隧道工程 第4章　隧道支护设计.pptVIP

1.破损阶段法 1)当e0≤0.2h时(e0为轴向力偏心距，e0=M/N)，对于混凝土和石砌体衬砌，由抗压强度控制其承载能力，按抗压强度进行验算，其具体计算公式为2)当e00.2h时，从抗裂要求出发，由截面抗拉强度控制承载能力，按下式计算 2.概率极限状态法 (1)承载能力极限状态(2)正常使用极限状态 4.4　隧道支护设计的岩体力学方法 4.4.1　解析法4.4.2　数值法4.4.3　特征曲线法4.4.4　剪切滑移破坏法 4.4.1　解析法 解析法是指用一般数学力学方法通过计算取得闭合解的方法，它是根据实际问题列出其平衡方程、几何方程和物理方程，而后根据所给定的边界条件，对问题直接求解。由于围岩性质复杂多变，洞室开挖引起的应力调整也是十分复杂的，加上不同的洞室尺寸及开挖方法的影响，目前仅能对少数几个问题给出具体解答。 4.4.2　数值法 对于几何形状和围岩初始应力状态都比较复杂的隧道，一般需要采取数值法，尤其是考虑围岩的各种非线性特性时，数值法具有显著的优点。 4.4.3　特征曲线法 图4-28　围岩变形特征曲线与支护结构特征曲线 4.4.4　剪切滑移破坏法 图4-29　剪切滑移体与围岩分离a)两侧楔形体向洞内滑移　b)上下岩体失去支撑　c)上下岩体坍塌 4.5　隧道洞门计算 4.5.1　计算部位(验算条带)的选取及计算要点4.5.2　洞门的计算内容4.5.3　洞门端墙厚度的设计 4.5.1　计算部位(验算条带)的选取及计算要点 1.柱式、端墙式洞门2.有挡、翼墙的洞门 4.5.1　计算部位(验算条带)的选取及计算要点 图4-30　柱式、端墙式洞门验算条带 2.有挡、翼墙的洞门 (1)翼墙式洞门　计算图式，如图4-31所示。(2)偏压式洞门　计算图式，如图4-32所示。(3)翼墙式、挡土墙式、单侧挡土墙式明洞门 图4-31　翼墙式洞门验算条带 图4-32　偏压式验算条带 2.有挡、翼墙的洞门 图4-33　翼墙式、单侧挡墙式明洞门验算条带图 2.有挡、翼墙的洞门 图4-34　挡土(翼)墙式明洞门验算条带 2.有挡、翼墙的洞门 4.5.2　洞门的计算内容 1.倾覆稳定计算2.滑动稳定计算3.基底偏心距计算4.基底压应力计算5.洞门墙身截面偏心及强度 2.滑动稳定计算 (1)基底为水平时(2)基底为倾斜时 3.基底偏心距计算 (1)基底为水平时(2)基底为倾斜时 4.基底压应力计算 (1)基底为水平时(2)基底为倾斜时 5.洞门墙身截面偏心及强度 (1)偏心距(2)应力 4.5.3　洞门端墙厚度的设计 (1)洞门墙墙身抗压承载能力计算(2)洞门墙墙身抗裂承载能力计算(3)洞门墙的地基承载力计算(4)抗倾覆计算(5)抗滑力计算 图4-17　危石坠落时所引起的冲切破坏和撕裂破坏a)冲切破坏　b)撕裂破坏 2.喷层厚度的计算 4.2.5　喷锚联合支护结构 1.支护与围岩共同作用原理的力学概念2.喷锚支护结构设计与计算 1.支护与围岩共同作用原理的力学概念 1)隧道开挖后，如支护非常快，且支护刚度又很大，没有或变形很小，在图中A点取得平衡，支护需提供很大支护力pmax，围岩仅负担产生弹性变形u0的压力p0-pmax，故刚度大的支护是不合理的。2)若隧道开挖后不加支护，或支护不及时，也就是允许围岩自由变形，如曲线中EB段。3)较佳的支护工作点应当在E点以左，如图4-20。 1.支护与围岩共同作用原理的力学概念 图4-18　莫尔-库仑准则 1.支护与围岩共同作用原理的力学概念 图4-19　围岩弹塑性状态1—弹塑性应力分布　2—弹性应力分布 1.支护与围岩共同作用原理的力学概念 图4-20　支护特征曲线与围岩特征曲线关系 2.喷锚支护结构设计与计算 (1)工程类比法　工程类比设计法发展最早，也是当前喷锚支护设计中应用最广泛的方法，该法是在编制围岩分类表的基础上，结合拟建工程的围岩等级与工程尺寸等条件，比照已建类似工程的经验，直接确定喷锚支护参数与施工方法。2.服务年限小于10年及洞跨小于4.5m的隧洞和斜井，表中的支护参数，可根据工程具体情况，适当减小。3.复合衬砌的隧洞和斜井，初期支护采用表中的参数时，应根据工程的具体情况，予以减小。4.陡倾斜岩层中的隧洞和斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部，应采用表中第(2)中支护类型和参数，其他情况下，两种支护类型和参数均可使用。5.对于跨度大于15.0m的侧边墙，应进行稳定性验算。 图4-21　锚杆、喷层和岩体的联合作用 2.喷锚支护结构设计与计算 4.2.6　喷锚支护施工原则 1.采取各种措施，确保围岩不出现有害松动2.使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力3.保证喷锚支护与围岩形成共同体4.选择合理的支