隧道工程计算题.doc

计算题【围岩等级确定】参见书本P96-99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42km/s(3)岩体弹性波速度为24km/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=（24/4.2) 2=033 岩体为破碎. 2.岩体的基本质量指标BQ （1）90 Kv+30=90＊033+30=59.7 Rc=62>597 取Rc=597 (2）004Rc+0.4=2.79 Kv =0.33>2.79 取Kv =0.33 （3)BQ=90+3Rc+250 Kv=90+3＊59.7+250＊033=351.63岩体的基本质量分级 由BQ=3516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K3Rc/σmax=62/9.5=6.53岩体应力情况为高应力区由BQ=3516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)=3516-100（0.1+0.3+05)=261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P103-109某隧道内空净宽64m，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=82.1 Kn/m2 ;水平均布压力：e=(0.15～0.3)q =（015～03)x821=(12.3～246) Kn/m22、当埋深H=3m时,H 《,属于浅埋。

垂直均布压力：q= = 20x3= 60 Kn/m2， 侧向压力：e== 20x（3+1/2x8）=686Kn/m2； 3、 埋深H=7m时，〈H <,属于浅埋1.327，==0.577=3537=0.141== 127.54 Kn/m2= 20x7x0141=19.74 Kn/m2=20x4104x0.141=1168 Kn/m2e=（+）/2=（19.74+11.68) /2=1571 Kn/m24．某道路隧道，Ⅲ级围岩,开挖尺寸：高76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 〈 17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 = 0.45 x 2 s —1 γ ω因Bt = 99m 故 i=01ω = 1+ i (Bt — 5) =1+0.1（99 — 5） = 149将s = 3， γ=22 KN/m3，ω＝ 1.49 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/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 ＝ 59 KN/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 =0～9.8 KN/m25．某道路隧道，Ⅳ级围岩，开挖尺寸：高7.7米,宽100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）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 = 77/10.0 = 077 〈 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 = 045 x 2 s —1 γ ω(2分)因Bt = 10.0m 故 i=0.1ω = 1+ i (Bt - 5) =1+0.1（100 - 5) = 1.50（2分)将s = 4, γ=21 KN/m3，ω＝ 1.50 代入上边的垂直围岩压力值计算公式，可得：q ＝ 113.4 KN /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。

8～1350m（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 ＝ 113.4 KN/m2(1分）因围岩为Ⅳ级，则水平均布围岩压力e为：e ＝ （1/6～1/3） q =18.9～378 KN/m2（2分）4．某道路隧道，Ⅲ级围岩,开挖尺寸：高76米，宽99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 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=12.5cm，外轨超高值E=95cm，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-2A计算各点侵限情况表1桩号外侧宽/m内侧宽/mDK23+152.53277DK23+20276DK23+2525452751.解： ，,曲线加宽则：内侧加宽=32。

5cm，外侧加宽=7.5cm.由“隧限—2A”的图3—4—2（教材)所示:隧道起拱线处曲线半径为2.44m则对该隧道，不侵限的条件为:外侧:2.44+75/100=2515m;内侧：244+325/100=2765m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L=309.44m,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:外轨超高值为: 内侧加宽值为:外侧加宽值为：总加宽值为：中线偏移值为:则分段里程：　　与断面：ZH点DK27+948~＋993　　 与 断面： DK27+993~出口DK28+344示意图如下:1 某公路隧道进口30米处围岩是IV级，容重25kN/m3,开挖断面宽度12米,净高为8m，隧道上覆岩体厚度8米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？解：Kpa〉8m属于浅埋隧道。

2 Ⅲ级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重γ＝22KN/m3，计算内摩擦角φ＝320，隧道宽6m，高8m，试确定隧道围岩压力解：Kpa〈26m属于深埋隧道 Kpa=6.5 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:Kpa属于深埋隧道 Kpa=73.44~122.4 Kpa4 沙性土质隧道，埋深h=40m，围岩容重γ＝20KN/m3，内摩擦角φ＝280，隧道宽6m，高8m，试确定围岩压力解：此时令侧压力系数，上覆土体产生围岩压力，则隧道顶部垂直压力： =812KPa 水平压力：=294KPa=351 KPa5. 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. 解：①求自然拱高度；②判断深浅埋分界；③分别按浅或深埋隧道求围岩压力. 　　结果(小数点后四舍五入): KPa埋深3m时,属于浅埋. q==60KPa， e==15.67KPa； 埋深7m时,属于浅埋3.5378=01414=143.67 KPa=19.8KPa=42。

42 KPa埋深15m时，属于深埋82.1KPa，e=(123~246)KPa6一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中,埋深40m，围岩岩石容重γ＝23KN/m3，内摩擦角φ＝360,岩石抗压强度Rb =8Mpa，隧道宽6m，高8m，使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力解:（1）泰沙基理论计算：确定自然平衡拱的半跨: 确定自然平衡拱的宽度：隧道的垂直压力为： KPa水平侧压力为：=82.2 KPa（2）普氏理论计算：确定自然平衡拱的跨度：平衡拱高度为：隧道的垂直压力为：Kpa水平压力 =52.94 Kpa =100.8 Kpa7 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50m，围岩容重γ＝24KN/m3，φ＝360,岩体抗压强度Rb=12Mpa，隧道宽6m，高8m，试确定围岩压力解：岩石坚固性系数=12/10=1.2，压力拱高h为=5.9m隧道顶部垂直压力=24×59=141.6 Kpa=36.76 Kpa=86.6 Kpa5. 一对称等厚平拱,衬砌厚度为50 cm，已知内力如下图示，墙底抗力系数Kd=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角（注:图中1、2、3为截面编号). 5。

解：求墙底中心水平位移：在轴力N作用下： 墙底中心应力由温氏假定：则:墙底中心水平位移＝墙底中心垂直位移＝在弯矩M作用下：墙底边缘应力由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移墙底截面转角 4 已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN，弯矩M=43.5KNm，墙底厚度h=0.6m,围岩抗力系数为150MPa/m.试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角解：运用温氏假定解之 ①, ②， ③墙底中心下沉量=967+4.83=14.5mm墙底转角1．某隧道在开挖过程中用多点位移计对拱顶围岩内部位移进行了量测,不同时刻各点的位移值不同，结果绘于右图试据此图判断拱顶围岩的松。