隧道工程计算题

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1、计算题岩等级确定】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

2、=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/o max=62/=岩体应力情况为高应力区由0=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

3、=53。，摩擦 角9=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 xw = 0.45 x 8 x 1.14 = 4.104m垂直均布压力：q = 0.45 x 24-1 xy xw = 0.45 x 8x 20x 1.14 = 82.08 Kn/m2q 82.08荷载等效高度：h =纟=匚厂=4.104mq y 20浅埋隧道分界深度： H = (2 2.5)h = (2 2.5)x 4.104 =(8.208 10.26)mqq1、当埋深H=15m时，HH ，属于深埋。q垂直均布压

4、力： q =yh= Kn/m2；水平均布压力：e=()q二()二Kn/m22、当埋深H=3m时，Hh ,属于浅埋。q垂直均布压力：q=Y H = 20x3= 60 Kn/m2,1侧向压力：e=丫(H +)32(450 -2Ht=20x(3+l/2x8) tan2(45o - 53)二m2；23、埋深 H=7m 时，h H H，属于浅埋。tan d = tan53o =， tan 0 = tan30o = q q 0(tan2 6 +1) tan 6 tan 卩=tan 6 +o00 tan 6 - tan 0*0tan P - tan 6九= f0彳二tan P1 + tan P (tan 6

5、 一 tan 0 + tan 6 tan 000q =YH (1 -H、_)=20x7x(1 -) -B6.4Kn/m2e =YH九=Kn/m21e = yhX Kn/m22e=(e + e )/2=+ /2= Kn/m2124.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。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 因Bt = 故i=3 = 1+ i (Bt - 5)

6、 =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：h = q/Y =59/22=q深、浅埋隧道的分界深度：Hp = （2h=（2分）q因隧道埋深为10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 = 59 KN/m2 （1 分）因围岩为III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，丫为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

7、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：h = q/Y =21= （1分）q深、浅埋隧道的分界深度：Hp = （2h=（2分）q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。KN/m2 （1 分）因围岩为W级，则水平均布围岩

8、压力e为：e = (1/61/3) q 二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，W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=，外轨超高值E=，隧道竣工后，测得DK23+15、

9、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桩外侧宽/m内侧宽/mDK23+15DK23+20DK23+251.解：E 二 9.5cm 15cm , d = （W 一 W ）/2 = 12.5cm，曲线加宽W = W + W = 40cm1 2 3 1 2贝y：内侧加宽W=，外侧加宽w 2=o 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。贝对该隧道，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、DK2

10、3+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L=，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 = 0.76 x = 10.94cm 8m qq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=32。，隧 道宽6m,高8m，试确定隧道围岩压力。解：o = 1

11、+ 0.1(6 5) = 1.1q = 0.45x23-1 xy xo = 0.45x4x22x 1.1 = 43.56KpaH = (2 2.5)h = (2 2.5)x2 =(4 5) m R , 洞周出现塑性区。 cb1 + sin 91 - sin 9厂2(g - lb + 2RR0(g+ 1)R “b或 Rp 二 R0(1 - sin Q)yH + C cot QcC cotQ1sinQ2sinQ(教材5-4-13 式)，得 Rp = 7.78m由由二1, P0 化,或U0-C cotQ2 sin Q1-sinQ-1-PiR )pR0 72 sin Q1-sinQR2教材 5-4-1

12、6 式）得 u = 0.022mo4. 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弘住+ 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=o,代入u = 20 +13ln（t + 1），得先期位移uo 二 20mm。求第6天施工实测相对位移:5. u = u + u* = 20 + 64 = 84mm 1.0mm / d（不稳定）137-位移加速度U=吋 0 （稳定）8. 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 + 6.321n（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:6.32位移速度u =，令u = 0.2，解得七=天31天（要31天后才能稳定）1 +1位移加速度u = ?163吕 0 (稳定)(1 + t )2隧道稳定，不需要采取加强措施。