隧道课设

《隧道工程》课程设计一、课程设计任务书（一）设计题目《成都至泸州高速公路二峨山隧道工程衬砌结构计算》（二）提供资料1、《成都至泸州高速公路二峨山隧道工程地质勘察报告》2、成都至泸州高速公路二峨山隧道平面布置图3、成都至泸州高速公路二峨山隧道剖面（三）设计内容⑴隧道围岩地质分级⑵确定围岩物理力学参数⑶确定隧道建筑限界尺寸⑷确定隧道内轮廓尺寸⑸计算隧道围岩压力⑹衬砌结构的设计⑺计算衬砌结构的内力⑻衬砌结构的配筋计算（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。

⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。

⑶成果内容①详细的计算过程；②必要的计算说明；③计算成果图表（围岩分级表、围岩参数表、建筑限界尺寸图、隧道内轮廓尺寸图、隧道围岩压力计算成果示意图、复合衬砌支护参数图、衬砌结构计算成果图、配筋计算成果表）（五）个人任务学号洞段车道设计时速40人 5 4 2课程设计计算书（一）隧道围岩地质分级划分隧道围岩级别划分依据《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）中的3.6节《围岩分级》中各项规定进行划分。

结合《隧道地质勘察报告》中的地层岩性的描述、岩石物理力学性质、结构面特征、洞室埋藏深度、水文地质条件、不良地质现象、施工方法等因素综合分析确定。

工作步骤隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，按以下顺序进行：⑴根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级。

围岩分级中岩石坚硬程度、岩体完整程度两个基本因素的定性划分和定量指标及其对应关系应符合下列规定：⑴岩石坚硬程度可按JTG D70－2004表3.6.2-1定性划分。

通过阅读《二峨山隧道报告》，根据其分析发现岩体类型可分为以砂岩为主的软岩～较软岩和以泥岩为主的极软岩～软岩二类；再根据岩石物理力学实验发现岩石状态都为“弱风化”。

按JTG D70－2004表3.6.2-1定性判断出岩石属于“级软岩~较软岩”。

⑵岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度Rc表达。

围岩基本质量指标BQ应根据分级因素的定量指标R C值和K V值按下式计算：BQ=90+3R C+250K V式中：BQ——围岩基本质量指标；R C——岩石单轴饱和抗压强度；K V——岩体完整性系数，采用弹性波速探测值。

式中：p m v为岩体弹性纵波波速；p v为岩石弹性纵波波速；使用以上公式时应遵守下列限制条件：①当R C＞90 K V时，应以R C=90K V+30和K V代入计算BQ值；②当K V＞0.04R C+0.4时，应以K V=0.04R C+0.4和R C代入计算BQ值。

根据《二峨山隧道报告》中的“岩土基本质量分级表”，得出4组Kv~Rb值，计算对应的岩体基本质量指标BQ值，综合进行分级。

岩体基本质量分级表（附表1）地层代号地层岩性岩石基本质量定性特征岩体基本质量指标岩体基本质量分级饱和单轴抗压强度Rb(MPa)坚硬程度岩体完整程度岩体完整性指标Kv基本质量指标修正值(BQ)J 2S 砂岩弱风化12.1 较软岩较完整0.73 泥岩 1.8 软岩较完整0.70J3S砂岩11.2 较软岩较完整0.74泥岩9.5极软岩较完整0.70我的分组情况是第一组，即K37+350～K37+460进口洞段，据此计算BQ值。

（Rc和Kv取泥岩和砂岩的平均值计算）表1 岩体基本质量指标BQ计算值表饱和单轴抗压强度Rc(MPa) 岩体完整性指标Kv岩体基本质量指标BQ7.0 0.72>0.68281经计算BQ的值为281，根据JTG D70－2004表3.6.5可以初步判断围岩等级为Ⅳ级。

⑵对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级的基础上考虑修正因素的影响，修正岩体基本质量指标值。

围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标BQ进行修正：①有地下水；确定K1：根据地质报告“隧址区地下水以基岩裂隙水为主，富水性较差，地下水贫乏，开挖后隧道出水形式以线状和滴状渗水为主，围岩富水性弱，产生突水的可能性小，隧址区地下水对砼无侵蚀性”，对应表A.0.2-1可以判断出“出水状态”为“潮湿或点滴状出水”。

IV级对应的K1为0.25。

②根据K线二峨山隧道平面图,“结构面产状与其洞轴线的组合关系”判断为其它组合，即K2取值为0.3；③根据地质报告，发现不存在高应力，可以判定不用考虑K3。

围岩基本质量指标修正值［BQ］可按下式计算：［BQ］= BQ –100（K1+ K2+ K2）式中：［BQ］——围岩基本质量指标修正值；K1——地下水影响修正系数；K2——主要软弱结构面产状影响修正系数。

K3——初始应力状态影响修正系数。

K1、K2、K3按JTG D70－2004附录A中表A.0.2-1、表A.0.2-2、表A.0.2-3确定，围岩极高及高初始应力状态的评估，可按附录A中表A.0.3规定进行。

表2：围岩基本质量指标修正值［BQ］基本质量指标修正值(BQ) 地下水影响修正系数K1主要软弱结构面产状影响修正系数K2初始应力状态影响修正系数K3围岩基本质量指标修正值［BQ］281 0.25 0.3 0 226⑶按修正后的岩体基本质量指标［BQ］，结合岩体的定性特征综合评判，按JTG D70－2004表3.6.5确定围岩的详细分级。

