浅埋隧道衬砌结构内力与跨度的关系
隧洞衬砌厚度对其内力的影响
隧洞衬砌厚度对其内力的影响摘要：本文运用动力时程反应分析方法，利用FLAC3D对隧洞衬砌厚度对其衬砌内力的影响进行分析。
在对隧洞进行动力响应分析时，采用动力的透射边界。
地震波选取运行安全地震震动，并绘制衬砌内力包络图。
得出隧洞衬砌内力随衬砌厚度变化的一般规律。
关键词：隧洞；动力响应分析；内力；包络图1引言随着经济的不断发展，对地下空间的开发和利用将进入新的阶段，使21世纪成为隧道和地下工程开发的世纪[1]。
由于地下结构在地震过程中的动态反应与地面结构有很大区别[2-5]，不能完全用地面结构分析方法来分析地下结构及其破坏所造成的灾害后果严重[6]，使得地下结构在地震中的动力反应问题成为各国学者研究的重点方向之一。
隧洞的衬砌在整个隧洞结构中具有重要的作用，衬砌性能的优良与否关系到整个隧洞结构。
本文利用大型有限差分软件FLAC3D对隧洞衬砌厚度对结构内力的影响进行了讨论。
给出了衬砌内力包络图，得出隧洞衬砌内力随双洞间距变化的一般规律。
2 计算模型及其参数2.1边界条件的设置根据波动理论，当地震波遇到不同介质界面时将产生折射和反射，并与频率相接近的波相互干涉。
为准确模拟实际场地中地震波的传播过程，消除地震波在人为设置的模型边界上的反射效应，在FLAC3D中可设置粘性边界[7]，吸收或消耗传往边界外的波动能量，能比较真实地反映地震波的传播过程。
粘性边界首先由Lysmer和kuhlem ever ( 1969年)提出，是指在边界上施加正向和切向与边界无关的阻尼器，由阻尼器提供正向和切向粘性阻力（tn，ts ）：；式中：，分别为边界上速度的正向和切向分量；为介质密度，、分别为P波和S波的在介质中传播速度。
在FLAC3D动力分析中，波动计算的结果与系统波速和输入波的频率成分有关，如果没有进行正确的处理，地震波在传播过程中可能会出现扭曲的现象。
FLAC3D中，要在模型中准确模拟地震波的传播过程，空间单元尺寸必须小于输入波最高频率成分所对应波长的1/10~1/8，即：。
隧道跨度分类标准
隧道跨度分类标准
隧道的跨度是指两个支撑结构（如墙、拱、柱等）之间的距离，它是隧道结构设计中关键的参数之一。
根据不同的分类标准，隧道的跨度可以分为几种不同类型。
1. 按跨度大小分类：
(1) 小跨度隧道：跨度小于6米。
(2) 中等跨度隧道：跨度在6米至12米之间。
(3) 大跨度隧道：跨度大于12米。
2. 按支撑结构类型分类：
(1) 洞身型隧道：洞壁为支撑结构，如明挖法隧道。
(2) 拱型隧道：拱为支撑结构，如浅埋法、盾构法隧道。
(3) 框架型隧道：框架为支撑结构，如液压支架法隧道。
3. 按地质条件分类：
(1) 坚硬岩石地层隧道：如全断面掘进法隧道。
(2) 岩溶、破碎岩层隧道：如冻土工法、注浆法隧道。
(3) 软土层和松散层隧道：如织物管片法、顶进法隧道。
以上是隧道跨度的常用分类标准，不同类型的隧道设计与施工也会有所不同。
衬砌结构内力计算的基本原理
衬砌结构内力计算的基本原理衬砌结构是指在主体结构外部设置的一层砌体或混凝土结构，用于保护主体结构、增加结构的承载能力或改善结构的外观。
衬砌结构的内力计算是为了确定衬砌结构在受力状态下的应力和变形情况，以评估结构的安全性和稳定性。
在进行衬砌结构内力计算时，需要确定以下几个基本参数：1. 荷载：衬砌结构所受到的荷载是计算内力的基础。
荷载可以分为静态荷载和动态荷载，其中静态荷载包括自重、外部荷载和附加荷载，动态荷载则考虑结构的振动和冲击等因素。
2. 材料性质：衬砌结构所使用的材料的力学性质是计算内力的重要依据。
例如，衬砌砖的强度、混凝土的抗压强度和抗拉强度等。
3. 结构几何形状：衬砌结构的几何形状决定了其受力分布和应力状态。
例如，衬砌结构的厚度、高度、曲率等。
基于上述参数，我们可以通过以下步骤进行衬砌结构内力计算：1. 确定荷载：根据实际情况和设计要求，确定衬砌结构所受到的荷载。
这包括静态荷载和动态荷载的计算。
2. 划分受力区域：根据衬砌结构的几何形状和荷载分布，将结构划分为若干个受力区域。
每个受力区域内的荷载可以近似为均匀分布或集中在某一点或线上。
3. 计算内力：对于每个受力区域，根据所受荷载的性质和结构的几何形状，可以采用静力学原理或弹性力学理论计算衬砌结构的内力。
这包括计算受力区域内的剪力、弯矩和轴力等。
4. 考虑材料性质：根据所使用的材料的力学性质，可以计算出衬砌结构内力引起的应力和变形。
这包括计算衬砌砖或混凝土的应力、变形和位移等。
5. 评估结构安全性：根据计算得到的内力和应力，可以评估衬砌结构的安全性和稳定性。
如果内力和应力超过了材料的承载能力，则需要采取相应的加固措施。
衬砌结构内力计算是基于结构荷载、材料性质和结构几何形状等参数，通过静力学和弹性力学理论，计算衬砌结构内力和应力，以评估结构的安全性和稳定性。
这是衬砌结构设计和施工中重要的一步，可以为结构的优化和加固提供依据。
大跨度浅埋偏压隧道进洞技术探讨
大跨度浅埋偏压隧道进洞技术探讨隧道工程作为地下空间利用的重要手段，其在城市交通、地下交通、水利水电以及矿山工程中发挥着重要的作用。
