北京交通大学___隧道设计与施工__第3部分_隧道设计基础
北京交通大学土木建筑工程学院地下工程课程设计
目录第一章设计概况 (1)一、工程地质概况 (1)二、隧道概况 (1)三、设计过程 (2)第二章荷载计算 (2)一、永久荷载 (2)二、可变荷载 (3)三、荷载组合 (4)第三章建立模型 (5)一、建立明挖隧道模型 (5)二、定义边界条件 (5)三、施加荷载 (5)第四章分析工况 (7)第五章感想 (10)附录 (11)附表一各单元内力输出值 (11)附图一荷载分布图 (13)附图二明挖隧道衬砌划分单元建模图 (14)附图三轴力图（Midas GTS） (15)附图四弯矩图（Midas GTS） (16)附图五剪力图（Midas GTS） (17)附图六轴力图（Auto CAD） (18)附图七弯矩图（Auto CAD） (19)附图八剪力图（Auto CAD） (20)第一章设计概况一、工程地质概况线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。
其主要物理力学指标如表一。
表一各层土的物理力学指标二、隧道概况隧道顶部埋深6m；采用明挖法施工；地下水位在地面以下4m处。
隧道断面形式和隧道埋深及土层情况见图一。
图一隧道埋深及土层分布图（单位：m）三、设计过程1、根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋；2、计算作用在结构上的荷载（仅按使用阶段考虑）；3、进行荷载组合，只按照基本组合构件计算（1.35×永久荷载＋1.3×可变荷载）；4、绘出结构荷载图；5、利用ANSYS或Sap或Midas程序计算结构内力，绘出结构内力图（弯矩图、轴力图和剪力图）；6、提交完整的设计书。
第二章荷载计算一、永久荷载1、结构自重结构自重可以由Midas GTS软件在工况分析时激活，所以只需定义梁单元的材料特性，就可以在结构计算中激活自重荷载，这里就不做计算。
2、围岩压力地下结构的埋深小于天然拱高度，判断该明挖隧道为极浅埋。
出于安全考虑，所有土压力采用水土分算法，不考虑粘聚力对侧向土压力的影响，侧向土压力按郎肯主动土压力计算。
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum Deformation and Its Control Practice in Tunneling Urban SubwayAt Shallow Depth[J].China Safety Science Journal,2003,13(7):29-34.(in Chinese)[5]岳广学,何平,蔡炜.隧道开挖过程中地层变形的统计分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增2):3793-3803.YUE Guangxue,HE Ping,CAI Wei.Statistic Analysis of Stratum Deformation During Tunnel Excavation[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(S2):3793-3803.(in Chinese)。
北京交通大学-道路与铁道工程生产实习报告(大三暑假)
道路与铁道工程生产实习报告******学号：********班级：土木1110班专业：土木工程（铁道工程）学院：土木建筑工程学院指导教师：***日期：2014年7月6日目录前言 (6)生产实习地点简介 (6)实习内容——水库路车站和区间隧道 (7)第一章水库路车站 (7)1.施工方法和整体结构 (7)1.1施工方法 (7)1.2车站细部结构结构 (9)第二章区间隧道 (10)2.1一般施工方法即其优缺点有： (11)2.2盾构法定义、适用条件及优缺点 (12)2.3盾构法施工步骤 (12)盾构始发前，采取水平及地面注浆，确保土体具有一定的自稳能力，其无侧限抗压强度≥1.0Mpa。
142.4盾构管片 (18)结束语 (18)前言 (20)第一部分重载铁路线路 (20)生产实习地点简介 (20)1.重载铁路的条件： (20)2.朔黄铁路与黄万铁路的比较： (21)3.桥上护轨： (21)4.桥枕： (21)5.垫板作用：减震，减少钢轨和轨枕间的应力集中。
