隧道工程计算题Word文档下载推荐.docx
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(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。
5ﻭ(4)基本质量指标得修正值[BQ]ﻭ[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=351、6-100(0、1+0。
3+0、5)=261。
6
5、岩体得最终定级ﻭ因为修正后得基本质量指标[BQ]=261。
6,所以该岩体得级别确定为IV级、ﻭ
【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处得围岩压力、(来源:
网络)
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、
=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/m2
2、当埋深H=3m时,H《,属于浅埋。
q==20x3= 60Kn/m2,
侧向压力:
e== 20x(3+1/2x8)=6、86Kn/m2;
3、埋深H=7m时,<
H<
属于浅埋、==1.327,==0、577
=3。
537
=0、141
== 127.54Kn/m2
= 20x7x0、141=19.74 Kn/m2
=20x4.104x0.141=11。
68 Kn/m2
e=(+)/2=(19。
74+11.68) /2=15。
71Kn/m2
4、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就是浅埋;
(2)求作用在支护结构上得竖向与水平围岩压力。
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-1 γ ω
因Bt=9。
9m故i=0。
1
ω=1+i (Bt—5)=1+0。
1(9。
9—5)=1。
49
将s =3,γ=22 KN/m3,ω=1.49 代入上边得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、浅埋隧道得分界深度:
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/m2
5.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。
(2)求作用在支护结构上得竖向与水平围岩压力。
Ht/Bt=7、7/10.0=0.77〈1。
7
q=0.45x2s—1 γ ω(2分)
因Bt= 10。
0m 故i=0。
ω=1+i(Bt-5)=1+0、1(10.0- 5)=1。
50(2分)
将s =4,γ=21 KN/m3,ω=1.50 代入上边得垂直围岩压力值计算公式,
q =113。
4 KN /m2(2分)
hq=q/γ=113.4/21=5。
40m(1分)
Hp =(2~2、5)hq=10、8~13.50m(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。
q =113。
4KN/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、9~37。
8 KN/m2(2分)
4.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就是浅埋;
(2)求作用在支护结构上得竖向与水平围岩压力、
5。
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)
(2)求作用在支护结构上得竖向与水平围岩压力、
1、某隧道位于半径R=800m得圆曲线上,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=9。
5cm,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/m
DK23+15
2。
53
2、77
DK23+20
54
2。
76
DK23+25
2、545
2.75
1、解:
,曲线加宽
则:
内侧加宽=32。
5cm,外侧加宽=7。
5cm。
由“隧限—2A”得图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,不侵限得条件为:
外侧:
44+7.5/100=2、515m;
内侧:
2、44+32、5/100=2、765m
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,缓与曲线长Lc=100m得曲线上,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得变化位置、线路中线与隧道中线得关系、
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:
ﻫ与断面:
ZH点DK27+948~+993
与断面:
DK27+993~出口DK28+344
示意图如下:
ﻫ
1、某公路隧道进口30米处围岩就是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就是浅埋?
Kpa
〉8m
属于浅埋隧道。
Ⅲ级围岩中得一直墙型隧道,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。
Kpa
<26m
属于深埋隧道、
Kpa
=6、5Kpa
3、 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。
Kpa
Kpa
=73。
44~122、4Kpa
4。
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。
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 KPa
5、 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处得围岩压力。
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
=0。
1414
=143。
67KPa
=19。
8KPa
=42.42 KPa
埋深15m时,属于深埋、=82、1KPa,e=(12。
3~24、6)KPa
6.一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,使用泰沙基理论与普氏理论确定围岩压力、
(1)泰沙基理论计算:
确定自然平衡拱得半跨:
确定自然平衡拱得宽度:
隧道得垂直压力为:
KPa
水平侧压力为:
=82.2 KPa
(2)普氏理论计算:
确定自然平衡拱得跨度:
平衡拱高度为:
Kpa
水平压力 =52。
94Kpa
=100.8 Kpa
7、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。
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×
9=141.6 Kpa
=36、76Kpa
=86。
6Kpa
一对称等厚平拱,衬砌厚度为50cm,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)、
求墙底中心水平位移:
在轴力N作用下:
ﻫ墙底中心应力
由温氏假定:
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
边缘垂直于墙底面得位移
墙底截面转角
已知作用在衬砌基底面上得轴力N=870KN,弯矩M=43。
5KN。
m,墙底厚度h=0、6m,围岩抗力系数为150MPa/m。
试求墙底中心得下沉量及墙底发生得转角、
4、解:
运用温氏假定解之。
①,
②,
③墙底中心下沉量=9.67+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,不同时刻各点得位移值不同,结果绘于右图。
试据此图判断拱顶围岩得松动范围;
如用锚杆加固,其长度如何确定?
1.解:
由图可见,在距岩面3m处,位移随时间变化不大,围岩得松动范围应该在该处附近。
如用锚杆加固,锚杆长度应该超过围岩松动范围,锚杆长度应采用3、5~4m为宜。
2、某隧道在钢支撑架设时,在同一架钢支撑上安装了三支液压测力计(图a),测得各测力计得压力——时间关系曲线,如图b。
试据此分析该断面得压力特征,并说明加强初期支护时应采取得措施。
图a 图b2、解:
该段地层断面
与断面
明显压力不对称,存在偏压现象;
应在隧道断面
所在侧加强支护,以防止偏压造成得隧道受力不均,使隧道稳定性变差。
3。
已知一座深埋圆形隧道,开挖直径10m,拱顶以上岩层覆盖厚度495m,围岩容重γ=20KN/m3,弹性模量E=104MPa,粘结力C=1、5MPa,围岩内摩擦角φ=300,侧压力系数λ=1,泊松比μ=0、2。
试问:
①开挖后不支护状态下,围岩就是否出现塑性区?
② 如果出现,问塑性区半径就是多少?
③ 假定支护阻力Pi=8.5MPa,问洞室周边位移就是多少?
3。
①,计算出;
ﻫ由,求得
洞周出现塑性区。
ﻫ②由,,
或(教材5—4-13式),得ﻫ③由,,
或
(教材5-4-16式)
得
4.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。
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天后得隧道稳定性。
。
将t=0,代入,得先期位移、
①求第6天施工实测相对位移:
5.(稳定 )ﻫ②位移速度,第6天时(不稳定)ﻫ③位移加速度(稳定)
结论:
隧道不稳定、ﻫ
某铁路隧道,位移时态曲线方程为、若以位移速度小于0.2mm/日为隧道稳定得判断准则,试从位移速度与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?
就是否需要采取加强措施?
5。
①位移速度,令,解得 t=30。
6天≈31天(要31天后才能稳定)
②位移加速度(稳定)ﻫ③隧道稳定,不需要采取加强措施。
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