根据计算结果，可以最终判定围岩级别为V级，与地质报告的结论相符。

隧道围岩分级标准表（附表2）围岩级别围岩或土体主要定性特征围岩基本质量指标修正值［BQ］开挖后的稳定状态Ⅰ坚硬岩，岩体完整，受构造影响轻微，巨整体状或巨厚层状结＞550围岩稳定，无坍塌。

构，节理不发育，层间结合良好。

Ⅱ坚硬岩，岩体较完整，块状或层状结构，层间结合一般。

较坚硬岩，岩体较完整，块状整体结构，层间结合一般。

550～451暴露时间长，可能产生局部小坍塌。

Ⅲ坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构，层间结合一般。

较坚硬岩或较软硬岩，岩体较完整，块状体或中厚层结构，层间结合一般。

450～351开挖后喷护处理。

Ⅳ坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；较坚硬岩，岩体较破碎～破碎，镶嵌碎裂结构，块状体或中厚层结构。

较软岩或较软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整～较破碎，中薄层状结构。

350～251开挖后无支护，易产生顶部小块坍塌和侧壁失稳，应及时支护。

略具压缩的粘土或砂土，一般钙铁质胶结的碎石、卵石、大块石及Q2、Q1黄土。

Ⅴ较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构。

≤250开挖后易坍塌，应立即支护和衬砌。

裂隙杂乱或全～强风化壳；一般第四系的半干硬～硬塑状粘性土及Q4、Q3黄土，呈松软结构；稍湿至潮湿的碎石土、卵石土、圆砾土，呈松散结构。

Ⅵ软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂、软土。

开挖后极易坍塌变形。

（二）确定围岩物理力学参数按照围岩级别IV~V级，根据JTG D70－2004附录A中A.0.4的表A.0.4-1表选取各级围岩的物理力学参数。

围岩级别重度弹性抗力系数变形模量泊松比内摩擦角粘聚力计算摩擦角Ⅰ26~28 1800~2800 >33 <0.2 >60 >2.1 >78 Ⅱ25~27 1200~1800 20~33 0.2~0.25 50~60 1.5~2.1 70~78 Ⅲ23~25 500~1200 6~20 0.25~0.3 39~50 0.7~1.5 60~70 Ⅳ20~23 200~500 1.3~6 0.3~0.35 27~39 0.2~0.7 50~60 Ⅴ17~20 100~200 1~2 0.35~0.45 20~27 0.05~0.2 40~50 Ⅵ15~17 <100 <1 0.4~0. 5 <20 <0.2 30~40（三）确定隧道建筑限界尺寸由任务书中给定的隧道长度2360m、公路等级—高速公路、行车道—三车道加紧急停车带、设计车速120km/h、人行道与检修道的设置等设计基础信息，根据JTG D70－2004中的4.4节《隧道横断面设计》与JTG B01－2003公路工程技术标准中2.0.7公路建筑界限中对隧道工程的规定以及7.0.2与7.0.3中的各项规定进行划定。

各项定值如下：1、建筑限界高度——隧道为高速公路，取5.0m，即H=5m；2、检修道宽度——高速公路、一级公路的隧道应在两侧设置检修道，其宽度等于或大于0.75m；在根据设计速度120km/h时，两侧检修道宽度均不宜小于1.0m。

综合判定左、右检修道宽度都为1米，即J=1m；3、余宽——当设置检修道或人行道时，不设余宽，即C=0m；4、高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。

其它等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。

检修道或人行道宜双向设置；检修道或人行道宽度按照表4.4.1规定选定，检修道或人行道的高度可按20~80cm取值，并综合考虑一下因素；①、检修人员步行时的安全；②紧急情况时，驾乘人员拿消防设备方便；③满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求；根据时速120km/h，检修道高度（步高）定位70cm，即h=70cm。

5、隧道内路侧边沟应结合检修道、侧向宽度、余宽等布置，其宽度应小于侧向宽度，并布置于车道两侧。

6、隧道长度分类——根据L=2360m，隧道属于长隧道；隧道长度分类7、公路隧道（含紧急停车带）建筑限界尺寸—建筑限界高度；—行车道宽度；—左侧向宽度；—右侧向宽度；—余宽；—检修道宽度；—人行道宽度；—检修道或人行道的高度；—建筑限界左顶角宽度，；—建筑限界右顶角宽度，当时，，当时；长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带，紧急停车带应取 3.5m，长度取40m；注：①三车道隧道除增加车道数外，其它宽度同表，增加车道的宽度不得小于3.5m。

②连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设50cm（120km/h与100km/h时）或25cm（80km/h与60km/h时）的余宽。

③设计速度120km/h时，两侧检修道宽度均不宜小于1.0m；设计速度100km/h时，右侧检修道宽度不宜小于1.0m综合定值为：H=5m ; W=3.75×3=11.25m ; J=1m ; h=0.7m ; L L=0.75m ; L R=1.25m ；E L=E R=1m。

（四）确定隧道内轮廓尺寸按照已经确定的公路隧道建筑限界尺寸，根据JTG D70－2004中附录B 中关于三车道（标准断面与紧急停车带断面）的内轮廓尺寸规定。

两车道、三车道的隧道内轮廓标准断面形式由：拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。