài)嘗之一時諸，應(yīng)認店為超過叉了正常重使用極匠限狀態(tài)面。53·影響正村常使用政或外觀儉的變形功；·影響正葉常使用灑或耐久肝性能的仗局部損爭壞(包括裂盆縫)·影響考正常勸使用幸的其速他特輛定狀絹態(tài)。（2）隧釋道結(jié)攻構(gòu)設(shè)準計時難，應(yīng)擱根據(jù)概在施茄工和增使用端中的斬環(huán)境速條件宿和影煩響分院為三腔種設(shè)靈計狀蕩況：(a)持久郊狀況屈：在舍結(jié)構(gòu)論使用售過程碧中一猜定出伶現(xiàn)且欣持續(xù)賣期很轉(zhuǎn)長的達狀況序，持繭續(xù)期誼一般凍與使托用期蠟為同非一數(shù)旁量級受；(b)短暫墓狀況殘：在山結(jié)構(gòu)暗施工裹和使史用過掀程中魔出現(xiàn)茶概率倡較大改，而奴持續(xù)炊期較破短的怒狀況甜；(c隱)偶然舟狀況名：在懂結(jié)構(gòu)列使用梁過程毫中出疊現(xiàn)概紹率很嗓小，咸且持恥續(xù)期堅很短囑的狀臥況。結(jié)構(gòu)副均應(yīng)屑對三閘種狀斗況進爬行承罰載能購力極單限狀炊態(tài)設(shè)裕計；英對持詢久狀割況和雪短暫傭狀況撒根據(jù)店結(jié)構(gòu)仍需要曠按正洽常使封用極涌限狀醬態(tài)設(shè)撓計。54（3）對偶軟然狀況沸，承載史能力狀暢態(tài)設(shè)計嘗，按下嗚列原則治：(a綱)按作牧用效璃應(yīng)的瘡偶然糊組合艱進行因設(shè)計鞋或采擇取防全護措欣施，張使主裝要承熊重結(jié)委構(gòu)不耳致因制偶然罷事件鳴而喪仁失承拼載能耗力。(b幅)允許主馬要承重揭結(jié)構(gòu)因宅偶然事覽件而局堪部破壞陣，但結(jié)魂構(gòu)的其旗余部分猾仍應(yīng)具象有在一械段時間賊內(nèi)不發(fā)揪生繼發(fā)快性破壞縮慧的可靠眾度。（4）正脾常使肆用極添限狀爆態(tài)計睛算結(jié)構(gòu)構(gòu)村件應(yīng)分躁別按荷逼載作用常的短期君效應(yīng)組關(guān)合、長季期效應(yīng)案組合、仍短期效位應(yīng)組合護并考慮滅長期效盒應(yīng)組合扭的影響奇進行驗欠算，并擇應(yīng)保證墻變形、嫌裂縫、群應(yīng)力等擊計算值同不超過惱相應(yīng)的杠規(guī)定限給值。結(jié)構(gòu)盜構(gòu)件葛設(shè)計資時，束應(yīng)根燭據(jù)使焦用要蒼求選訊用不簡同的斬裂縫甩控制巴等級信，裂屢縫控碰制等運級的依劃分買應(yīng)符嘗合下抬列規(guī)塌定：一級：嚴格圾要求罷不出鄰現(xiàn)裂蟲縫的歡構(gòu)件激，按束荷載差短期匹效應(yīng)張組合吵進行殃計算濾時，癥構(gòu)件北受拉摩邊緣蝴混凝肚土不日應(yīng)產(chǎn)川生開斤裂。55二級嗓：一眾般要希求不掌出現(xiàn)崗裂縫撒的構(gòu)觀件，胡按荷幟載長陜期效菊應(yīng)組侄合進杠行計皮算時龜，構(gòu)假件受很拉邊晚緣混惡凝土源不應(yīng)賢產(chǎn)生偽開裂按，而衣按荷醒載短尸期效授應(yīng)組運合進摸行計瞞算時底，構(gòu)睛件受跨拉邊殿緣混杠凝土堵允許獨產(chǎn)生巴拉應(yīng)橡力，舅但拉鞏應(yīng)力銅不應(yīng)靈超過耕設(shè)計螺值。三級亮：容場許出巡壽現(xiàn)裂患縫的減構(gòu)件碼，最偉大裂層縫寬屢度按戴荷載舊的短診期效怒應(yīng)組誼合并蠢考慮良長期述效應(yīng)恰影響市進行致計算慈，其犯計算需值不顛應(yīng)超誓過允滿許值鼠。56表7裂縫控江制等級桌及最大光裂縫寬穴度允許嫂值(mm黨)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件類別其他結(jié)構(gòu)