(22)6.钢轨磨耗、伤损及其整治措施 (22)7、道砟作用、分级及其养护： (22)8、铁路桥函： (23)9、路桥过渡带：（如上左图所示）路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体。
(23)10、翻车机房和黄骅港 (25)第二部分道岔 (26)1、道岔：是机车从一股轨道转向或越过另一股轨道的设备，是轨道的重要组成部分。
(26)2、限位器：限制钢轨的位置滑床板：承托尖轨和基本轨 (27)3、轨撑： (27)4、轨钢接头 (27)5、顶铁： (27)6、道岔动程 (28)7、查照间隔（辙叉心作用面至护轨头部外侧的距离）不得小于1391mm，容许范围1391―1394。
(28)8、护背距离（辙叉翼作用面至护轨头外侧距离）不得大于1348mm ，1346―1348。
测量位置按设计图纸规定，60/12道岔心轨宽20—30mm断面处，其他道岔在心轨宽20—50mm断面处。
北京交通大学---隧道设计与施工---第9部分软弱围岩的
（5）水平高压旋喷法 在掌子面与隧道轴线平行，用特殊机械钻孔，同时向 管体内高压喷射水泥浆液，形成50~70cm的圆柱体的工法。 材料3天的强度可达8~10MPa，改善围岩的效果很高。是改 善掌子面自稳性和控制地表下沉的较好的方法。但施工设 备多，系统庞大。 （6）隔断墙法 一般作为止水的辅助工法采用，但也有用于控制地表 下沉的对策而采用的。它可以降低开挖引起的地表下沉及 其向周围的传播。 在隧道两侧用刚性材料构筑地中墙，用以隔断下沉向 周围的波及。施工时要注意地表条件的影响。
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地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时，在隧道横断面 内形成了承载拱，开挖引起的下沉局限在隧道周边，而埋深 小时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面。
在这种情况下，埋深小的隧道，因不能期待形成承载拱， 故为防止支护下沉、增强支承力而应采取必要的措施，并研 究采用药液压注、垂直锚杆等辅助工法。
如图1所示，浅埋隧道的掌子面松弛将达到地表面，在 横断面方向不能形成承载拱，在纵向的掌子面前方也形成不 了承载拱。根据实测结果的分析，首先是接近掌子面前方的 围岩急剧下沉，并向后方扩展，结果形成了图2所示的盆状 的地表下沉。
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此工法广泛应用于：防止地表下沉、稳定隧道掌子面、 处理偏压、防止坡面崩塌。尤其适用于浅埋的软弱围岩和 滑坡地段等施工条件恶劣的地点。
此工法优点是与开挖作业无干扰。但视地表的土地利 用情况选用，适用性较差。
目前在设计中，主要是采用经验的方法进行设计。如 采用D25～32mm的钢筋，钻孔直径多采用100～120mm， 间隔采用1.5×1.5～2.0×2.0。或者根据滑坡线及阻止坡体 滑动的计算决定钢筋量、打设长度、打设间隔及钢筋直径 等。其设计例见图1、图2。
土砂围岩
单位体积重量、凝聚力、内 摩擦角
北京交通大学桥梁与隧道工程专业考研
北京交通大学桥梁与隧道工程专业考研专业为土木工程一级学科下的二级学科之一，可培养工学硕士研究生。
桥梁与隧道工程专业于1981年获得硕士学位授予权。
该专业分为桥梁工程与隧道工程两个大方向：桥梁工程：该方向一支雄厚的师资队伍，现有硕士生导师10人。
设有1700平方米的结构实验中心室，配有5000kN拉压试验机、500kN疲劳试验机、1000 kN拟动力试验机、桥梁动力测试分析系统等大型实验设备。
主要研究方向：1、桥梁结构理论及应用：以物理和几何非线性分析方法为基础，研究大跨度砼桥和新型砼桥的设计理论，建立结构强度和稳定性计算方法。
2、桥梁振动理论及应用：通过桥梁在车辆、地震、风等动力荷载作用下的随机分析，研究桥梁结构的动力可靠性及损伤、失效机理、寿命评估及可靠性设计方法。
3、桥梁非线性动力性态与控制：各类桥梁的非线性动力响应特性及优化控制研究，为桥梁的动力设计及振动控制实现提供理论依据、实用方法及基本参数。
4、新材料在桥梁中的应用：针对高性能、超高性能等新型材料在工程中的应用，根据其材料特性，研究其计算理论与设计方法等，为新型材料在工程上的应用提供理论依据。