而近年来，大跨度浅埋偏压隧道在城市地下空间开发中日益受到关注，其建设技术也成为了工程领域的研究热点之一。
本文将探讨大跨度浅埋偏压隧道进洞技术的相关问题，探讨其在实际工程中的应用。
一、大跨度浅埋偏压隧道概述大跨度浅埋偏压隧道是指跨度大、埋深浅、隧道压力小的一种特殊隧道工程。
与传统的隧道工程相比，大跨度浅埋偏压隧道具有以下几个特点：1. 结构设计需求高：由于隧道跨度大、埋深浅，因此对结构设计的要求较高，需要采用新材料、新工艺来满足工程要求。
2. 施工难度大：因为大跨度浅埋偏压隧道的特殊性，其施工难度很大，需要克服地质条件复杂、施工空间狭小等问题。
3. 安全要求高：大跨度浅埋偏压隧道一旦发生安全事故，后果将不堪设想，因此其安全要求极高。
大跨度浅埋偏压隧道的进洞技术是该工程的关键环节之一，其施工质量和进度直接影响到整个工程的顺利进行。
进洞技术主要包括隧道进口的处理、巷道出口的设计、洞口支护和开挖设备的选择等方面。
1. 隧道进口的处理隧道的进口处理是大跨度浅埋偏压隧道建设的第一步，其质量和设计必须合理，才能为后续的施工工作提供良好的条件。
在处理隧道进口时，需要考虑地表交通和环境的影响，设计合理的进口结构，并采取有效的支护措施，确保施工的安全性和有效性。
2. 巷道出口的设计3. 洞口支护洞口支护是大跨度浅埋偏压隧道进洞技术中的关键环节，其质量直接关系到隧道的整体施工效果和使用安全。
在进行洞口支护时，需要根据地质条件和隧道要求，选择合适的支护材料和技术，确保洞口的支护效果和施工安全。
4. 开挖设备的选择大跨度浅埋偏压隧道的开挖设备选择也是该工程的重要方面，其直接影响到施工的效率和质量。
在选择开挖设备时，需要考虑地质条件、隧道要求和施工工艺，选择合适的开挖设备，确保施工的顺利进行和工程质量。
隧道工程中衬砌结构性能的研究
隧道工程中衬砌结构性能的研究隧道工程作为一种重要的交通基础设施，承载着人们的出行需求。
而隧道衬砌结构作为隧道工程的重要组成部分，对于隧道的安全和稳定起着至关重要的作用。
因此，对于隧道衬砌结构的性能进行研究，以提升隧道工程的质量和可持续发展能力，具有重要的意义。
隧道衬砌结构的性能主要包括抗压强度、抗震性能、耐久性等方面。
首先，抗压强度是衬砌结构的基本性能指标之一。
隧道在使用过程中，承受着地表和车辆的重压，因此衬砌结构需要具备足够的抗压能力。
研究表明，衬砌结构的材料选择和设计参数的合理性，对于提升抗压强度具有重要影响。
例如，在隧道衬砌结构中使用高强度混凝土和钢筋加固等技术手段，可以有效提升衬砌结构的抗压能力，确保隧道的安全和稳定。
其次，隧道衬砌结构的抗震性能也是衬砌结构性能研究的重要方向之一。
地震是一种常见的自然灾害，对于隧道工程的安全性构成了严峻的挑战。
因此，研究隧道衬砌结构在地震作用下的响应特性，对于提升隧道工程的抗震能力具有重要意义。
目前，隧道衬砌结构的抗震性能研究主要集中在两个方面：一是通过模拟地震荷载下的衬砌结构响应，探究其破坏机理和抗震能力；二是通过优化衬砌结构的设计参数和材料选择，提升衬砌结构的抗震性能。
这些研究成果为提升隧道工程的抗震能力提供了重要的理论和技术支持。
此外，隧道衬砌结构的耐久性也是研究的重点之一。
由于隧道工程通常处于恶劣的环境中，如高温、湿度、腐蚀等，衬砌结构容易受到损坏。
因此，研究衬砌结构的耐久性，对于保障隧道工程的长期稳定运行具有重要意义。
目前，隧道衬砌结构的耐久性研究主要集中在两个方面：一是通过模拟实际工程环境中的腐蚀和磨损等因素，探究衬砌结构的损伤机理和寿命预测；二是通过优化材料的选择和施工工艺，提升衬砌结构的耐久性。
这些研究成果为延长隧道工程的使用寿命和降低维护成本提供了重要的技术支持。
总之，隧道衬砌结构的性能研究对于提升隧道工程的质量和可持续发展能力具有重要意义。
隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设计公式
隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设
计公式
简介
隧道衬砌结构是用于支撑和保护隧道壁面的一种结构。
衬砌的设计和计算是确保隧道的安全和稳定性的重要步骤。
衬砌结构类型
隧道衬砌结构通常包括以下几种类型：
1. 塑料管衬砌：使用塑料管来加固和保护隧道壁面。
2. 预制混凝土片衬砌：使用预制混凝土片来支撑和保护隧道壁面。
3. 钢筋混凝土衬砌：使用钢筋混凝土结构来加固和保护隧道壁面。
衬砌计算及设计公式
在进行隧道衬砌的计算和设计时，需要考虑以下因素：
1. 隧道直径：隧道的直径是确定衬砌结构尺寸和类型的关键因素。
2. 地层情况：地层的稳定性和承载能力将影响衬砌的安全性和设计方法。
3. 水压情况：如果隧道处于水下或水土压力较大的地区，需要考虑水压对衬砌的影响。
根据以上因素，可以使用以下公式进行衬砌计算和设计：
1. 隧道衬砌尺寸计算公式：根据隧道直径和地层参数计算衬砌的合适尺寸。
2. 衬砌材料选择公式：根据地层情况和环境条件选择合适的衬砌材料。
3. 衬砌厚度计算公式：根据地层情况和水压情况计算衬砌的合适厚度。
结论
隧道衬砌结构的知识、原理和衬砌计算及设计公式对于确保隧道的安全和稳定性至关重要。
