唐家崗子隧道(吉林蛟河)大學(xué)本科畢業(yè)論文

山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE2山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE1摘要隧道的發(fā)展歷程與人民生活水平和生產(chǎn)能力密切相關(guān)，鐵路事業(yè)的興起對(duì)交通隧道發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。鐵路隧道的建設(shè)直接影響著列車的行駛速度及其運(yùn)輸能力，也直接影響鐵路線路的總體造價(jià)。本次設(shè)計(jì)題目為唐家崗子隧道結(jié)構(gòu)及施工組織設(shè)計(jì)，資料來(lái)源于實(shí)際工程，隧道總長(zhǎng)954m。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：隧道洞門形式選擇及穩(wěn)定性驗(yàn)算、隧道襯砌荷載計(jì)算、支護(hù)型式的選擇及支護(hù)參數(shù)確定、二次襯砌的鋼筋混凝土配筋計(jì)算、施工組織設(shè)計(jì)。根據(jù)隧道洞門形式的選擇原則，經(jīng)綜合比較后，決定采用削竹式洞門，驗(yàn)算內(nèi)容為邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，驗(yàn)算方法為圓弧滑動(dòng)條分法。隧道襯砌荷載主要是圍巖壓力，計(jì)算時(shí)先選定計(jì)算斷面，然后根據(jù)隧道深、淺埋判斷選擇不同的圍巖壓力計(jì)算方法。目前支護(hù)型式主要有三種：噴錨支護(hù)、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌，根據(jù)本隧道的工程特點(diǎn)，決定采用復(fù)合式襯砌，需要確定的支護(hù)參數(shù)有：錨桿的長(zhǎng)度及間距、鋼筋網(wǎng)的尺寸、噴射混凝土的厚度、二次襯砌的厚度等，在確定完參數(shù)后就可采用力法方程進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算。二次襯砌配筋計(jì)算按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，分別選取正、負(fù)彎矩和軸力最大的截面作為配筋計(jì)算的控制截面。施工組織設(shè)計(jì)主要介紹了施工方法及主要工序施工工藝。關(guān)鍵詞：隧道；洞門；圍巖壓力；襯砌內(nèi)力；施工

AbstractThedevelopmentofthetunneliscloselyrelatedtopeople'slifelevelandproductioncapacity.Theriseofrailwayenterpriseplaysagreatroleinpromotingthedevelopmentoftraffictunnel.Theconstructionofrailwaytunneldirectlyaffectsthespeedofthetrainanditstransportcapacity,alsodirectlyaffectstheoverallcostoftherailwayline.

ThetopicofthedesignisTangjiagangzitunnelstructureandconstructionorganizationdesign.Thedatawastakenfromthepracticalengineering.Thetotallengthofthetunnelis954m.Maindesigncontentsare:theselectionofdoorwayandstabilitychecking,tunnelliningloadcalculation,thesupporttypeselectionandthedeterminationofsupportparameters,thereinforcementcalculationofsecondarylining,theconstructionorganizationdesign.

Accordingtothechoiceprincipleofdoorway,aftercomprehensivecomparison,cuttingbambootypewasadopted.Thecheckingcontentisslopestabilitycheckingandthecheckingmethodiscircularslidemethod.Themaintunnelliningloadissurroundingrockpressure.Firstly,thecalculationsectionwasselected.Then,differentcalculationmethodwasselectedaccordingtojudgmentofdeeporshallowburiedtunnel.Currently,therearethreemainsupporttypes:shotcrete-boltsupport,monolithiclining,compositelining.Accordingtotheengineeringcharacteristicsofthetunnel,compositeliningwasadopted.Supportparametersare:thelengthandspacingofanchor,thesizeofthemesh,thethicknessofsprayedconcrete,thethicknessofsecondarylining.Afterdeterminingtheparameterstheforcemethodequationwasadoptedforthelininginternalforcecalculation.Thesecondaryliningreinforcementcalculationwasbasedoneccentriccompressionmember.Crosssectionsofthelargestpositiveandnegativebendingmomentandthelargestaxialforcewereselectedasthecontrolsectionsofreinforcementcalculation.Constructionorganizationdesignmainlyintroducedtheconstructionmethodsandthemainconstructiontechnologyprocess.Keywords:tunnel,doorway,surroundingrockpressure,thelininginternalforce,construction目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1緒論 11.1本設(shè)計(jì)的研究目的和意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究情況及其進(jìn)展 21.3本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容 62工程概況 72.1工程簡(jiǎn)介 72.2地質(zhì)概況 72.3水文地質(zhì)條件 92.4氣象特征及地震動(dòng)參數(shù) 93隧道洞門形式及穩(wěn)定性驗(yàn)算 103.1洞門的各種形式及適用條件 103.2洞門形式的選擇原則 113.3洞門形式確定 113.4洞門穩(wěn)定性驗(yàn)算 114隧道襯砌荷載計(jì)算 204.1計(jì)算斷面選擇 204.2隧道深、淺埋判斷 204.3圍巖壓力計(jì)算 215支護(hù)參數(shù)選擇 285.1支護(hù)方案及支護(hù)參數(shù)確定 285.2襯砌幾何要素 295.3計(jì)算位移 335.4計(jì)算內(nèi)力 465.5繪制內(nèi)力圖 526隧道二次襯砌配筋計(jì)算 536.1最大正彎矩截面 536.2最大負(fù)彎矩截面 547施工組織設(shè)計(jì) 577.1工程概況 577.2施工準(zhǔn)備 587.3資源配置 597.4施工方案 627.5安全施工管理措施 718隧道檢測(cè)方案設(shè)計(jì) 768.1隧道開(kāi)挖輪廓線檢測(cè) 768.2錨桿抗拔力檢測(cè) 768.3錨桿長(zhǎng)度及砂漿注滿度檢測(cè) 778.4噴射混凝土厚度檢測(cè) 788.5噴射混凝土強(qiáng)度檢測(cè) 788.6隧道二次襯砌檢測(cè) 79參考文獻(xiàn) 82專題設(shè)計(jì) 83附錄英譯漢 98致謝 1351緒論1.1本設(shè)計(jì)的研究目的和意義近些年隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，地面交通增長(zhǎng)十分迅猛，為了滿足高漲的交通需求，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康、快速發(fā)展，我國(guó)的交通建設(shè)事業(yè)也在大力向前推進(jìn)。