隧道工程计算题

隧道工程计算题SANY 标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#计算题【围岩等级确定】参见书本例题：某公路隧道初步设计资料如下(1) 岩石饱和抗压极限强度为62MPa(2) 岩石弹性波速度为s(3) 岩体弹性波速度为s(4) 岩体所处地应力场中与工程主轴垂直的最大主应力。max=(5) 岩体中主要结构面倾角20，岩体处于潮湿状态求该围岩类别为(来源：隧道工程课件例题)解：1.岩体的完整性系数KvKv=(Vpm/Vpr)2= 2=岩体为破碎。2. 岩体的基本质量指标BQ(1) 90 Kv+30=90*+30=Rc=62 取 Rc=(2) +=Kv = 取 Kv =(3) BQ=90+3Rc+250 Kv=90+3*+250*=3. 岩体的基本质量分级由BQ=可初步确定岩体基本质量分级为III级4. 基本质量指标的修正(1) 地下水影响修正系数K1岩体处于潮湿状态，BQ=,因此取K1=(2) 主要软弱面结构面产状修正系数K2 因为主要软弱结构面倾角为20，故取K2=(3) 初始应力状态影响修正系数K3Rc/。max=62/=岩体应力情况为高应力区由BQ=查得高应力初始状态修正系数K3=(4) 基本质量指标的修正值BQBQ=BQ-100(K1+K2+K3)=+=5. 岩体的最终定级因为修正后的基本质量指标BQ=,所以该岩体的级别确定为IV级。【围岩压力计算】参见书本某隧道内空净宽，净高8m,W级围岩。已知：围岩容重Y=20KN/m3，围岩似摩擦角祖=53o,摩擦角0 =300,试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。(来源：网络)解：w = 1 + 0.1(6.4 5) = 1.14坍塌高度：h= 0.45 x 2s-1 x w = 0.45 x 8 x 1.14 = 4.104m垂直均布压力：q = 0.45 x 24-1xyxw = 0.45 x 8x 20x 1.14 = 82.08 Kn/m2q 8208荷载等效高度：q=q=w=4.10饥 浅埋隧道分界深度：H = (22.5)h = (2 2.5)x 4.104 = (8.208 10.26) m1、当埋深H=15m时，HH q,属于深埋。垂直均布压力：q = Yh = Kn/m2 ；水平均布压力：e=()q =()=Kn/m22、当埋深H=3m时，H七,属于浅埋。垂直均布压力：q=Y H = 20x3= 60 Kn/m2，侧向压力：e=Y (H +12H53、20x(3+1/2x8) tan2(45。一) =m2；23、埋深 H=7m 时，hqH H q，属于浅埋。tan 0 = tan53 =，tan 9 = tan 30 =tan P - tan tan P= tan + 面2 *。+ 1)、 0 Y tan - tan 9X= 一忒:一7一0一:一一洞= tan P11 + tan P (tan - tan 9 + tan tan 9Kn/m2Hk tan97x0.141x0.577、q =YH (1 - -) = 20x7x(l 6)= e =yHk = = Kn/m21e =yhk = Kn/m22e= ( e1 + e2 ) /2=+ /2= Kn/m24. 某道路隧道，III级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，丫为22KN/m3,埋深10 米。(1) 判断该隧道属深埋还是浅埋；(2) 求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。答：坑道高度与跨度之比为：Ht/Bt = 且为矿山法施工，先假设隧道为深埋隧道，则垂直围岩压力值可按如下公式计算：q = x 2 s -i y 3因Bt = 故i=3 = 1+ i (Bt - 5) =1+ - 5)=将s = 3, y =22 KN/m3，3= 代入上边的垂直围岩压力值计算公式，可得：q = 59 KN /m2 (2 分)等效荷载高度：hq= q/Y =59/22=深、浅埋隧道的分界深度：Hp = (2=(2分)因隧道埋深为10米，大于Hp，故本隧田为深埋隧道，垂直围岩压力即为以上计算值。q = 59 KN/m2 (1 分)因围岩为I级，则水平均布围岩压力e为：e = (01/6) q =0KN/m25. 某道路隧道，W级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，Y%21KN/m3,埋深15 米。(1) 判断该隧道属深埋还是浅埋；(2) 求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。