根据隧道的直径、地层情况和水压情况等因素，可以选择合适的衬砌结构类型，并使用相应的公式进行计算和设计。
浅埋暗挖隧道衬砌受力实验研究
目前 城市 交通 发 展 快 速 ， 城 市 内修 建 隧 道 在 时， 为减少 对城 市交 通 的影 响 常 采用 暗挖 法 设计 施工 ， 周 围 环境 复 杂 ， 流和 车 流量 大 ， 施 工 但 人 在
修 筑水平 积 累数据 经 验 。
１ 工 程 概 况
合肥 市府 广场 地 下通道 为合肥 市徽 州大 道 改 造 工程 （ 淮河 路至 芜湖 路 一公 交换 乘 中心工 程） 的
长为 ４ ｍ。暗挖 段 桩 号 １ ０ ８ ７ １ ７ ． ２ ２ ＋３ ． ２ ～ ＋ ２ ８ ７ 段 ， 用浅 埋 暗挖原 理进行 设计 和施工 ， 采 圆弧拱 衬
力量测 采用 表 面应 力 计 量测 ， 应 力 计 焊接 在 钢 把 支 撑 内缘和 外缘上 。钢 支撑 安装完 以后 即可测 取 读 数 。量测 断面 的测点 布置 位置 与布置 在钢拱 架 上 的表 面应 力计 测 点 布 置位 置 相 同 ， 每个 断面 共
部分 。位 于徽 州 大 道 和淮 河 路 交叉 口， 西接 市
府广场 、 南临乐普生商厦 、 东临淮河路步行街 、 北 为原市政府爱西华宾馆和江淮大戏院， 是合肥市 的政治 和商业 中心 。
砌结构受力特征进行实测研究 ， 为以后提高工程
收稿 日期 ：０ ２０—３ ２ １－１０ 作者简 介： 淑文 （９ ７ ， ， 段 １ ８ 一） 女 硕士研究 生， 研究方 向为地下结构计算理论与应 用。
第２ ０卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ４月
安 徽 建 筑 工 业 学 院 学报 （ 然科学 自 版）
Ｊ ｕ ｍ ｌ ｆ ｈ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｃ ｉ ｃｕ ｅ＆ Ｉ ｄ ｓｒ ｏｒ ｏ Ａｎ ｕ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ ｈｔ ｔ ｒ ｔ Ａｒ ｅ ｎ ｕ ｔｙ
浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测
浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测摘要：针对目前进行浅埋隧道施工建设过程中存在的问题，文章以实际案例，分析了隧道施工围岩变形以及衬砌内力的监测过程和结果。
其目的是为相关建设者提供一些理论依据。
关键词：浅埋隧道施工围岩；衬砌内力监测；拱顶沉降；隧道位移沉降随着道路工程的建设范围不断扩大，使得山区建设成为了当前行业建设者必须面临的问题。
其中隧道施工是保证山区建设使用安全稳定性的关键，相关建设人员应从浅埋隧道的施工围岩变形问题以及衬砌内力问题进行分析，以确定哪种施工工艺以及施工技术能够满足山区复杂建设条件的要求，从而达到工程建设的目标。
一、工程概况某铁路隧道全长约为370m且最大埋深为35m的浅埋隧道工程。
经勘察，该施工项目的所在地层结构是由：石炭系下统石灰岩、坡积粉质粘土、第四系全新统残、粗角粒土以及下伏白垩系上统粉砂岩及砂岩组成。
其中不良地质构造导致的断层破碎带影响宽度约为28m。
这里指的不良地质结构主要体现在：围岩风化强烈、部分泥质粉砂岩易崩解以及节理裂隙发育等。
此外，由于隧道施工的埋深较浅，这就严重影响了整个铁路隧道工程建设使用的安全稳定性。
因此，建设人员要对施工围岩变形以及衬砌内力进行监测控制，以提高实际施工的效果质量[1]。
二、浅埋隧道施工围岩变形监测分析1.测点布置在隧道施工过程中，首先是进行位移和变形监测以及应力监测。
其中位移和变形监测包括拱顶下沉测和周边收敛测。
应力监测包括喷射混凝土和二次衬砌间接触压力以及二次衬砌间力量测，如图1所示：图1收敛与拱顶沉降测点布置2.拱顶沉降对施工围岩的拱顶沉降值进行监测，不仅能得出浅埋隧道受到扰动的具体情况，还能得到初期支护作用的荷载变化。
这是判断铁路隧道工程拱顶结构是否处于稳定状态的方式方法，是控制施工围岩结构发生变化的关键。
如图2所示，为工程某测点断面拱顶的下沉时态曲线。
图中所示内容证实，该工程的拱顶沉降为台阶式的下降曲线，且沉降过程主要分为四个阶段。
大跨度浅埋偏压隧道进洞技术探讨
大跨度浅埋偏压隧道进洞技术探讨大跨度浅埋偏压隧道是指跨度大于15米、埋深小于30米的隧道工程，它是隧道工程中一种特殊的工程类型，技术难度较大。
关于大跨度浅埋偏压隧道进洞技术的探讨显得十分重要，本文将从隧道工程的特点、进洞技术的现状和发展趋势等方面展开探讨。
隧道工程的特点大跨度浅埋偏压隧道是一种复杂的地下工程结构，其在施工过程中需要考虑多种技术因素，如土质条件、地下水、地质构造等。
在大跨度浅埋偏压隧道工程中，由于地埋深浅，地下水的影响较大，所以在隧道进洞技术中，需要采取相应的水文地质勘察工作，以确保工程的稳定进行。
进洞技术的现状和发展趋势随着科学技术的不断进步和人们对地下空间利用需求的增加，大跨度浅埋偏压隧道工程已经成为了地下空间规划中的重要组成部分。
