隧道-工程计算题

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1、计算题【围岩等级确定】参见书本P.96-99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4.2km/s (3)岩体弹性波速度为2.4km/s (4)岩体所处地应力场中与工程主轴垂直的最大主应力σmax=9.5Mpa (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Kv Kv=(Vpm/Vpr)2=(2.4/4.2)2=0.33 岩体为破碎。 2.岩体的基本质量指标BQ (1)90Kv+30=90*0.33+30=59.7 Rc=62

2、>59.7取Rc=59.7 (2)0.04Rc+0.4=2.79 Kv=0.33>2.79取Kv=0.33 (3)BQ=90+3Rc+250Kv=90+3*59.7+250*0.33=351.63.岩体的基本质量分级 由BQ=351.6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=351.6,因此取K1=0.1 (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=0.3 (3)初始应力状态影响修正系数K3 Rc/σmax=62/9.5=6.53 岩体应力情

3、况为高应力区 由BQ=351.6查得高应力初始状态修正系数K3=0.5 (4)基本质量指标的修正值[BQ] [BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=351.6-100(0.1+0.3+0.5)=261.6 5.岩体的最终定级 因为修正后的基本质量指标[BQ]=261.6,所以该岩体的级别确定为IV级。 【围岩压力计算】参见书本P.103-109某隧道内空净宽6.4m,净高8m,Ⅳ级围岩。已知:围岩容重γ=20KN/m3,围岩似摩擦角φ=530,摩擦角θ=300,试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。(来源:网络)解:坍塌高度:h=x==垂直均布

4、压力:Kn/m2荷载等效高度:浅埋隧道分界深度:1、当埋深H=15m时,》,属于深埋。垂直均布压力:=20x4.104=82.1Kn/m2;水平均布压力:e=(0.15~0.3)q=(0.15~0.3)x82.1=(12.3~24.6)Kn/m22、当埋深H=3m时,H《,属于浅埋。垂直均布压力:q==20x3=60Kn/m2,侧向压力:e==20x(3+1/2x8)=6.86Kn/m2;3、埋深H=7m时,

5、0x4.104x0.141=11.68Kn/m2e=(+)/2=(19.74+11.68)/2=15.71Kn/m24.某道路隧道,Ⅲ级围岩,开挖尺寸:高7.6米,宽9.9米,矿山法施工,γ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=7.6/9.9=0.77<1.7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=0.45x2s-1γω因Bt=9.9m故i=0.1ω=1+i(Bt-5)=1+0.1(9.9-5)=1.49将s=

6、3,γ=22KN/m3,ω=1.49代入上边的垂直围岩压力值计算公式,可得:q=59KN/m2(2分)等效荷载高度:hq=q/γ=59/22=2.68m深、浅埋隧道的分界深度:Hp=(2~2.5)hq=5.36~6.70m(2分)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=59KN/m2(1分)因围岩为Ⅲ级,则水平均布围岩压力e为:e=(0~1/6)q=0~9.8KN/m25.某道路隧道,Ⅳ级围岩,开挖尺寸:高7.7米,宽10.0米,矿山法施工,γ为21KN/m3,埋深15米。(1)判断该隧道属深埋还是浅埋;(2)

7、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=7.7/10.0=0.77<1.7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=0.45x2s-1γω(2分)因Bt=10.0m故i=0.1ω=1+i(Bt-5)=1+0.1(10.0-5)=1.50(2分)将s=4,γ=21KN/m3,ω=1.50代入上边的垂直围岩压力值计算公式,可得:q=113.4KN/m2(2分)等效荷载高度:hq=q/γ=113.4/21=5.40m(1分)深、浅埋隧道的分界深度:Hp=(2~2.5)hq=10.8~13

8、.50m(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。

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