隧道作為交通線上重要的組成部分，被廣泛地應(yīng)用于公路、鐵路、礦山、水利、市政和國(guó)防等方面，其設(shè)計(jì)成為目前急需研究的課題之一。在山嶺地區(qū)可利用隧道工程克服地形或高程障礙，改善道路線形，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時(shí)間，減少對(duì)植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；還可克服落石、塌方、雪崩、泥石流等地質(zhì)危害對(duì)行車的影響，既能保證路線平順、行車安全、提高舒適性和節(jié)約運(yùn)費(fèi)，又能增加隱蔽性、提高防護(hù)能力和不受氣候影響。因此，隧道的發(fā)展前景是非常廣闊的，也是值得研究的。隨著鐵路建設(shè)突飛猛進(jìn)，鐵路隧道在鐵路工程中的作用和地位日益重要，鐵路隧道的建成，對(duì)完善國(guó)家的鐵路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，突破交通屏障，改善我國(guó)陸地上的運(yùn)輸，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)文化聯(lián)系，構(gòu)建和諧社會(huì)，推動(dòng)國(guó)家的鐵路建設(shè)都具有十分重要的意義。我國(guó)內(nèi)地有許多地勢(shì)起伏、山巒縱橫的山區(qū)。鐵路穿越這些地區(qū)時(shí)，往往遇到高程障礙。而鐵路限坡平緩，無(wú)法拔起需要的高度，同時(shí)，限于地勢(shì)無(wú)法繞避，這時(shí)開(kāi)挖隧道直接穿山最為合理，它既可以使線路順直，縮短線路，又可以減小坡度，使運(yùn)營(yíng)條件得以改善，從而提高牽引定數(shù)，加快車速。所以在鐵路線上尤其是在山區(qū)鐵路上，隧道的方案常為人們所選用，修建的數(shù)量也越來(lái)越多。我國(guó)鐵路采用隧道克服山區(qū)地形的范例很多的，例如，川黔線的涼風(fēng)埡隧道，使跨越分水嶺時(shí)，拔起高度小、線路順直、造價(jià)低；越嶺高度降低96m、線路縮短了14.7km，占線路總延長(zhǎng)的37.75%。而作為“八縱八橫”鐵路網(wǎng)主骨架之一的宜萬(wàn)鐵路，隧道所占比率達(dá)60%。由此可見(jiàn)，隧道在山區(qū)鐵路線上的作用。唐家崗子隧道隸屬于吉圖琿鐵路客運(yùn)專線項(xiàng)目，位于吉林省蛟河市白石山鎮(zhèn)唐家崗子屯東南600米處，隧道全長(zhǎng)954米，其中=4\*ROMANIV級(jí)圍巖535米，=5\*ROMANV級(jí)圍巖419米。從隧道類型上來(lái)說(shuō)該隧道是一條山嶺鐵路隧道，其隧址區(qū)位于嚴(yán)寒地區(qū)，冰凍時(shí)間長(zhǎng)，地層情況相對(duì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)所考慮的因素較多。通過(guò)對(duì)這個(gè)隧道項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)山嶺隧道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)有所了解，掌握此種地質(zhì)狀況下的隧道設(shè)計(jì)方法，為嚴(yán)寒地區(qū)山嶺隧道設(shè)計(jì)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也可以作為其它某些隧道設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行工程類比的依據(jù)。1.2國(guó)內(nèi)外研究情況及其進(jìn)展隧道的修建給我們帶來(lái)了無(wú)限的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為能更好地適應(yīng)當(dāng)前隧道施工技術(shù)的發(fā)展，提高隧道施工技術(shù)水平，以便在今后的隧道施工中能更好地、全面開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新原理、新技術(shù)、新設(shè)備、新方法、新工藝、新材料，迎接21世紀(jì)山嶺隧道大發(fā)展的到來(lái)，深入了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外隧道施工技術(shù)現(xiàn)狀，把握國(guó)內(nèi)外隧道施工技術(shù)發(fā)展是十分必要的。1.2.1近代隧道興起于十七世紀(jì)的運(yùn)河時(shí)代，從這一時(shí)期起，歐洲陸續(xù)修建了許多運(yùn)河隧道。1820年前后，隨著鐵路運(yùn)輸?shù)呐d起，英國(guó)、法國(guó)等歐洲，然后是美國(guó)和明治維新后的日本先后開(kāi)始修建鐵路隧道。在19世紀(jì)60年代以前，修建的隧道都用人工鑿孔和黑火藥爆破方法施工。1861年修建穿越阿爾卑斯山脈的仙尼斯峰鐵路隧道時(shí)，首次應(yīng)用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)代替人工鑿孔。1867年修建美國(guó)胡薩克鐵路隧道時(shí)，開(kāi)始采用硝化甘油炸藥代替黑火藥，使隧道施工技術(shù)及速度得到進(jìn)一步發(fā)展。在20世紀(jì)初期，歐洲和北美洲一些國(guó)家鐵路形成鐵路網(wǎng)，建成5公里以上長(zhǎng)隧道有20座。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隧道機(jī)械化施工水平有很大提高，全斷面液壓鑿巖臺(tái)車和其他大型施工機(jī)具相繼用于隧道施工。其后，噴錨技術(shù)的發(fā)展和新奧法的應(yīng)用更是為隧道工程開(kāi)辟了新的途徑，而隧道掘進(jìn)機(jī)的采用則徹底改變了隧道開(kāi)挖的鉆爆方式。據(jù)2000年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界隧道主要分布在中國(guó)、日本、意大利、法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、挪威、瑞士、德國(guó)、奧地利和加拿大等國(guó)，其中，有超過(guò)總長(zhǎng)1/3的隧道是本世紀(jì)五十年代后在中國(guó)和日本的鐵路線上建成的。日本在20世紀(jì)70年代末之前共建成5公里以上的長(zhǎng)隧道達(dá)60座，為當(dāng)時(shí)世界上鐵路長(zhǎng)隧道最多的國(guó)家，1981年建成的長(zhǎng)22228米的大清水雙線隧道，為當(dāng)時(shí)世界最長(zhǎng)的山嶺鐵路隧道。1.2.2我國(guó)第一條鐵路隧道是1890年建成的臺(tái)灣獅球嶺隧道，1903年建成第一座長(zhǎng)度超過(guò)3km的興安嶺隧道。截止2003年年底的統(tǒng)計(jì)資料表明，中國(guó)大陸上已建成的鐵路隧道有7400余座；公路隧道1970余座。在“十五”期間，我國(guó)鐵路、公路、水利等領(lǐng)域?qū)⒔ㄔ炜傞L(zhǎng)超過(guò)3000km的隧道工程，其中長(zhǎng)度大于10km的隧道約占10%。因此，中國(guó)是當(dāng)前世界上隧道工程最多、最復(fù)雜、今后發(fā)展最快的國(guó)家。中國(guó)大陸山嶺隧道施工大致經(jīng)歷了上個(gè)世紀(jì)五十年代以前的以鋼釬、鐵錘和人力斗車為代表的“人力開(kāi)挖時(shí)代”；六、七十年代以手持風(fēng)鉆、風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)和電瓶機(jī)車、斗式礦車為代表的“小型機(jī)械化施工時(shí)代”。1956前后建設(shè)的2km長(zhǎng)的寶成鐵路秦嶺隧道施工中首次使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和軌行式礦車，是中國(guó)大陸隧道施工由“人力開(kāi)挖”過(guò)渡到“機(jī)械開(kāi)挖”時(shí)代的標(biāo)志。