既然如此，隧道工程技术需要不断创新，以满足工程的需求。
目前，大跨度浅埋偏压隧道进洞技术已经取得了一些成果，如采用盾构机、顶管法等新型进洞技术，使得隧道工程的施工效率和质量得到了明显的提高。
随着大跨度浅埋偏压隧道工程技术的不断发展，各种新型材料、新工艺也在不断出现，这些新技术的应用将极大地推动大跨度浅埋偏压隧道进洞技术的发展。
在材料方面，聚合物材料、碳纤维等新材料的应用，将为隧道工程提供更多的选择；在工艺方面，3D打印技术、微机控制技术等的应用，也将极大地提高隧道工程的施工效率和质量。
隧道工程技术在大跨度浅埋偏压隧道进洞技术方面的发展是一个不断创新和完善的过程。
只有不断地进行技术革新和实践探索，才能更好地满足大跨度浅埋偏压隧道工程的建设需求。
在大跨度浅埋偏压隧道工程中，隧道洞段的设计和施工也是一个技术难点。
由于大跨度浅埋偏压隧道工程的特殊性，对于隧道洞段的设计和施工提出了很高的要求，如应力分析、支护设计等。
需要在隧道洞段的设计和施工中采用一些新技术、新工艺，以提高隧道工程施工的效率和质量。
发展趋势和建议随着大跨度浅埋偏压隧道工程的需求不断增加，其在进洞技术方面的发展也日益受到关注。
毕业设计之隧道衬砌
毕业设计之隧道衬砌翠峰山隧道衬砌设计5.1 概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型：喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。
规范规定，高速公路的隧道应采用复合式衬砌。
隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。
衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。
注：1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。
5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。
由明洞计算可知：h q =0. 45⨯2S -1[1+i (B -5)]（5.1）式中：s —围岩的级别，取s =4；B —隧道宽度i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率，因B =11.8m>5m，所以i =0.1。
带入数据得：h q =6.264对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5⨯6.264=15.66 深埋：h ＞H p ；浅埋：h q ＜h ≤H p ；超浅埋：h ≤h q 。
5.2.2围岩压力计算基本参数：围岩为Ⅳ级，容重γ=20kN /m 3，围岩的弹性抗力系数K =0.5⨯106kN /m 3，衬砌材料为C25钢筋混凝土，弹性模量E h =2.95⨯107KPa 。
1、围岩垂直均布压力根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式：q =0.45⨯2S -1⨯γ⨯ω（5.2）式中： S —围岩的级别，取S=4；γ—围岩容重，根据基本参数γ=23 KN/m3；ω—宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)=1.76计算； B —隧道宽度，B=2⨯（5.7+0.5+0.5）=12.4m；i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。
因B=12.6m>5m,所以i=0.1。
所以围岩竖向荷载： q =0.45⨯24-1⨯20⨯1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力5 e =0. 2q （5.3）式中：Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ，这里取值0.25 代入数据得：25125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2⨯/5.2.3衬砌几何要素计算图示如下q1234567R 78R 图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ；拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。
050隧道衬砌结构计算
第一节 概述
1、隧道结构设计应注意的问题 1）隧道结构是由周边围岩和支护结构两者组成共 同的并相互作用的结构体系 ,围岩具有自稳能力,在 很大程度上是隧道结构承载的主体。 2）净空断面的要求（总体设计），强度要求（结 构设计与计算） 3）对不同型式的衬砌结构物应用不同方法进行强 度计算
第一节 概述
＋温度作用力 ● 结构自重＋土压力＋附加恒载＋地震作用
附加恒载：伴随隧道运营的各种设备设施的荷载 等。
第二节 半衬砌的计算
半衬砌：拱圈直接支承 在坑道围岩侧壁
常用于坚硬、较完整的 围岩（Ⅱ、Ⅲ级）。
