地下工程课设

一、设计概况

隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道

随着我国铁路的高速发展，对铁路线形要求更加严格，造成了铁路隧道数量日益增多，有些铁路工程的隧线比甚至超过50％，受铁路线位影响，一些隧道基底的地质条件比较差。此外，根据隧道“早进晚出、保护环境”的原则，隧道明洞应尽可能加长，这就增加了隧道存在软弱地基的几率。在隧道设计过程中，我们经常需要处理一些隧道基底的软弱地层(如黏土层)，以提高隧道基底地层承载力，满足隧道衬砌设计要求。

相关工程地质概况

某山岭双线隧道的拱顶埋深为40m，隧道围岩级别为V级，围岩重度为

26kN/m3，围岩的内摩擦角φ=56º，似摩擦角φ*=66º，围岩侧压力系数取为0.35。

二、结构设计

2.1根据给定的隧道埋深判断结构深、浅埋

因为拱顶埋深为40m，远大于天然拱的高度，所以隧道为深埋。

2.2 结构断面形式

2.3结构内力的计算

该围岩松散、破碎，采用普式理论计算，基于天然拱概念的围岩压力理论，即围岩的垂直均布压力为

q=rh

h=b/f

式中b为天然拱的半跨度，f为普氏提出的岩石坚固性系数.

因而b=b t+h t tan(45°－Φ/2)=3.4+9.18tan(45°－56°/2)=6.2066m

f=tanø=tan66°=2.246

天然拱的高度h=b/f=6.2066÷2.246=2.74634m

可求得围岩的垂直均布压力q= rh=26×2.7634=71.8484kN/m

洞顶围岩的侧向压力e1= rh tan2(45°－Φ/2)

= 26×2.7634×tan2(45°－56°/2)

=6.7158kN/m

洞底围岩的侧向压力e2= r（h+h2）tan2(45°－Φ/2)

=26×（2.7634+9.18）tan2(45°－56°/2)

=29.0254 kN/m

2.4程序运用

采用Midas程序计算结构内力并绘制结构内力图（弯矩图、轴力图和剪力图），步骤如下图

结构内力图

剪力图

弯矩图

轴力图