1970年前后成昆鐵路大于6km的關(guān)村壩等長(zhǎng)隧道施工中采用輕型“小型機(jī)械化”，創(chuàng)造了“百米成洞”，標(biāo)志著中國(guó)大陸隧道建設(shè)進(jìn)入了“機(jī)械化時(shí)代”。八十年代修建長(zhǎng)14.295km的大瑤山雙線隧道，采用了進(jìn)口液壓鑿巖臺(tái)車、履帶或輪式裝載機(jī)、軌行式扒裝機(jī)和大型運(yùn)輸汽車、組合列車等型機(jī)具綜合機(jī)械化施工，標(biāo)志著中國(guó)隧道“大型機(jī)械化作業(yè)時(shí)代”的開(kāi)端。大瑤山隧道的修建縮短了中國(guó)隧道同國(guó)際隧道先進(jìn)施工水平的差距。在此以后修建的隧道基本上都按照“大瑤山模式”進(jìn)行施工，且在南昆鐵路長(zhǎng)9388m的花嶺隧道施工中創(chuàng)造了單口月成洞502.2m的山嶺隧道施工記錄。以九十年代西康鐵路秦嶺1號(hào)線隧道采用大型全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)為代表，我國(guó)隧道建設(shè)步入了現(xiàn)代隧道修建技術(shù)階段。秦嶺隧道1號(hào)線采用8.8m直徑的全斷面掘進(jìn)機(jī)創(chuàng)造了單口平均月進(jìn)度1.2.3目前國(guó)內(nèi)外隧道施工多用新奧法施工，新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱，原文是NewAustrianTunnellingMethod簡(jiǎn)稱NATM，新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲(L.V.RABCEWICZ)教授于50年代提出的，它是以隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法，經(jīng)過(guò)一些國(guó)家的許多實(shí)踐和理論研究，于60年代取得專利權(quán)并正式命名。之后這個(gè)方法在西歐、北歐、美國(guó)和日本等許多地下工程中獲得極為迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。六十年代NATM被介紹到我國(guó)，七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展。至今，可以說(shuō)在所有重點(diǎn)難點(diǎn)的地下工程中都離不開(kāi)NATM。新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。1.2.4隧道施工技術(shù)未來(lái)發(fā)展隧道的快速綜合施工將是21世紀(jì)隧道修建的主攻方向。(1)提高隧道鉆爆法獨(dú)頭掘進(jìn)技術(shù)極限能力隨著世界經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，及特長(zhǎng)隧道工程將會(huì)越來(lái)越多，提高隧道鉆爆法獨(dú)頭掘進(jìn)技術(shù)極限能力是山嶺隧道發(fā)展的趨勢(shì)。依據(jù)現(xiàn)有隧道施工技術(shù)，開(kāi)挖斷面30m2以上的隧道，采用鉆爆法施工獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度一般限制在4km以內(nèi)，采取極端措施后最高達(dá)到過(guò)7km(2)隧道施工中全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的廣泛應(yīng)用隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工法始于20世紀(jì)30年代。隨著掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械性能的日益完善，隧道掘進(jìn)機(jī)施工得到了快速發(fā)展。對(duì)于長(zhǎng)隧道的施工，掘進(jìn)機(jī)施工較鉆爆法施工速度快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工人員的安全有保障。雖然鉆爆法仍然是當(dāng)前山嶺隧道施工最普遍的方法，而且掘進(jìn)機(jī)也不可能取代鉆爆法施工，但采用掘進(jìn)機(jī)施工的隧道數(shù)量將不斷上升。可以預(yù)言，今后長(zhǎng)大山嶺隧道的施工將大量采用掘進(jìn)機(jī)法施工。(3)21世紀(jì)隧道施工的新模式－掘進(jìn)機(jī)與鉆爆法相結(jié)合在隧道施工中，快速開(kāi)挖已成為總的世界發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)隧道長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，采用常規(guī)鉆爆法進(jìn)行隧道施工將需要相當(dāng)長(zhǎng)的工期；鑒于隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，采用TBM對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性遠(yuǎn)不如鉆爆法靈活；且TBM主機(jī)重量大、前期訂購(gòu)的費(fèi)用高，要求施工人員技術(shù)水平和管理水平高，因此，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道施工TBM不能發(fā)揮其優(yōu)越性。采用鉆爆法與TBM法混合使用可發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。因此，將鉆爆法和中小直徑TBM在大斷面隧道施工中結(jié)合使用，效果是比較理想的。1.3本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容1.3.1提出隧道洞門的不同形式，按照隧道洞門形式的選擇原則進(jìn)行選型，在確定好洞門形式后，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)洞門的尺寸和有關(guān)參數(shù)，利用這些尺寸和參數(shù)對(duì)洞門進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。1.3.2荷載分為靜荷載、活荷載以及偶然荷載三類，隧道襯砌荷載以靜荷載中的圍巖壓力為主。對(duì)隧道而言，襯砌荷載的計(jì)算是隧道設(shè)計(jì)中非常重要的問(wèn)題，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到隧道開(kāi)挖后初次支護(hù)方案的選型和具體的支護(hù)參數(shù)的確定。需特別注意的是隧道襯砌荷載隨地質(zhì)條件的變化而變化。1.3.3現(xiàn)階段隧道的支護(hù)方案主要有三種：噴錨支護(hù)、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌是將噴錨支護(hù)和整體式襯砌進(jìn)行融合的一種支護(hù)方式，目前應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)計(jì)算確定合理的支護(hù)參數(shù)不僅可以大量節(jié)省工程費(fèi)用，而且能達(dá)到良好的支護(hù)效果，使隧道在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更加合理。1.3.4二次襯砌是隧道工程在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土襯砌，與初期支護(hù)共同組成復(fù)合式襯砌。在不良地質(zhì)段，初期支護(hù)很難保證圍巖結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，需要二次襯砌加固圍巖變形支撐，這時(shí)就要做配筋計(jì)算。1.3.5合理的支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)材料可以節(jié)省工程開(kāi)支，開(kāi)挖時(shí)運(yùn)用機(jī)械設(shè)備出渣，實(shí)行自動(dòng)化施工可以使工程具有經(jīng)濟(jì)性，合理進(jìn)行施工組織安排可以加快施工進(jìn)度，達(dá)到經(jīng)濟(jì)施工的目標(biāo)。