用先拱后墙法施工时， 在拱圈已做好，但马口 尚未开挖前，拱圈也处 于半衬砌工作状态
第二节 半衬砌的计算
S
ip E
MiMp0 EJ
5、拱脚位移计算
⑴ 单位力矩作用时
1
Ma Wa
6
b ha2
1
1
ka
6 kabha2
ha
a
a
a a
ha
1
1
ha
ka1b2ha3
1 kaJa
2
ua 0
ha 为拱脚截面厚度；Wa 为拱脚截面的截面模量； ka 是拱脚围岩基底弹性抗力系数； J a 为拱脚
截面惯性矩； b 为拱脚截面纵向单位宽度，取 1 米。
a10
1p
0 ap
a20 2p fa0p ua0p
则任意截面处的内力为
Mi X1 X2yi Mi0p
Ni X2 cosi Ni0p
x
第三节 曲墙式衬砌计算
● 常用于Ⅳ～Ⅵ级围岩；
● 拱圈和曲边墙作为一个整体按无铰 拱计算；
● 施工时仰拱是在无铰拱业已受力之 后修建的，不考虑仰拱对衬砌内力的 影响 ；
浅埋暗挖地铁隧道衬砌的力学行为分析
线 间距 沿着 原 有 城 市 道 路 前 行 ， 间距 逐 渐 增 大 线 至 １ ． 线路 两侧 建筑物 的楼层 普遍 比较低 ， ３ ０ｍ． 少 量 高 于 ５层 的楼房 ， 离 隧道均 大于 １ 为天然 距 ０ｍ，
基础， 符合安 全 的要求 ．
该区间为地下 区间 ， 线路 纵坡设计为 人字型坡。 最小 竖 曲线 半 径 Ｒ一 ５００ ｒ ０ ｒ Ｌ区 间 最 大 埋 深 为 １． 最小埋深为 ６３ｍ， １５ｍ， ． 此次计算取平均埋深 ８９ ．
（ ） 经过综 合勘察 与分 析 ， Ｐ ． 确定 为 Ｖ类 围岩 ． ］
２ 结构 模 型 及 荷载 计 算
对 喷射混 凝土 支护 结 构 ， 论 上按 “ 续 介质 理 连 模 型” 行“ 层一支 护 结 构 ” 系 的数 值计 算 更 进 地 体
精确， 也更 能模 拟地 下 结构 的实 际工 作状 态 ， 但实
际上 由于不 能 对 围岩 物 理 力 学 性 能准 确 取 值 ， 因 此， 一般 “ 层 一支 护 结 构 ” 系 的数 值 计 算 仅 能 地 体 作 为辅助 分 析 ， 对 土 质 地 层 条 件 下 的 浅埋 结 构 而
距 １ ５ｍ． ． 初期 支 护 采用 喷 锚构 筑 法 ， 杆材 料选 锚 用直 径 ０ ２ｍｍ ｌ级 钢 筋 ， ２ Ｉ 长度 采 用 ３ｍ， 间排距 均为 １ 间隔 梅花形 布置 ， 置 范围为边 墙及 ×１ｍ， 设 顶拱 ． 喷混 凝 土 标 号为 Ｃ ５ Ｓ ， 度 为 ３ ｍ． 潮 ２ ，６ 厚 ０ｃ 采用格 栅钢架 支撑形 式． 钢筋 网采用直 径 ８ｍｍ 的 工级钢 筋 ， 网格间距 １ ｍ×１ Ｉ． ５ｃ ５ｃ 二次衬 砌采用 ｎ
０ 引 言
地铁 隧道 的修 建 技 术 有 很 多种 ， 且 日趋 成 并 熟． 北京地铁 首次 采用 浅 埋 暗挖 法设 计 ， 成 了复 建 兴 门车站 折返 线 工 程． 于取 得 了很 大 的 经 济效 由 益和社 会 效益 ， １ ８ 于 ９ ７年 ８月 ２ 日由北 京 市科 ５ 委 、 道部科 技司共 同组织 了国 家级 成果 鉴 定 ， 铁 与 会专 家和各 级 领 导 对 该 法 进 行 了认 真 的讨 论 ， 最 后 否定 了“ 弱地层 新奥 法 ” “ 软 、 中国特 色新 奥 法 ” 、 “ 北京地 铁浅埋 暗挖 法” 等名 称 ， 确定 采 用 “ 浅埋 暗 挖 法” 个名称 ｌ ． 埋 暗挖 隧道 一 般修 建 于第 四 这 ＿ 浅 １ ］ 纪土层 中 ， 地 应 力 及 其 支 护 结 构 的受 力 特 征 不 其 同于深埋 隧道 ， 不 同 于硬 岩隧 道． 也 本文 采 用 弹性 杆 系有根 元 的 方 法 ， 以武 汉 市 轨道 交 通 二 号 线 某 区间为例 ， 比较 系 统 的 分 析 了 在地 应 力 作 用 下 衬 砌 结构 的变形 以及受力 特性 ．
隧道衬砌计算资料
隧道衬砌计算第五章隧道衬砌结构检算5.1结构检算一般规定为了保证隧道衬砌结构的安全，需对衬砌进行检算。
隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。
结构抗裂有要求时，对混凝土应进行抗裂验算。
5.2 隧道结构计算方法本隧道结构计算采用荷载结构法。
其基本原理为：隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。
计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力，并进行结构截面设计。
5.3 隧道结构计算模型本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算，计算软件为ANSYS10.0。
取单位长度（1m）的隧道结构进行分析，建模时进行了如下简化处理或假定：①衬砌结构简化为二维弹性梁单元（beam3），梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。