答：坑道高度与跨度之比为：Ht/Bt = 且为矿山法施工，先假设隧道为深埋隧道，则垂直围岩压力值可按如下公式计算：q = x 2 s -1 y 3(2 分)因Bt = 故i=3 = 1+ i (Bt - 5) =1+ - 5) = (2 分)将s = 4, Y =21 KN/m3，3= 代入上边的垂直围岩压力值计算公式，可得：q = KN /m2 （2 分）等效荷载高度：hq= q/ Y =21= （1分）深、浅埋隧道的分界深度：Hp = （2=（2分）因隧道埋深为15米，大于Hp,故本隧道为深埋隧道，垂直围岩压力即为以上计算值。q = KN/m2 （1 分）因围岩为W级，则水平均布围岩压力e为：e = （1/61/3） q =KN/m2 （2 分）4. 某道路隧道，111级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，丫为22KN/m3,埋深 10 米。（1）判断该隧道属深埋还是浅埋；（2）求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。5. 某道路隧道，*级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，丫为21KN/m3,埋深 15 米。（12 分）（1）判断该隧道属深埋还是浅埋；（2）求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。计算题1、某隧道位于半径R=800m的圆曲线上，通过三级围岩地段，设计为直墙式衬 砌，曲线加宽40cm，中线偏移值d二，外轨超高值E二，隧道竣工后，测得 DK23+15、DK23+20、DK23+25各起拱线处内外侧宽值如表1所示，试按隧限一 2A计算各点侵限情况。表1桩号外侧宽 /m内侧宽 /mDK23+1 5DK23+2 0DK23+2 51. 解：E = 9.5cm 15cm，d = (W -W )/2 = 12.5cm，曲线加宽W = W + W = 40cm则：内侧加宽w，外侧加宽w 2=。由“隧限一2A”的图3-4-2 （教材）所示：隧道起拱线处曲线半径为。则对该隧道，不侵限的条件为：外侧：+100=；内侧：+100=因此：DK23+15、DK23+20、DK23+25 外侧都不侵限；DK23+15内侧不侵限，DK23+20、DK23+25内侧侵限。2、某单线铁路隧道位于圆曲线半径R=1000m，缓和曲线长Lc=100m的曲线上， 曲线全长1二，隧道进口桩号DK27+844，出口 DK28+344，ZH点桩号DK27+958, 设计最高行车速度为120km/h。试计算隧道加宽值W,中线偏移值d,并绘图说明隧道断面的变化位置、线路中 线和隧道中线的关系。2. 解:V 21202外轨超高值为：E = 0.76 X 二=0.76 X= 10.94cm 8m属于浅埋隧道。2. Ill级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重Y=22KN/m3，计算内摩擦角6=32。，隧道宽6m，高8m，试确定隧道围岩压力。解：o = 1 + 0.1(6 5) = 1.1q = 0.45 x 23-1 xy xo = 0.45 x 4 x 22 x 1.1 = 43.56 Kpa43.5622=2.0mH = (2 2.5)h = (2 2.5) x 2 = (4 5) m R , 洞周出现塑性区。由52，R = R1 一 sin 2 p 0m .义朋 + C COt8 或 R = R (1 - sin 8) e-C cot 82G 一 *K4+1 玄b1-sin。2sin8 (教材 5-4-13 式)，得 Rp = 7.78m-i_U+ 2 R &P =b =yH , G = E/2(1 + r)u =二 b 二二 p 2Gr z 2Gr &-1或 U0 =等。- C cot 82 sin 81-sin 82 sin 81-sin 8R2rp (教材 5-4-16 式) 0得 u = 0.022m04. 某公路隧道，对量测数据进行回归分析后，知位移时态曲线方程为”=20 +1辿。+ 1）。已知隧道极限相对位移值为144mm，开挖6天后洞周实测相对位移 值为64mm。试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖6天后的隧道稳定性。.解：将 t=0，代入u = 20 + 13ln（t +1），得先期位移u0 = 20mm。 求第6天施工实测相对位移：5. u = u + u* = 20 + 64 = 84mm 1.0mm / d1 +11 +1 1 + 6（不稳定）- .-13 八7. 位移加速度u =V 0 （稳定）（1 +1 ）28. 结论：隧道不稳定。9.5.某铁路隧道，位移时态曲线方程为u = 12 + 6.32ln（1 +1）。若以位移速度小于日为 隧道稳定的判断准则，试从位移速度和位移加速度这两方面判断隧道能否稳定需要多长时 间才能稳定是否需要采取加强措施5. 解： 位移速度W = 632，令u= 0.2，解得七二天31天（要31天后才能稳定）1 +16.32 位移加速度W = 一 V 0 （稳定）（1 + t ）2 隧道稳定，不需要采取加强措施。