2工程概況2.1工程簡(jiǎn)介唐家崗子隧道隸屬于中鐵十一局集團(tuán)二公司吉圖琿項(xiàng)目，是一條山嶺鐵路隧道，位于吉林省蛟河市白石山鎮(zhèn)唐家崗子屯東南600米處，隧道全長(zhǎng)954米，其中=4\*ROMANIV級(jí)圍巖535米，=5\*ROMANV級(jí)圍巖419米，最大埋深約45米。隧址區(qū)位于嚴(yán)寒地區(qū)，冰凍時(shí)間長(zhǎng)，有效施工時(shí)間短，施工難度大。2.2地質(zhì)概況2.2.1地形地貌低山丘陵區(qū)，地形起伏較大，最大高差約45m，植被發(fā)育，多為林地。2.2.2地層巖性(1)粉質(zhì)黏土()：褐黃色，硬塑，層厚0~3m。(2)1花崗巖()：褐黃色，全風(fēng)化，原狀結(jié)構(gòu)已完全破壞，呈砂土狀，手捏易碎，層厚約3~22m；(3)2花崗巖()：黃褐色，灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，中-粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，層厚4~20m；(4)3花崗巖()：灰白色，弱風(fēng)化，中-粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理產(chǎn)狀110°∠55°、290°∠55°、225°∠80°，節(jié)理間距25~35cm，微張，節(jié)理面潮濕，泥質(zhì)充填。2.2.3地質(zhì)構(gòu)造隧道范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂等地質(zhì)構(gòu)造。2.2.4不良地質(zhì)及特殊巖土經(jīng)地質(zhì)調(diào)繪及勘察，隧道進(jìn)口右側(cè)約140m處有采石場(chǎng)，人工開(kāi)挖，巖體較破碎?；◢弾r球狀風(fēng)化、不均勻風(fēng)化對(duì)工程有一定影響，設(shè)計(jì)施工應(yīng)予以注意。未見(jiàn)特殊巖土。2.2.5工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)(1)粉質(zhì)黏土()：＝180kPa，=2\*ROMANII級(jí)普通土；(2)1花崗巖()：＝250kPa，=3\*ROMANIII級(jí)硬；(3)2花崗巖()：＝450kPa，=4\*ROMANIV級(jí)軟石；(4)3花崗巖()：＝1000kPa，=5\*ROMANV級(jí)次堅(jiān)石。隧道圍巖分級(jí)如下：表2.1隧道圍巖分級(jí)表序號(hào)里程范圍長(zhǎng)度/m圍巖分級(jí)主要工程地質(zhì)問(wèn)題1DK83+733~DK83+883150=5\*ROMANV埋深淺，表層為殘積土或全風(fēng)化花崗巖，巖體破碎，下伏為強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。弱富水。2DK83+883~DK83+998115=4\*ROMANIV華力西晚期花崗巖，灰白色，全～弱風(fēng)化，中-粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎～破碎，圍巖穩(wěn)定性差，較富水，以滲水、滴水為主。3DK83+998~DK84+03335=5\*ROMANV4DK84+033~DK84+12895=4\*ROMANIV5DK84+128~DK84+21385=5\*ROMANV6DK84+213~DK84+538325=4\*ROMANIV7DK84+538~DK84+638100=5\*ROMANV殘積土和華力西晚期花崗巖。全風(fēng)化層，黃褐色，巖芯多呈砂土狀，結(jié)構(gòu)松散；強(qiáng)風(fēng)化層，黃褐色，中-粗粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差，較富水，以滲水、滴水為主。2.3水文地質(zhì)條件地下水主要為基巖裂隙水，水量小，勘探時(shí)未見(jiàn)地下水。本區(qū)大氣降水豐富，工點(diǎn)處植被良好，用大氣降水入滲法估算隧道正常涌水量為259m3/d，最大涌水量4052.4氣象特征及地震動(dòng)參數(shù)2.4.1氣象特征隧址區(qū)最冷月為一月，平均氣溫為-23.4oC，屬于嚴(yán)寒地區(qū)，年平均降水量為651.4mm，年最大降水量為1018.8mm，最大凍結(jié)深度167cm。2.4.2地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)峰值加速度<0.05g，相當(dāng)于地震基本烈度小于=6\*ROMANVI度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35s。3隧道洞門形式及穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1洞門的各種形式及適用條件3.1.1端墻式洞門

端墻式洞門俗稱一字式洞門，適用于巖質(zhì)穩(wěn)定的=3\*ROMANIII級(jí)以上圍巖，在地形開(kāi)闊的地區(qū)是最常使用的洞門形式，其突出作用在于支護(hù)洞口仰坡，并將仰坡水流匯集排出。3.1.2翼墻式洞門翼墻式洞門，是在端墻式洞門的兩側(cè)或一側(cè)加設(shè)翼墻（擋墻）而成，翼墻用以支撐端墻和保護(hù)路塹邊坡的穩(wěn)定，適用于地質(zhì)條件較差的洞口。3.1.3柱式洞門

柱式洞門是從端墻式洞門發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)?shù)匦屋^陡，地質(zhì)條件較差，且設(shè)置翼墻式洞門又受地形條件限制時(shí)，可在端墻中設(shè)置柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性，這種洞門稱為柱式洞門。它比較美觀，適用于城郊、風(fēng)景區(qū)或長(zhǎng)大隧道的洞口。3.1.4臺(tái)階式洞門將端墻頂部作成與地表坡度相適應(yīng)的臺(tái)階狀，稱為臺(tái)階式洞門。傍山隧道洞口，地面橫坡較陡，為了適應(yīng)地形，減少開(kāi)挖，多采用臺(tái)階式洞門。3.1.5環(huán)框式洞門將襯砌略伸出洞外,增大其厚度，形成洞口環(huán)框，稱為環(huán)框式洞門。當(dāng)洞口巖層堅(jiān)硬、整體性好、節(jié)理不發(fā)育，且不易風(fēng)化，路塹開(kāi)挖后仰坡極為穩(wěn)定，并且沒(méi)有較大的排水要求時(shí)采用。3.1.6削竹式洞門

削竹式洞門因形似削竹而得名，當(dāng)洞口為松散的堆積層時(shí)，通常應(yīng)避免大刷仰、邊坡，一般宜采用接長(zhǎng)明洞、恢復(fù)原地形地貌的辦法，此時(shí)，可采用削竹式洞門。3.2洞門形式的選擇原則洞門形式選擇總的原則是自然、簡(jiǎn)潔，與環(huán)境協(xié)調(diào)，不刻意渲染，保護(hù)隧道的自然景觀。具體應(yīng)根據(jù)隧道洞口地形、地質(zhì)條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、運(yùn)營(yíng)要求，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較確定，盡量使洞門自然、美觀、協(xié)調(diào)。3.3洞門形式確定隧道洞門圍巖等級(jí)為=5\*ROMANV級(jí)，巖體破碎，穩(wěn)定性差，經(jīng)綜合比較后采用削竹式洞門。3.4洞門穩(wěn)定性驗(yàn)算采用圓弧滑動(dòng)條分法對(duì)洞門邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，圓弧滑動(dòng)條分法的原理是：將邊坡垂直分條，計(jì)算各條對(duì)滑弧中心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，然后分別求其和，計(jì)算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。條分法的分析步驟為：=1\*GB3①按比例繪出土坡剖面；=2\*GB3②任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條；=3\*GB3③每個(gè)土條的受力分析；=4\*GB3④計(jì)算滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩；=5\*GB3⑤計(jì)算滑動(dòng)面的總抗滑力矩；=6\*GB3⑥確定安全系數(shù)。