②围岩的约束采用弹簧单元（COMBIN14），弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上，该单元不能承受弯矩，只有在受压时承受轴力，受拉时失效。
计算时通过多次迭代，逐步杀死受拉的COMBIN14单元，只保留受压的COMBIN14单元。
图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程③衬砌结构上的荷载通过等效换算，以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁单元节点上。
④衬砌结构自重通过施加加速度来实现，不再单独施加节点力。
⑤衬砌结构材料采用理想线弹性材料。
⑥衬砌结构单元划分长度小于0.5m。
隧道结构计算模型及荷载施加后如图5-2所示。
5.4 结构检算及配筋本隧道主要验算明洞段、Ⅴ级围岩段和Ⅳ级围岩段衬砌结构。
根据隧道规范深、浅埋判定方法可知，Ⅴ级围岩段分为超浅埋段、浅埋段和深埋段。
Ⅳ级围岩段为深埋段。
根据所给的材料基本参数和修改后的程序，得出各工况下的结构变形图、轴力图、建立图和弯矩图。
从得出的结果可知，Ⅴ级围岩深埋段，所受内力均较大，故对此工况进行结构检算。
5.4.1 材料基本参数 (1)Ⅴ级围岩围岩重度318.5/kN m γ=，弹性抗力系数300/k MPa m =，计算摩擦角045ϕ=，泊松比u=0.4。
隧洞衬砌结构计算
隧洞衬砌结构计算
隧洞衬砌是指在隧道内部进行的结构衬砌，用于保护地下隧道的稳定性和安全性。
隧洞衬砌的计算主要包括衬砌墙面的受力计算和衬砌结构的稳定性分析。
1. 衬砌墙面的受力计算：
根据隧道内部的开挖土体压力以及支护结构的抗力，计算衬砌墙面所受的力和力矩。
通常采用等效荷载法或者力学理论计算。
2. 衬砌结构的稳定性分析：
分析衬砌结构在承受水平地震力、垂直荷载以及水压力等外力作用下的稳定性。
主要包括衬砌结构的抗震能力、抗倾覆能力和抗滑移能力等。
此外，还需要考虑隧道衬砌的材料及厚度等参数的选择，以满足隧道的设计要求和施工工艺。
需要注意的是，隧洞衬砌结构的计算和设计还需按照相关的建筑设计规范及工程经验进行，并由相关的专业人员进行具体的计算和设计工作。
隧道衬砌详尽计算
洞径小， K值大，而且大致成反比。为了计算方便，人们采
用半径为1m的圆形坑道的K值，作为标准，用Ko表示(亦称单
位弹性抗力系数)，当用m为单位时：
K : Ko 1m: e m
即：K
Ko
e
以cm为单位时：
K : Ko 100cm: ecm
即：K
100Ko e
特殊组合：2、施工、检修情况：山岩压力+衬砌自重+可能出
现的最大外水压力。
3、非常运用情况：山岩压力+衬砌自重+宣泄校核
洪水时的内水压力+外水压力。
正常运用情况，用以设计衬砌的尺寸和进行配筋，其它情
况用来校核。
二
有压隧洞多圆形断面。在大多数情况下，它的主要荷
T T1 t0 T ' 12 0.2 5 6.8o C温降
△T使坑道半径减小
P 1.607 Kg / cm2
P——衬砌温度应力，相当于内水压力16m水头。 ②无压隧洞，在确定温差后，用结构力学的方法计算内力。
一、荷载及荷载组合
（七）地震力 地震力对埋置在地下建筑物的影响远小于对地面建筑物
附： 对于有衬砌的圆形有压隧洞，可以看作式位于理想弹性
体围岩中一个厚壁圆筒，根据弹性理论可得：
1 ro
E
P
P K Y 变形相容Y
那么，K
1
E
ro
，式中：E
岩石弹石KN
/
cm2，
泊松比，ro隧洞衬砌外半径。
一、荷载及荷载组合
经验和分析说明：在同样得围岩中，洞径大， K 值小；
(2)有压隧洞：内水压力式有压隧洞中的重要荷载，常 对衬砌的计算起控制作用。
浅埋隧道穿越建筑物桩基的施工力学分析
浅埋隧道穿越建筑物桩基的施工力学分析随着科技的进步和经济的发展，我国城市隧道工程的数量不断的增多。
而在开挖城市隧道工程时，会影响到隧道周边的地质结构，使得部分地区的土质发生受力变形。
我国浅埋隧道建设大多离城市建筑物比较近，在施工过程中，难免会对建筑物的桩基造成影响。
浅埋隧道会穿越过上部的桩基础，从而引发土体移动，让隧道顶桩出现位移和轴力影响，从而危及建筑物的安全稳固。
本文就此对浅埋隧道穿越建筑物桩基的施工力学进行分析，通过实例来证明隧道开挖对桩基的影响程度，并深入的调查关键部分的受力特征和变形过程，从而为隧道施工提供科学合理的开挖、支护方法。
标签浅埋隧道；穿越桩基；截桩施工；施工力学我国国民经济水平的提高，促使我国城市地铁工程、隧道工程的数量不断增多。
虽然地铁隧道工程给城市交通带来了便利，但是浅埋隧道的开挖也给周边环境带来了一些负面影响。
在城市之中开挖浅埋隧道，会受到空间、线路的限制，从而造成浅埋隧道穿越建筑物的桩基。
在这样的状况下，必须要解决好隧道穿越的截桩处理，维护好建筑物和所建设的隧道安全稳固。
而如何才能将浅埋隧道影响周围环境的程度降到最低，需要深入研究施工力学的理论和行为。
在穿越施工的过程中，隧道结构和上部建筑物的安全稳固，和隧道工程内的支护体系、围岩体系有一定的联系。
如果围岩和支护体系受到了破坏，比如出现了水平收敛、拱顶下沉等现象，那么就会危及整体机构的安全。
因此，在浅埋隧道的过程中，需确定科学合理的开挖和支护体系。
