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1、隧道工程课程设计姓 名：专业班级：学 号：指导老师：一目录第一章工程概况11.1隧道概况11.2工程地质及水文地质11.2.1工程地质11.2.2 水文地质 1第二章 隧道深浅埋判定及围岩压力的计算22.1深浅埋隧道的判定原则22.2围岩压力的计算方法22.3 W级围岩计算32.3.1 W级围岩深浅埋的判定32.3.2 W级围岩压力的计算42.4 V级围岩的计算42.4.1 V级围岩深浅埋判定42.4.2 V级围岩压力的计算4第三章 衬砌内力计算与检算53.1 Ansys的加载求解过程53.2衬砌结构强度检算原理53.3 IV级围岩衬砌内力计算与强度检算63.4 V级围岩衬砌内力计算与强度检算
2、9第四章 衬砌截面配筋计算194.1截面配筋原理194.2 IV级围岩配筋计算194.3 V级围岩配筋计算204.3.1断面1的配筋计算204.3.2断面2的配筋计算21第一章工程概况1.1隧道概况太中银铁路为客货共线的双线铁路。线路上一共建有22座隧道，其中王家庄2号隧 道位于王家庄东侧，隧道进口地势较陡，此处岩石裸露，进口前方为一冲沟，冲沟内有水， 地势狭窄。出口坡度陡，为黄土覆盖，并有大量植被，出口前方为一冲沟，沟内地势平缓， 沟内经过开采，原有地形已改变。隧道进口里程DK194+082，出口里程DK194+450，全 长368m。隧道位于半径为5000m曲线上，隧道内坡度为7.5%。的
3、下坡，最大埋深61.08m。 隧道进出线间距4.49m，DK194+340至出口线间距为4.40m。1.2工程地质及水文地质1.2.1工程地质(1) 隧道洞身通过的地层为第四系中更新统洪积层老黄土，奥陶系下统灰白色石灰岩。地层描述如下：老黄土：稍湿、坚硬状态，具垂直节理；奥陶系下统灰白色石灰岩：强风化弱风化，节理发育，岩层产状195N15。(2) 分布里程、围岩分级及岩土施工工程分级分布里程围岩分级DK194+082DK194+299VDK194+299-DK194+400WDK194+400DK194+450W(3) 土壤最大冻结深度：1.04m。(4) 地震动峰值加速度0.05g，地震基本
4、烈度VI度。岩性岩土施工 工程分级老黄土III石灰岩W2V1.2.2水文地质隧道洞体内土石界面有地下水。第二章 隧道深浅埋判定及围岩压力的计算2.1深浅埋隧道的判定原则深、浅埋隧道分界深度至少应大于坍方的平均高度且有一定余量。根据经验，这个深度通常为22.5倍的坍方平均高度值，即：H =(2 2.5式中，H 深浅埋隧道分界的深度； “h等效荷载高度值系数22.5在松软的围岩中取高限，在较坚硬围岩中取低限。当隧道覆盖层厚度h 七时为超浅埋，七 h H,时为深埋。2.2围岩压力的计算方法(1) 当隧道埋深h小于或等于等效荷载高度hq (即h h)时，为超浅埋隧道，围岩压 力按全土柱计算。围岩垂直均
5、布压力为：q = rh 式中，r围岩容重，见表2-1；h一隧道埋置深度。围岩水平均布压力。按朗金公式计算(1)(* )e =q + rHtan245。-KI 2 JI 2 J表2-1围岩压力相关计算参数围岩级别容重r(kN/m3)弹性反力系数K (MPa/m)岩体两侧摩擦系角0(。)计算摩擦角60( )IV2023200500(0.70.9 )虬5060V1720100200(0.50.7 )604050(2)当隧道埋深h大于等效荷载高度hq且小于深浅埋分界深度(h h H)时，为深埋隧道，围岩压 力按自然拱内岩体重量计算：”单线铁路隧道按概率极限状态设计时的垂直压力为：q = rh = 0.
6、41x1.79s x r单线、双线及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压力为：q = rh = 0.45 x 2s -1 x rw式中，hq一等效荷载高度值；qs一围岩级别，如级围岩s=3；r一围岩的容重w 一宽度影响系数，其值为：w = 1 + i(B - 5)其中，B一坑道宽度；iB每增加1m时，围岩压力的增减率(以B=5m为基准)，B5m 时，取 i=0.1。围岩的水平均布压力。按表2-2计算求得。表2-2围岩水平均布压力围岩级别IIIIIIIVVVI水平均布压力0 H = 16.60m， 故处于 pw级围岩的隧道均为深埋隧道。2.3.2 IV级围岩压力的计算根据铁路隧道设计规范推荐的方法
7、：垂直均布松动压力：q = rh = 22 x 0.45 x 23 x 1 + 0.1x(13.44-5= 146.05S / m 2水平均布松动压力：e = 0.2q = 0.2 x 146.05 = 29.21kN / m 22.4 V级围岩的计算2.4.1 V级围岩深浅埋判定隧道开挖最大轮廓尺寸：B=13.84m，H =12.42m等效荷载高度：h = 0.45x2.-1 x w = 0.45 x 24 x1 + 0.1x63.84-5=13.56m q深浅埋分界深度：H =(2 - 2.5=(27.12 - 33.9)m由于围岩为V级，岩体软弱破就、节理发育、强-弱风化且含地下水，故取
8、H = 33.9m。由隧道纵断面图知，处于V级围岩的隧道最小埋深0m ,最大埋深 h = 32.83m H广33.9m，故V级围岩中的隧道可分为超浅埋和一般浅埋隧道。2.4.2 V级围岩压力的计算(1)对于埋深hh的超浅埋隧道，衬砌统一按超浅埋段隧道的最大埋深 h = h = 13.56m处的围岩压力进行设计和检算。q超浅埋隧道垂直松动压力按全土柱计算：垂直均布松动压力：q = rh = 18 x 13.56 = 244.08kN / m2水平松动压力：隧道顶部e = q tan2r 8 0450 -=244.08 x tan 2、450)450 1k 2 72k妇)=41.88kN / m
9、2隧道底部e2 =(q + rH )tan/x tan2 4502 45-?V 2 7k(2)对于埋深h h + 15.444（e / h）且a 1.000表3-1 混凝土何砌体结构的强度安全系数K圬工种类混凝土砌体何载组合主要何载主要荷+附加荷载主要何载主要荷+附加荷载破坏混凝土或砌体达 到抗压极限强度2.42.02.72.3原因混凝土达到抗拉 极限强度3.63.0一一表3-2混凝土的极限强度（Mpa）强度种类符号混凝土强度等级C15C20C25C30C40C50抗 压Ra12.015.519.022.529.536.5弯曲抗压Rw15.019.424.228.136.945.6抗 拉R11.41.72.02.22