3.4.1隧道進(jìn)口邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算粉質(zhì)黏土：kN/m3全風(fēng)化花崗巖：kN/m3，kPa，=1\*GB3①按比例繪出土坡，選擇圓心O1，取半徑R1=18m，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧。=2\*GB3②將滑動(dòng)土體分成若干土條，對(duì)土條編號(hào)。=3\*GB3③量出各土條中心高度hi、寬度bi，列表計(jì)算sinβi、cosβi以及土條重Wi，計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù)。=4\*GB3④再分別選擇圓心O2、O3，取半徑R2=20m、R3=21m，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，即為該邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。(1)圓心為O1、半徑為R1時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.1圓心為O1、半徑為R1時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.1圓心為O1、半徑為R1時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi11.06240.2821.4140.2623.012114.3859.97113.9434.742180.121134.37176.8146.232236.741873.16225.1557.462283.4824115.3258.9768.42319.232169.15270.778.972340.8639214.51264.988.152306.5448227.8205.1294.122.99233.3662206.04109.56合計(jì)1051.711665.41(2)圓心為O2、半徑為R2時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.2圓心為O2、半徑為R2時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.2圓心為O2、半徑為R2時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi10.89233.8284.7133.4922.51295.381423.0792.5533.912148.582050.82139.6245.062192.282684.29172.8255.952226.132119.81191.7466.492246.6240158.52188.9276.592250.4247183.15170.7985.112191.0257160.2104.0491.791.2642.566739.1816.63合計(jì)823.751110.6(3)圓心為O3、半徑為R4時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.3圓心為O3、半徑為R3時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.3圓心為O3、半徑為R3時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi10.94235.7253.1135.5822.682101.841017.68100.2934.222160.361644.2154.1545.542210.522278.86195.1956.622251.5628118.1222.1167.432282.3434157.88234.0777.92300.241196.95226.5687.022263.649198.94172.9493.222.86174.3160150.9687.16合計(jì)966.681428.05綜上比較，最小安全系數(shù)為1.17，所以該隧道進(jìn)口邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.17，邊坡穩(wěn)定。3.4.2隧道出口邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算粉質(zhì)黏土：kN/m3全風(fēng)化花崗巖：kN/m3，kPa，=1\*GB3①按比例繪出土坡，選擇圓心O4，取半徑R4=15m，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧。=2\*GB3②將滑動(dòng)土體分成若干土條，對(duì)土條編號(hào)。=3\*GB3③量出各土條中心高度hi、寬度bi，列表計(jì)算sinβi、cosβi以及土條重Wi，計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù)。=4\*GB3④再分別選擇圓心O5、O6，取半徑R5=18m、R6=19m，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，即為該邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。圓心為O4、半徑為R4時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.4圓心為O4、半徑為R4時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.4圓心為O4、半徑為R4時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi11.14243.3264.5343.0823.222122.3624.27122.2935.042191.52929.96189.1646.572249.661772.99238.7557.82296.425125.26268.6368.662329.0834184.02272.8278.962331.6244230.36238.5586.62250.456207.59140.0293.151.4988.887184.0428.94合計(jì)943.021542.24(2)圓心為O5、半徑為R5時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.5圓心為O5、半徑為R5時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.5圓心為O5、半徑為R5時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi10.88233.4484.6533.1122.48294.241524.3991.0333.832145.542152.16135.8744.92186.22887.42164.455.642214.3236125.97173.3965.952226.144157.06162.6475.562202.4254163.76118.9882.341.7276.136669.5530.96合計(jì)684.96910.38(3)圓心為O6、半徑為R6時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算圖3.6圓心為O6、半徑為R6時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算示意圖表3.6圓心為O6、半徑為R6時(shí)的安全系數(shù)計(jì)算表編號(hào)中心高度/m條寬/m條重Wi/kN/mβi/oWisinβiWicosβi10.92234.9663.6534.7722.6298.81220.5496.6434.062154.281847.68146.7345.262199.882584.47181.1556.192235.2232124.65199.4866.762256.8839161.66199.6376.82249.5447182.5170.1983.363.02192.1960166.4496.1合計(jì)791.591124.69綜上比較，最小安全系數(shù)為1.23，所以該隧道出口邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.23，邊坡安全。4隧道襯砌荷載計(jì)算4.1計(jì)算斷面選擇所選計(jì)算斷面參數(shù)如下：隧道埋深（地面至洞頂距離）：m隧道高度：m隧道寬度：m圍巖等級(jí)：=5\*ROMANV級(jí)圍巖圍巖容重：kN/m34.2隧道深、淺埋判斷深埋和淺埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。