1 工程概况某隧道最终断面是3.0m×3.2m，纵坡i=0.30%，全程分为三段，隧道D2K180+ 110—D2K200+ 116段属于浅埋地段，地表内分布着夹碎石层和粉质粘土。
隧道出口地区土质为残积砂粘土和回填松土，约为5.7—8.9m厚度，隧道下层是砂岩、页岩组成的风化层，风化程度比较严重。
隧道周边土质结构不够稳定，有较差的整体性，围岩容易出现变形和坍塌。
其中，隧道需要开挖的范围属于砂岩、风化泥岩和頁岩层，开挖的形式选择松动爆破。
偏压浅埋隧道复合式衬砌的相互作用和结构计算
偏压浅埋隧道复合式衬砌的相互作用和结构计算近年来，城市建设进入高速发展时期，城市交通也因此迎来了一波新的建设热潮。
而在城市交通中，地铁隧道优质的建设和维护也是至关重要的。
为了实现地铁隧道的优化建设和运营，偏压浅埋隧道复合式衬砌的相互作用和结构计算成为了关键的技术研究方向之一。
首先，我们需要了解什么是偏压浅埋隧道复合式衬砌。
偏压浅埋隧道是一种地下结构形式，其特点是隧道的直径较小，埋深较浅，且两个隧道之间采用双线隧道。
复合式衬砌是指在偏压浅埋隧道中采用两种以上不同材料的环片进行隧道壳体的构建。
这种结构形式使得偏压浅埋隧道复合式衬砌具有更高的安全性和更好的承重能力。
为了实现偏压浅埋隧道复合式衬砌的结构计算和优化设计，我们可以按照以下步骤进行：一、确定复合式衬砌的结构形式根据偏压浅埋隧道的实际情况，确定复合式衬砌的结构形式和材料选择。
例如，对于沉积岩地质条件下的偏压浅埋隧道，常采用钢筋混凝土-预应力混凝土复合式衬砌结构。
二、建立数值模型根据复合式衬砌的实际情况建立数值模型，采用有限元软件进行计算分析。
数值模型中需要考虑各种外力和内力作用，例如隧道顶部的地面荷载、地震力等。
三、确定合适的材料参数复合式衬砌由多种材料组成，需要对材料参数进行实验和计算，以确保复合式衬砌的稳定性和承重能力。
四、进行结构计算和分析基于数值模型和材料参数，进行偏压浅埋隧道复合式衬砌的结构计算和分析。
主要包括对隧道壳体的稳定性、承载力、变形以及损伤等方面的分析。
五、优化设计依据结构计算和分析的结果，对复合式衬砌的结构进行优化设计，以提高隧道的安全性和承载能力。
总之，偏压浅埋隧道复合式衬砌的相互作用和结构计算在地铁隧道建设中具有重要作用，可以为隧道的优化设计和运营提供有力支持。
隧道衬砌受力的相关问题
隧道设计都有明确的荷载分配原则。
有的隧道二次衬砌是主要的承载结构，初期支护仅作为施工过程的安全措施，相反，有的隧道初期支护是主要的承载结构，而二次衬砌仅作为安全储备；有的隧道二次衬砌设计承受水压力，有的隧道二次衬砌设计不承受水压力。
如武广客运专线大瑶山隧道，设计参数拟定的原则是：初期支护承担施工阶段全部荷载，二次衬砌承担由于初期支护可能劣化而作用于二次衬砌上的荷载或由于软岩蠕变、环境条件变化等引起的附加荷载以及作为安全储备。
以上这些设计原则对指导施工很重要，工序管理不能与此有冲突，否则，很可能留下安全隐患。
对于二次衬砌为主要承载结构的隧道，工序紧凑、仰拱、二次衬砌紧跟对施工安全很重要。
但每一个工序都有一个最小的活动空间，仍然有一个时间效应问题。
最根本的措施还是加强隧道施工的动态管理，有应急预案，有快速反应机制。
实践中有这样的实例，在半个月前就已经发现初期支护变形加快，由于没有采取应急措施，在半个月后造成坍方，实际上该工点工序管理很紧凑，二次衬砌也跟的很紧，坍方也没有避免。
对于初期支护为主要承载结构的隧道，就不能简单地规定一个二次衬砌达标间距。
因为如果初期支护不安全或变形没有收敛，这时候急忙施做二次衬砌会给以后的运营留下安全隐患。
正确的做法是，当确认初期支护变形收敛后再进行二次衬砌，并留下量测记录归档在案。
如果初期支护不安全或变形没有收敛，应当首先加强初期支护使之达到要求，其次再考虑加强二次衬砌并进行检算（如果有条件的话）。
实际情况往往是二次衬砌并不具备补强条件，再次扩挖又会带来新的安全问题。
在工序管理中，无论设计原则如何，初期支护紧跟、临时支护尽早封闭都是正确的。
中铁隧道集团十年前就提出了“仰拱”超前的施工理念，它有广泛的适用性，对隧道施工安全十分有效。
为了施工安全要求二衬尽早施作没有错，而没有任何附加条件、一律简单地规定一个二次衬砌达标间距值得商榷，因为这显然违反了新奥法的施工原则。
在武广客运专线有处理不当造成隧道二衬开裂的例子，起因源自二次衬砌达标活动。
5.2隧道衬砌受力计算
5.2隧道衬砌受力计算
5.2隧道衬砌受力计算
5.2.2荷载的分类和组合 1.荷载的分类 永久荷载：指长期作用的荷载，包括围岩压力、 结构自重、结构附加恒载、混凝土收缩徐变的影响 力及水压力等 结构附加恒载：悬吊的风机等。 可变荷载：结构使用期内，其值随时变化，且其 变化较大的荷载。包括基本可变荷载和其它可变荷 载。
5.2隧道衬砌受力计算
q=γ d0 或q=0.5γ (d0+dn) 适用条件：拱圈为等截面，或变截面但变化不大， 以及拱圈自重所占比例较小时
2.简化为垂直均布荷载与三角形荷载
△q=γ (dn/cosΦ n-d0)
或△q=γ (dn-d0)
适用条件：拱脚远大于拱顶的变截面，或矢高较大 时，非半圆拱。 3.拱圈分成足够数量的小块