明洞結(jié)構(gòu)內(nèi)燃牽引隧道電力牽引隧道—般構(gòu)件

二級0.4(0.3)

三級0.25(0.2)

二級

一級

仰拱

三級0.2(0.2)

二級

二級

一級

邊墻

三級0.25(0.2)

二級

二級

一級

拱圈

二級

二級

一級

一級注：1、括號匙內(nèi)數(shù)值終為有侵英蝕性的贈允許值駕；2、大跨眼度及特攤殊結(jié)構(gòu)末的要求漠視具體皆情況另強行規(guī)定店；3、對特檢殊地質(zhì)覽條件下稻的結(jié)構(gòu)勞應(yīng)作相任應(yīng)調(diào)整喘。（5）隧喜道結(jié)質(zhì)構(gòu)設(shè)貫計應(yīng)蔽采用刃下列竟兩種儲極限惕狀態(tài)字。承載能厚力極限麥狀態(tài)：嫁包括結(jié)抖構(gòu)強度障極限狀友態(tài)；結(jié)字構(gòu)整體吳穩(wěn)定及講構(gòu)件局六部穩(wěn)定光極限狀耀態(tài)。設(shè)培計表達霸式為：式中γ0—結(jié)構(gòu)含重要殺性系士數(shù)；γd—計算模肆式不定宣性或其況他分項致系數(shù)中稍未考慮許的因素蝴引起的共分項系瞞數(shù)；S(·住)—作用效亭應(yīng)函數(shù)芳；Fd—作用納設(shè)計勾值；αd—幾何參冷數(shù)設(shè)計咳值；R（·）—抗力螞函數(shù)斗；fd—材料話性能奮設(shè)計明值。各設(shè)計呼值由相凍應(yīng)的標儲準值配映合適當(dāng)管的分項彩系數(shù)表排達之。對鐵路粘隧道襯處砌抗壓欄承載能簡力，實少用設(shè)計坡式為：57式中均：NK—軸力謝標準叼值(M亭N)，由各周種作用砌標準值喉計算得梁到；γsc—混凝土筒襯砌構(gòu)壓件抗壓艘檢算時悄作用效破應(yīng)分項據(jù)系數(shù)；γk—混凝紀土襯輝砌抗新壓檢饒算時依抗力灘分項士系數(shù)且；φ—構(gòu)件縱賤向彎曲嚷系數(shù)；去應(yīng)根據(jù)他其長細屯比選用境；fck—混凝土陳軸心抗悄壓強度顯標準值(M餓Pa拒)；按裝規(guī)范螺值選附用；b——截面寬遇變（m）；h—截面高照度（m）；α—軸向受力偏伯心影鋤響系違數(shù)。正常掠使用嘩極限遲狀態(tài)麻：結(jié)糟均達保到變織形或疊裂縫邀限值遭的狀貍態(tài)。就設(shè)計瓶表達暗式為:58式中賓：δ(·己)—約束麥值的麥函數(shù)葬；[C]稼—結(jié)構(gòu)烘極限泊約束擔(dān)值；Cd—幾何參芹數(shù)設(shè)計哪值。對襯砌騾抗裂檢透算用的李實用式舊為：式中彎：NK—軸力標魄準值（MN）；γst—混凝土篇襯砌構(gòu)喉件抗裂資檢算時不作用效景應(yīng)分項想系數(shù)；γRT—混凝土姐襯砌抗手裂檢算栽時抗力確分項系脾數(shù)；eo—檢算穩(wěn)截面跨偏心匹距(m)，與悅軸力殊標準餐值Nk同時雞求出愚；fct減k—混凝土浸軸心抗妻拉強度宿標準值(M夸Pa罪)，規(guī)仇范選購用。求出γSC、γRC、γSt、γRt四個節(jié)分項元系數(shù)近，此陵二設(shè)膚計式誤就可麻使用甘，按洪下表麗取值裕。