隧道安全性分析毕业的设计.docVIP

1 绪论 1.1 铁路隧道发展概述 中国幅员辽阔，又是多山的国家，山地面积占 2/3 以上，高原起伏，群山连绵，崇山峻岭密布，水系发育，江河纵横，地质复杂。为发展铁路建设，需要修建大量隧道，而且势必修建许多长隧道和特长隧道，因而铁路隧道建设任务极其艰巨、复杂。 　　隧道修建技术是涵盖多种专业、交叉性很强的综合技术。近半个世纪以来，中国铁路隧道修建技术虽然有很大发展，但与当代世界铁路隧道长度不断增加并向水域发展的趋势比较还有一定差距。中国当前铁路隧道的修建的数量，已列世界前茅，但 10km 以上的隧道（包括贯通的）只有 4 座，既大瑶山、长梁山双线隧道和秦岭 I 、 II 线单线隧道。 20km 以上的长大隧道和水下铁路隧道还是空白。因此，特长和超长隧道的设计理论和施工技术还有待开发、研究和提高。同时，对于为数众多的 500m 以下的短隧道施工机械化程度还不高。对于隧道环境工程、防灾技术以及山区铁路隧道普遍存在的各种地质灾害防治技术也许要研究和加强。隧道建设组织管理水平亟待提高，以适应铁路隧道高质量高效率建设发展的需要。 1.2 隧道概述 兰青二线2，全长1251m起讫里程：DK6+498 ～ DK7+749,全长1251m,为双线隧道，最大埋深约50m为直线隧道。 1.2 工程地质特征和水文地质特征 洞身通过地层为白垩系砂岩夹泥岩，棕红色，钙质弱胶结，岩质软弱，节理较发育，岩体较破坏，岩石内结构不均匀。风化层3.7～9.6cm。Ⅲ级硬土，σ0=300kpa。弱风化层，Ⅳ级软石，σ0=500kpa；出口陡坎顶部分布有上更新统粗砾土，Ⅲ级硬土。σ0=650kpa，进出口陡坎下分布有第四系全更新统坡积角砾土。Ⅲ级硬土。σ0=650kpa，洞身上覆盖较厚的上更新统砂质黄土。Ⅱ级普通土，σ0=150kpa。勘测期间未见地下水，可不考虑地下水对工程的影响。 2 洞门结构的设计及检算 洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道，洞口位置选的是否合理，将对隧道的施工工期、造价、运营安全等有重大的影响。所以在隧道的线路设计中，洞口位置的选择是一项重要的工作。 2.1 隧道洞门形式的选择 2.1.1 设计原则 由于隧道洞口所处的地形，地质条件不同，隧道洞门的形式也有所不同。目前，铁路隧道洞门主要有如下几种形式： (1)环框式洞门：当洞口石质坚硬，且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。 (2)端墙式洞门：端墙式洞门是最常见的洞门。它适用于地形开阔，石质较稳定的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡。保持其稳定。洞门顶排水沟用来将从仰坡流下来的地表雨水汇集后排走。 (3)翼墙式洞门：当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡起挡土墙的作用。翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。 (4)柱式洞门：当地形较陡，仰坡有下滑的可能，有受地形或地质条件的限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个或4个断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。 (5)台阶式洞门：当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧较高时，为了提高靠山侧仰坡刷坡起坡点，减少仰坡高度，可将端墙顶部改为逐渐升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，这种洞门也能起到一定的美化作用。 (6)斜交式洞门：当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路成斜交的洞口，一般斜交式洞门与衬砌斜口段应整体砌筑。由于斜交式洞门及衬砌斜口段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用这种形式的洞门。 2.1.2 洞门的选择 鉴于本隧道所处地形有边坡，有仰坡，故该隧道洞门进口和出口均采用翼墙式洞门。 2.2 洞门计算以端(隧道口)洞门为例，进行洞门结构的检算。 基本计算数据 隧道进口端围岩级别为V级，由隧道规范可以查出：(1)地层特性γ=18kN/m3 计算摩擦角φ=45o 基底摩擦系数f=0.4 基底控制压应力[σ]=0.3MPa (2) 建筑材料容重和容许压力： 顶帽C20混凝土容重γ1=23kN/m3 端、翼墙水泥砂浆砌片石容重γ2=22kN/m3 100号水泥砂浆砌片石容许压应力[σa]=1.5MPa 100号水泥砂浆砌片石容许压应力[σl]=0.2MPa (3) 检算端墙和翼墙应力、偏心和稳定性要求： 墙身截面压应力σ≤[σa] 墙身截面偏心距e≤0.3b（b为端、翼墙厚度） 基底压力σ≤[σ] 基底偏心ej≤ 滑动稳定性系数Kc≥1.3 倾覆稳定性系数K0≥1.5 2.2.2 洞门各部