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5.2隧道衬砌受力计算
5.2.2荷载的分类和组合 2.荷载的组合 将有可能同时作用在结构上的荷载进行编组，取其 最不利者作为设计荷载，求得最危险截面中的最大 内力值，用以选择截面尺寸。 荷载计算的有关规定，见《设计规范》（6.荷载）
5.2.3结构自重计算 衬砌拱圈计算方法（简化计算） （1）简化为垂直均布荷载
衬砌多为拱形结构，包括半衬砌、直墙拱形衬砌、 曲墙拱形衬砌，且多为复合式衬砌，初期为锚喷支 护，二次衬砌为模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌。
5.2隧道衬砌受力计算
（1）半衬砌 在隧道拱顶部作拱圈，承于围岩上，可作构造边墙， 不承载。满足构造要求，见《设计规范》（9.5构 造要求） 条件： （2）直墙拱形衬砌 包括拱圈、竖直边墙和底板，需作衬砌背后回填。 条件： （3）曲墙拱形衬砌 包括拱圈、曲边墙和底板或仰拱 条件：
5.2隧道衬砌受力计算
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是这个 隧 道 的 主 要 特 点 ． 道 正 洞 开挖 跨 度 达 １ 隧 ６
ｍ ，
这 种方 法 只适用 于 Ｈ ＜２ 日一 、 ＜３￣ ０ 的浅埋
安 的南京 老 山隧 道 全 线 贯 通 ， 围岩 软 、 开挖 跨 度 大 情 况 … １．
支护压应力计算值 随跨度变 化幅度大小 ， 出分析 隧道衬 砌结构内力随跨度 变化 的最 适宜情 况 ； 得 利用有限元软件计算这种情 况下 不同跨度的隧道衬砌结构 ， 得出衬砌结构 内力与跨度 关系 图 ； 研
究 了衬砌结构弯矩 、 剪力和轴力与跨度之 间的线性相关性 ， 同时建议将 隧道跨度 引入公路 隧道工
２０ 年 ９月 ０８
ｃ Ｓ ｐ．２ ０ ０８
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ． １２ ９
浅 埋 隧 道 衬 砌 结 构 内力 与 跨 度 的 关 系
张孝伟
（ 重庆大学 土木工程学 院， 重庆
：
４ ０４ ） ００５
＾
＾ ２
摘要 ： 列举 了浅埋隧道的 ３种支护压应力计算方法 ， 利用 实际数据计算 结果对 比分析 ３ 种方 法 中
程 围岩分级 中 ， 以期为浅埋大跨度隧道设计及施工提供参 考 ． 关 键 词： 浅埋隧道 ； 支护压应力 ； 跨度 ；内力 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ １ ９， ２０ ）９ ０３—０ １７ —０ ２（０８ ０ —０ ４ ４ ４
中图分类号 ：４ １ ２ Ｕ ５ ．
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｌｔｏ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ Ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｅ ｉ Ｌｉｉ ｇ ｔ ｄ ｎ Ｒｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｎ ｅ ｎ ｌＦｏ ｃ ｎ ｎ ｎ
随着车 流 量 的不 断 增 加 ， 已建 公 路 需 要 拓 宽 ， 需要 由原来 的单 向双车 道 扩 建 为单 向 四车 道 ． 吸 在
车道 数也 要增 加 ， 小跨度 的 隧道 势 必成 为制 约 交通 取这些教训后 ， 目前在修建高速公 路时 ， 较多地选
的瓶 颈 ． 因此 ， 已建 隧道 在 远 没 达 到 设 计 年 限 时就 择 修建 大跨 度 隧道 ． 需要 扩建 ， 成 了很 大 的浪 费 ． 沈 大 高 速 公 路 上 造 如 贵 州凯 里大 阁 山隧 道 于 ２０ ００年 ４月 １日开 工 的韩 家岭 隧道 ，到 ２０ 仅 运 行 了 １ 时 间 ， ０３年 ３年 就 建 设 ， 长 ４６ｍ， 全 ９ 开挖 高度 １ 开挖 跨度 ２ 设 ８ｍ， ２ｍ，
收 稿 日期 ： ０ —０ —１ ２ ８ ６ １ ０
作者简介 ： 张孝伟（９４ ， ， １８ 一） 男 硕士研究生 ， 主要从事隧道工程设计研 究 ．
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重 庆 工 学 院 学 报
计为单跨双 向四车道 ．０５ ５ ， ２０ 年 月 连接南京 和淮
Ｓ ｒ ｃｕ ｅ ｆＳ ａｌ ｗ ｎ ｅ ｎ ｐ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｓｏ ｈ ｌ ｏ Ｔｕ ｎ ｌａ ｄ Ｓ ａ
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第２ ２卷
第 ９期
重 庆 工 学 院 学 报（ 自然科 学）
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