59結(jié)構(gòu)構(gòu)忍件應(yīng)根哪據(jù)承載羽能力極叔限狀態(tài)矛及正常長使用極俗限狀態(tài)就的要求桌，分別辯按下列膽規(guī)定進挨行計算誕和驗算果：（a）承巴載力假及穩(wěn)情定：眼所有引結(jié)構(gòu)討構(gòu)件走均應(yīng)違進行編承載寨力(包括壓躬屈失穩(wěn))計算想；在笑必要風(fēng)時尚事應(yīng)進肺行結(jié)障構(gòu)的骨傾復(fù)按和滑蛋移驗淹算；抽處于祖地震賊區(qū)的圣結(jié)構(gòu)億，尚贏應(yīng)進學(xué)行結(jié)沈構(gòu)構(gòu)浴件抗蕉震的由承載抬力計膊算。（b）變蹲形：商對使趣用上宮需控假制變斥形值著的結(jié)捕構(gòu)構(gòu)冠件，厲應(yīng)進榆行變究形驗知算。（c）抗蔑裂及壤裂縫寇寬度慢：對枕使用恰上要裁求不取出現(xiàn)愛裂縫扛的構(gòu)餓件，怨應(yīng)進魄行混捷凝土摧拉應(yīng)贊力驗賢算；潛對使站用上池允許蘇出現(xiàn)濃裂縫念的構(gòu)蜓件，長應(yīng)進績行裂既縫寬樣度驗得算；議對疊拜合式采受彎熊構(gòu)件掘，尚法應(yīng)進如行鋼忽筋拉強應(yīng)力黎驗算誤。60九、豪特征曲峽線法1、概述197匹8年在法界國巴黎,由法國衛(wèi)隧協(xié)召肢開了一曬次專門題討論應(yīng)旦用“收鉗斂－約津束”法傳，即特肆征曲線促法計算述隧道支蹈護體系污的學(xué)術(shù)盜會議。討這個方傅法的應(yīng)吃用不僅梯引進了允圍巖力茄學(xué)的基量本成果駱，也改豆變了過石去一直鑒沿用的溝傳統(tǒng)的音結(jié)構(gòu)力患學(xué)的計附算模式干。特征曲沸線法的徒基本原忍理是利發(fā)用圍巖粒特征曲某線和支與護結(jié)構(gòu)趁特征曲異線交會泛的辦法叮來決定歸支護體棒系的最袋佳平衡寫條件。顯然，臭圖1中曲們線是練下述捷解析塵方程競的圖老解表列達：u∞=uo+up式中：u∞—架設(shè)支貍護結(jié)構(gòu)體經(jīng)過長爭時間后若達到平反衡時的慰位移;化uo—支護結(jié)宅構(gòu)參與火工作前憂坑道周僻邊的初墓始位移癢；up—支護翅結(jié)構(gòu)紙在平她衡壓奶力p作用可下的豆位移爪。61方法的習(xí)關(guān)鍵是象合理地全確定這噸兩條曲崇線的基濾本性質(zhì)遭及其隨母一些因怪素的變神化以及尺由兩者構(gòu)相互作辰用所決局定的最寺佳平衡偵條件。瘦概念是田明確的溝，其內(nèi)器在含意番是廣泛棗的。以掠圍巖特盡征曲線尋為例，洗其形態(tài)哪不僅受走到圍巖撫性質(zhì)、肯圍巖構(gòu)察造的影續(xù)響,還受到體施工技妖術(shù)等的段影響，敗其形態(tài)金可能是梳各式各堤樣的（晌圖2），曲煩線1代表彈臺性圍巖談，曲線2代表彈貓塑性圍及巖，曲排線3代表彈虹塑－剛未塑性圍帽巖。62圖1特征曲撇線法的初圖解概騰念饅圖2圍巖揚特征眼曲線狂示例索圖3噴錨券的特幫征曲類線支護結(jié)效構(gòu)的特啄征曲線耕也一樣障，視其盜材科、盆構(gòu)造也釋有不同乖的形態(tài)減。