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1、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 =
2、(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
3、】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
4、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
5、 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:
6、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1
7、5 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
8、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
9、,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
10、+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
11、=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 26m属于深埋隧道。q = 0.45x23-1 xy xo = 0.45x4x22x 1.1 = 43.56 Kpae = 0.15q = Kpa3. 某隧道埋深为30m,围岩为V级,净宽为12m,净高为10m,围岩天然容重 20KN/m3,试计算该隧道围岩压力。解:o = 1 + 0.1(1
12、2 - 5) = 1.7q = 0.45 x 25-1 xy xo = 0.45 x 16 x 20 x 1.7 = 244.8 Kpa7 q 244.8h = = 20 = 12.24mH = (2 2.5)h = (2 2.5) x 12.24 = (24.5 30.6) m属于深埋隧道。q = 0.45 x 25-1 xy xo = 0.45 x 16 x 20 x 1.7 = 244.8 Kpae = (0.3 0.5) q = (0.3 0.5) x 244.8 = Kpa4. 沙性土质隧道,埋深h=40m,围岩容重Y=20KN/m3,内摩擦角6=28。,隧 道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解:此时令侧压力系数X = 1,上覆土体产生围岩压力,则隧道顶部垂直压力:Pv =七 二 6 + 8 tan(450 半)=812KPa水平压力:280匕=812tan2(45 )=294KPa“ 280 Te = (812 + 20 x 8) tan 2 (45-