按荷載等效高度的判定式為：式中：——深淺埋隧道分界深度，m；——荷載等效高度，按下式計(jì)算：——深埋隧道豎向均布?jí)毫?，kN/m2；——圍巖容重，kN/m3。在礦山法施工的條件下，=1\*ROMANI～=3\*ROMANIII級(jí)圍巖取=4\*ROMANIV～=6\*ROMANVI級(jí)圍巖取當(dāng)隧道埋深時(shí)，為超淺埋隧道；當(dāng)隧道埋深時(shí)，為淺埋隧道；當(dāng)隧道埋深時(shí)，為深埋隧道。根據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，深埋隧道圍巖豎向均布?jí)毫砂聪铝幸?guī)定確定：式中：——圍巖級(jí)別；——圍巖容重，kN/m3；——寬度影響系數(shù)，；——隧道寬度，m；——以m為基準(zhǔn)，每增減1m時(shí)圍巖壓力的增減率。當(dāng)m時(shí)，取，當(dāng)m時(shí)，取。將計(jì)算斷面參數(shù)代入得：kN/m2m圍巖等級(jí)為=5\*ROMANV級(jí)，采用礦山法施工，所以m隧道埋深m，，屬于淺埋隧道。4.3圍巖壓力計(jì)算淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算方法如下：當(dāng)隧道埋深大于等效荷載高度hq而小于等于分界深度Hp時(shí)，為了便于計(jì)算，作如下假定：假定圍巖中形成的破裂面是一條與水平成β角的斜直線。EFHG巖土體下沉，帶動(dòng)兩側(cè)三棱土體FDB和ECA下沉，整個(gè)巖土體ABDC下沉?xí)r，又要受到未擾動(dòng)巖土體的阻力；斜直線AC和BD是假定的破裂面，分析時(shí)考慮內(nèi)聚力C，并采用計(jì)算摩擦角φc；另一滑動(dòng)面FH或EG則并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力，若該滑面的摩擦角為θ，則θ值應(yīng)小于φc值。φc值按表4.1采用，θ值可按表4.2采用。表4.1各級(jí)圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值圍巖等級(jí)變形模量E泊松比μ內(nèi)摩擦角φ黏聚力C計(jì)算摩擦角φc=1\*ROMANI>33<0.2>60>2.1>78=2\*ROMANII20～330.2～0.2550～601.5～2.170～78=3\*ROMANIII6～200.25～0.339～500.7～1.560～70=4\*ROMANIV1.3～60.3～0.3527～390.2～0.750～60=5\*ROMANV1～20.35～0.4520～270.05～0.240～50=6\*ROMANVI<104～0.5<20<0.230～40注：1.本表數(shù)值不包括黃土地層。2.選用計(jì)算摩擦角時(shí)，不再計(jì)內(nèi)摩擦角和黏聚力。表4.2各級(jí)圍巖的θ值圍巖級(jí)別=1\*ROMANI、=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII=4\*ROMANIV=5\*ROMANV=6\*ROMANVI值0.9（0.7～0.9）（0.5～0.7）（0.3～0.5）圖4.1淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算根據(jù)圖4.1，設(shè)隧道上覆巖土體EFHG的重力為W，兩側(cè)三棱巖體FDB或ECA的重力為W1，未擾動(dòng)巖土體對(duì)滑動(dòng)土體的阻力為F，當(dāng)EFHG下沉，兩側(cè)受到阻力T或T'，則作用于HG面上的垂直壓力總值為Q淺：三棱體自重為式中：——隧道底部到地面的距離，m；——圍巖容重，kN/m3；——破裂面與水平面的夾角。據(jù)正弦定理式中：—側(cè)壓力系數(shù)，按下式計(jì)算由上述式子可求得作用在HG面上的總垂直壓力：由于GC、HD與EG、EF相比往往較小，而且襯砌與巖土體之間的摩擦角也不同，前面分析時(shí)均按計(jì)，當(dāng)中間土塊下滑時(shí)，由FH及EG面?zhèn)鬟f，考慮壓力稍大些對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也偏于安全，因此，摩阻力不計(jì)隧道部分而只計(jì)洞頂部分，即在計(jì)算中用代替，這樣上式可改寫為：由于，故式中：——隧道寬度，m；——洞頂至地面距離，m。換算為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載（圖4.2），即式中：——作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載圖4.2淺埋隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力為：當(dāng)水平側(cè)壓力視為均布?jí)毫r(shí)：將計(jì)算斷面參數(shù)代入得：取計(jì)算摩擦角=45o，=0.6=27o==0.22=kN/m2水平側(cè)壓力為：kN/m2kN/m2kN/m25支護(hù)參數(shù)選擇5.1支護(hù)方案及支護(hù)參數(shù)確定5.1.1選擇支護(hù)方案在分析計(jì)算隧道襯砌荷載后，就可選擇支護(hù)方案。支護(hù)方案有噴錨支護(hù)、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌三種。①噴錨支護(hù)是指以噴射混凝土、錨桿為主要支護(hù)手段，并通過(guò)對(duì)圍巖的監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工，使圍巖成為支護(hù)體系的一部分，從而合理的利用圍巖的地承載能力，以保證圍巖穩(wěn)定的隧道修建方法。根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件，可以采用多種支護(hù)形式：?jiǎn)为?dú)錨桿，錨噴支護(hù)，錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，錨噴鋼架支護(hù)。②整體式襯砌是指就地灌注混凝土或鋼筋混凝土襯砌，也稱模筑混凝土襯砌。整體式襯砌的優(yōu)點(diǎn)有：對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，易于按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強(qiáng)，而且可以適合多種施工條件。按照不同的地質(zhì)條件或圍巖級(jí)別，整體式襯砌有直墻式和曲墻式兩種樣式。③復(fù)合式襯砌把襯砌結(jié)構(gòu)分成兩層或兩層以上，目前大都采用外襯和內(nèi)襯兩層。最常用的外襯是噴錨支護(hù)，內(nèi)襯是整體式混凝土襯砌。復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)施作及時(shí)，且與圍巖結(jié)合密切，從而能保護(hù)和加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。二次襯砌完成后，襯砌內(nèi)表面光滑平整，可以裝飾內(nèi)壁，增強(qiáng)安全感，是一種較為理想的結(jié)構(gòu)形式，目前應(yīng)用廣泛。經(jīng)綜合比較后，決定采用復(fù)合式襯砌作為支護(hù)方案。5.1.2確定支護(hù)參數(shù)支護(hù)參數(shù)如下：=1\*GB3①錨桿：采用直徑22mm的中空注漿錨桿，長(zhǎng)度為3.5m，錨桿材質(zhì)為HRB335鋼，按梅花形布置，縱環(huán)向間距均為1.2m，注漿材料選用M20砂漿=2\*GB3②鋼筋網(wǎng)：采用HPB300鋼筋，網(wǎng)格尺寸為200mm×200mm，鋼筋直徑為8mm=3\*GB3③噴射混凝土：混凝土級(jí)別C25，噴射厚度200mm。=4\*GB3④格柵鋼架：主筋采用直徑22mm的HRB335鋼筋，聯(lián)系筋采用直徑14mm的HPB300鋼筋，鋼架截面高度為10cm。=5\*GB3⑤二次襯砌：83cm厚C40鋼筋混凝土，kPa，kN/m3。