如噴迷混凝土哄支護和嫌錨桿的勉特征曲耐線就很育不相同退（圖3)。2、圍繡巖的新破壞凝準則與或塑監(jiān)性判澇據(jù)圍巖的迫破壞準泰則是由共其本構(gòu)號方程決淋定的，妄在通常根情況下控都采用經(jīng)摩爾一擠庫倫破哀壞準則塊。在一至些著作披中，也弓有采用贊三軸試疼驗的統(tǒng)啦計方程鏡的。3、圍巖溉特征曲離線的類找型及其維表達式前面貍的分柏析中報是假饞定圍要巖進爭入塑矛性狀勇態(tài)后啊，圍醫(yī)巖性炒質(zhì)是查不發(fā)房誠生變溪化的鋤，即布按圖4中a曲線計診算，顯棄然，這局個假定歪是不完輛全符合啄實際的程。在當(dāng)壞前的計押算中，占多數(shù)假圈定圍巖上進入塑憤性狀態(tài)行后，性書質(zhì)立即哨變化到鴉可能的攜極值，肢如圖4中b曲線擇所示套。實澆際上引，巖警性的出惡化貝如圖4中c曲線所帖示，是塑逐步發(fā)灣生的。63十、怠初期潛支護朋的力饅學(xué)評熟價1、概配述支護結(jié)桂構(gòu)的力巾學(xué)特性坑是比較哨復(fù)雜的,因為氏它不斬僅僅淘決定拉于支兩護結(jié)忘構(gòu)本質(zhì)身的趙構(gòu)造,而且與笑周圍巖持體的接腳觸條件斗以及在孩施工中唇出現(xiàn)的都各種變旗異有關(guān)跪。因此,目前在親評價支粉護結(jié)構(gòu)浸力學(xué)特銳性時,原則時上都欣假定晌其他號條件圾是相敘同的曬、不帝變的粥（如冶緊密險接觸擦、壓延力分蘿布均匠勻、濕徑向傅分布明等）,只研廟究支銷護結(jié)役構(gòu)因摔結(jié)構(gòu)效不同融而產(chǎn)斤生的訂力學(xué)世效應(yīng)抄。在一般盤情況下,支護結(jié)茶構(gòu)的力容學(xué)特性駛可表達悶為(10濁-1)式中：K—支護結(jié)謝構(gòu)剛度調(diào)。64支護抗吧力p與其住位移u的比值嫌謂之剛乖度，即(1祖0-陰2)剛度的損倒數(shù)謂誼之柔性航。可把搜各種支姐護結(jié)構(gòu)糧的力學(xué)偉特性用爽所謂的殘支護結(jié)蜓構(gòu)特征革曲線來閥表示。支護旬特征裁曲線揭，是脈指作鼻用在露支護嗓上的糟荷載盾與支喇護變些形的事關(guān)系磨曲線嚴，這吳和支總護與張圍巖序的接區(qū)觸狀強態(tài)有踢關(guān)。例如釀鋼支候撐本充身抵票抗變廊形能駛力很下大，倍但當(dāng)貢支撐騾上設(shè)嘩有墊寶塊時,其對巖按體變形壁的約束辯則可能遭主要決婚定于墊嚴塊。支護稍結(jié)構(gòu)膏的位焦移up，多嶼數(shù)情蘭況下自可表煉達為償：(1歐0-拉3)式中伯：u1p—支護今結(jié)構(gòu)慈與巖展體間區(qū)的空低隙等受閉合寸；u2p—決定仆于支樣護結(jié)粒構(gòu)剛乎度的燈位移震。65從現(xiàn)有消的資料隊看，目傳前滿足該結(jié)構(gòu)物出功能要甩求的混亡凝土的旺耐久性捷可能只課有60年左五右。西噴混默凝土奮就更嫁低些騎，只貿(mào)能滿過足30年不扭維修茶的要沃求。軌而一械般混辯凝土換結(jié)構(gòu)鹽物的漫使用擦壽命霞，都巧應(yīng)該爹在100年以絹上。京這樣貌，要遮求提壞高混橡凝土國的耐怨