復(fù)合式襯砌二次襯砌承受60%~80%的圍巖壓力，此處取70%，則折減后的圍巖壓力為：kN/m2kN/m25.2襯砌幾何要素5.2內(nèi)輪廓線半徑：m，m內(nèi)徑所畫圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直軸的夾角：，拱頂截面厚度：m拱底截面厚度：m外輪廓線半徑：m，m拱軸線半徑：mm拱軸線各段圓弧中心角：，圖5.1襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示5.2.2半拱軸線長(zhǎng)度及分段軸長(zhǎng)分段軸線長(zhǎng)度：mm半拱軸線長(zhǎng)度：m將半拱軸線等分為8段，每段軸長(zhǎng)為：m5.2.3各分塊截面(1)與豎直軸夾角另一方面：角度閉合差：(2)接縫中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算mmmmmmmmmmmmmmmmmm5.3計(jì)算位移5.3.1采用辛普生法近似計(jì)算，將計(jì)算列表進(jìn)行。計(jì)算過(guò)程列入表5.1中。表5.1單位位移計(jì)算表截面00.00000.00000.00000.830020.9868116.51551.94020.28160.830020.9868233.03103.72031.10310.830020.9868349.54655.19342.39670.830020.9868466.06206.23794.05580.830020.9868582.57756.76785.94330.830020.9868699.09306.73927.90360.830020.98687124.78966.08669.74880.830020.98688161.00004.542510.91680.830020.9868續(xù)表5.1120.98680.00000.000020.9868483.947223.63956.6569137.8832241.973646.301151.0747185.6505483.9472201.1963482.2071968.5468241.9736170.2365690.44531072.8920483.9472498.92342965.25144047.0454241.9736331.74252621.96043327.4191483.9472818.38457978.26659698.9826120.9868229.10872501.13382980.3380∑503.68322319.532517296.996122439.7442注：1.——截面慣性矩，，取單位長(zhǎng)度。2.不考慮軸力的影響。計(jì)算精度校核：閉合差：5.3.2計(jì)算主動(dòng)荷載引起的豎向力：式中：——襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長(zhǎng)度m，m，m，m，m，mmm水平壓力：式中：——襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直投影長(zhǎng)度m，m，mm，m，mm，mmm自重力：kN/m式中：——接縫的襯砌截面厚度，m；——混凝土的重度，kN/m3作用在各楔塊上的力均列入表5.2，各集中力均通過(guò)相應(yīng)圖形的形心。(1)基本結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生的、楔塊上各集中力對(duì)下一接縫的力臂由圖中量得，分別記為，，，內(nèi)力按下式計(jì)算，計(jì)算圖示如下圖5.2，作用在各楔塊上的內(nèi)力列入表5.2及表5.3。彎矩：軸力：式中：、——相鄰兩接縫中心點(diǎn)的坐標(biāo)增值，按下式計(jì)算：圖5.2內(nèi)力、計(jì)算圖示表5.2計(jì)算表截面12.05910.2990488.970442.454323.94390.91150.96040.547421.88910.8723448.600842.454369.85380.71820.86070.784031.56301.3735371.162542.4543109.98990.46560.68990.955941.10781.7613263.067142.4543141.04490.17450.46221.048850.56112.0037133.243342.4543160.4563-0.13100.19621.055260.06002.080514.248142.4543166.6064-0.4717-0.08590.974370.00002.01050.000042.4543161.00080.0000-0.42610.768480.00001.32320.000042.4543105.96190.0000-0.86490.2692續(xù)表5.2-445.6965-40.7731-13.10690.00000.00001.94020.2816-322.1851-36.5404-54.7654531.424723.94393.72031.1031-172.8133-29.2892-105.13931022.479893.79775.19342.3967-45.9052-19.6224-147.92791436.0965203.78766.23794.055817.4549-8.3295-169.31351741.6179344.83256.76785.94336.72083.6468-162.32471917.3155505.28886.73927.90360.000018.0898-123.71301974.0179671.89526.08669.74880.000036.7187-28.52492016.4722832.89614.542510.9168續(xù)表5.21.94020.28160.00000.0000-499.57651.78010.8215-945.9890-19.6699-1878.72631.47311.2936-1506.2149-121.3367-3813.51981.04451.6591-1500.0028-338.1040-5865.08210.52991.8875-922.8833-650.8713-7599.0249-0.02861.960354.8352-990.5176-8686.6642-0.65261.84521288.2441-1239.7811-8743.8245-1.54411.16803113.6347-972.8226-6594.8187表5.3計(jì)算表截面116.51550.28430.9587531.4247233.03100.54510.83841022.4798349.54650.76090.64881436.0965466.06200.91400.40571741.6179582.57750.99160.12921917.3155699.09300.9874-0.15801974.01797124.78960.8213-0.57062016.47228161.00000.3256-0.94552058.9265續(xù)表5.323.9439151.070622.9561128.114593.7977557.346378.6377478.7085203.78761092.7730132.2236960.5493344.83251591.8127139.91501451.8977505.28881901.249465.27571835.9736671.89521949.2106-106.18462055.3952832.89611656.0334-475.22092131.2543938.8579670.3209-887.70761558.0285基本結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)荷載產(chǎn)生彎矩的校核為：另一方面，從表5.2中得到：閉合差：(2)基本結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生的荷載位移、計(jì)算過(guò)程列入表5.4中。表5.4主動(dòng)荷載位移計(jì)算表截面00.000020.98680.00001.00001-499.576520.98680.28161.28162-1878.726320.98681.10312.10313-3813.519820.98682.39673.39674-5865.082120.98684.05585.05585-7599.024920.98685.94336.94336-8686.664220.98687.90368.90367-8743.824520.98689.748810.74888-6594.818720.986810.916811.9168續(xù)表5.410.00000.00000.00004-41938.0478-11809.7543-53747.80212-78856.9077-86987.0549-165843.96264-320134.3074-767265.8945-1087400.20192-246178.6087-998451.2011-1244629.80984-637916.8594-3791331.2702-4429248.12962-364610.5704-2881736.1044-3246346.67494-734019.5859-7155810.1395-7889829.72551-138404.1403-1510930.3183-1649334.4586∑-25620597373-19766380.7649計(jì)算精度校核：閉合差：5.3.3曲墻式襯砌彈性抗力分布規(guī)律按結(jié)構(gòu)變形特征作以下假定：①上零點(diǎn)b(即脫離區(qū)與抗力區(qū)的分界點(diǎn))與襯砌中心線夾角。②下零點(diǎn)a在墻腳附近，墻腳處摩擦力較大，水平位移較小，可認(rèn)為彈性抗力為零。③最大抗力點(diǎn)h假定發(fā)生在最大跨度處附近，計(jì)算時(shí)一般取，為簡(jiǎn)化計(jì)算可假定在分段的接縫上。④抗力圖形的分布按以下假定計(jì)算：拱部段（即最大抗力值以上）按二次拋物線分布，任意點(diǎn)的抗力強(qiáng)度；邊段（即最大抗力值以下），任意點(diǎn)的抗力強(qiáng)度。(1)各接縫處的抗力強(qiáng)度抗力上零點(diǎn)假定在接縫3：；最大抗力值假定在接縫5：；最大抗力值以上各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：，，最大抗力值以下各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：式中：——所考察截面外緣點(diǎn)到最大抗力截面垂直距離；——墻腳外緣點(diǎn)到最大抗力截面垂直距離。由圖中量得：m，m，m則有：，，按比例將所求得的抗力繪于圖上。(2)各楔塊上抗力集中力按下式近似計(jì)算：式中：——楔塊i外緣長(zhǎng)度，可以通過(guò)量取夾角，用弧長(zhǎng)公式求得，的方向垂直于襯砌外緣，并通過(guò)楔塊上抗力圖形的形心。(3)抗力集中力與摩擦力之合力按下式近似計(jì)算：式中：——圍巖與襯砌間的摩擦系數(shù)，取。則其作用方向與抗力集中力的夾角為。由于摩擦阻力的方向與襯砌位移方向相反，其方向朝上。畫圖時(shí)，也可取切向:徑向的比例求出合力的方向。的作用點(diǎn)即為與襯砌外緣的交點(diǎn)。將的方向線延長(zhǎng)，使之交于豎直軸，量取夾角（自豎直軸反時(shí)針?lè)较蛄咳。?，將分解為水平與豎向兩個(gè)分力：令，計(jì)算過(guò)程列入表5.5中。表5.5彈性抗力及摩擦力計(jì)算表截面40.63410.31712.08590.674451.00000.81712.08591.738060.83360.91682.08591.950270.38450.60912.08591.295680.00000.19232.08590.4090續(xù)表5.5720.95110.30900.64140.2084860.99760.06981.73380.12121020.9781-0.20791.9076-0.40551180.8829-0.46951.1439-0.60821480.5299-0.84800.2167-0.3468(4)基本結(jié)構(gòu)在單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下產(chǎn)生的內(nèi)力、彎矩軸力式中：——力至接縫中心點(diǎn)的力臂，由圖上量得計(jì)算過(guò)程列入表5.6及表5.7中表5.6計(jì)算表截面40.7093-0.478452.6692-1.80010.9750-1.694664.5259-3.05232.9304-5.09301.0905-2.126776.0756-4.09744.7249-8.21193.0251-5.899686.7113-4.52615.7921-10.06674.4862-8.7490續(xù)表5.6-0.4784-3.4947-10.27201.1585-1.5010-19.70982.9126-3.77361.4164-0.5793-27.6946表5.7計(jì)算表截面466.06200.91400.40570.2084582.57750.99160.12920.3296699.09300.9874-0.1580-0.07587124.78960.8213-0.5706-0.68418161.00000.3256-0.9455-1.0309續(xù)表5.70.64140.19050.2603-0.06982.37520.32690.30680.02004.2828-0.0749-0.67680.60205.4267-0.5618-3.09632.53455.6435-0.3356-5.33605.0004(5)基本結(jié)構(gòu)在單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下產(chǎn)生的位移、計(jì)算過(guò)程列入表5.8中。表5.8單位抗力及相應(yīng)摩擦力引起的位移截面4-0.478420.98684.05585.05585-3.494720.98685.94336.94336-10.272020.98687.90368.90367-19.709820.98689.748810.74888-27.694620.986810.916811.9168續(xù)表5.82-20.0782-81.4330-101.51114-293.3668-1743.5669-2036.93372-431.1526-3407.6578-3838.81054-1654.5795-16130.1642-17784.74361-581.2217-6345.0806-6926.3023∑-2980.3987-27707.9025-30688.3012計(jì)算精度校核：閉合差：5.3.4(1)單位彎矩作用下的轉(zhuǎn)角：(2)主動(dòng)荷載作用下的轉(zhuǎn)角：(3)單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下的轉(zhuǎn)角：5.4計(jì)算內(nèi)力5.4.1解力法襯砌矢高：m計(jì)算力法方程的系數(shù)為：以上將單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的位移乘以，即被動(dòng)荷載的載位移。求解方程為：式中：，式中：，5.4.2計(jì)算公式為：計(jì)算過(guò)程列入表5.9和表5.10中。表5.9主、被動(dòng)荷載作用下襯砌彎矩計(jì)算表截面00.00002405.60180.00002405.60181-499.57652405.6018109.39842015.42372-1878.72632405.6018428.5418955.41723-3813.51982405.6018931.0906-476.82734-5865.08212405.60181575.6321-1883.84825-7599.02492405.60182308.9043-2884.51886-8686.66422405.60183070.4585-3210.60397-8743.82452405.60183787.2977-2550.92518-6594.81872405.60184241.052351.8355續(xù)表5.90.0000-6.31820.0000-6.31820.0000-6.31820.8743-5.44390.0000-6.31823.4248-2.89340.0000-6.31827.44101.1228-0.4784-6.318212.59205.7955-3.4947-6.318218.45228.6393-10.2720-6.318224.53837.9481-19.7098-6.318230.26714.2391-27.6946-6.318233.8934-0.1194表5.10主、被動(dòng)荷載作用下襯砌軸力計(jì)算截面00.0000388.4886388.48860.00003.10473.10471128.1145372.4607500.57520.00002.97662.97662478.7085325.6994804.40800.00002.60292.60293960.5493252.06331212.61260.00002.01442.014441451.8977157.62841609.5261-0.06981.25971.190051835.973650.18691886.16050.02000.40110.421162055.3952-61.39571993.99950.6020-0.49070.111372131.2543-221.65781909.59652.5345-1.77140.763181558.0285-367.32321190.70535.0004-2.93562.06485.4.3首先求出最大抗力方向內(nèi)的位移。計(jì)算過(guò)程列入表5.11。表5.11最大抗力位移計(jì)算表截面02405.6018-6.31825.943313000