隧道工程：该方向具有一支雄厚的师资队伍，现有工程院院士1人，博士生导师3人，现有教师其中85％具有博士学位（有国外著名大学获得博士学位者，还有在国外著名大学做过访问者）。
设有地下工程试验室，配备有先进的美国MTS具有动态围压的动三轴仪一台，英国GDS 非饱和土静力三轴仪一台，普通静力三轴仪五台，并拥有齐全的常规土工试验和野外测试、勘察设备。
通过与中国铁路工程总公司联合成立了“隧道及地下工程试验研究中心”开展了地下工程方面的研究与技术开发工作。
主要研究方向：1、地下结构理论及应用：研究地下结构（隧道、地铁等）的规划、设计、施工、运营过程中的各种技术。
2、隧道工程中的岩石力学问题：隧道及地下结构的施工力学问题研究，稳定及可靠性分析。
小提示：目前本科生就业市场竞争激烈，就业主体是研究生，在如今考研竞争日渐激烈的情况下，我们想要不在考研大军中变成分母，我们需要：早开始+好计划+正确的复习思路+好的辅导班（如果经济条件允许的情况下）。
北京交通大学--隧道与地下工程--研究生--面试问题总结
1 围岩初次应力场围岩二次应力场围岩三次应力场
2 围岩分类怎么分的
3管片防水
4 围岩形变压力和松动压力
5 什么叫岩体结构体结构面
6地下工程检测的项目
7为什么隧道要进行曲线段加宽
8 被动围岩应力的处理
9顺作法和逆作法区别
10 土压平衡盾构的原理
11 全包式防水半包式防水
12 围岩弹性抗力
13 围岩分类指标的选择
14 新奥法和浅埋暗挖法的区别
15 浅埋暗挖法控制沉降的方法
16 什么叫锚喷
17 干喷湿喷
18地下结构和地上结构区别
19围岩初始应力场的组成隧道限界
20支护有哪些
21什么叫复合衬砌
22地下结构受力特点
23 地下结构受力模型
24天然拱
25温克尔定理
26 怎么处理围岩被动反力
27水土分算水土合算
28地层结构模型的原理荷载结构模型的原理29对支护结构的基本要求
30复合式衬砌。
北京隧道课程设计
北京隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握隧道工程的基本概念，包括隧道的定义、分类及组成部分。
2. 学生能够了解北京地区隧道建设的历史、现状及未来发展趋势。
3. 学生能够掌握隧道工程中的关键参数，如隧道长度、宽度、截面形状等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析隧道工程建设的地理、地质条件及其对隧道施工的影响。
2. 学生能够运用图表、数据等资料，对隧道工程进行简单的设计和分析。
3. 学生能够通过小组合作，进行隧道工程的模拟施工，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对隧道工程建设的兴趣，激发他们探究隧道工程的奥秘。
2. 培养学生关注城市建设，特别是隧道工程对城市交通、环境等方面的影响。
3. 培养学生的团队协作意识，让他们认识到合作在隧道工程中的重要性。
课程性质：本课程为综合实践活动课程，结合地理、历史、数学等学科知识，以提高学生的综合运用能力。
学生特点：五年级学生具备一定的自主学习能力、合作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，鼓励学生主动探究、动手实践，提高解决问题的能力。
通过课程目标的设定，将知识、技能和情感态度价值观的培养有机结合，为学生的全面发展奠定基础。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 隧道基本概念- 隧道的定义与功能- 隧道的分类与结构- 隧道工程的关键技术参数2. 北京地区隧道概述- 北京隧道建设历史- 北京隧道建设现状- 北京隧道未来发展趋势3. 隧道工程设计与施工- 隧道工程的地理、地质条件分析- 隧道工程设计原理与方法- 隧道工程施工技术及设备4. 隧道工程案例分析与模拟实践- 国内外典型隧道工程案例介绍- 案例分析：隧道工程在设计、施工过程中的关键问题- 模拟实践：小组合作进行隧道工程设计与模拟施工教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
教学大纲安排如下：第一课时：隧道基本概念第二课时：北京地区隧道概述第三课时：隧道工程设计与施工（上）第四课时：隧道工程设计与施工（下）第五课时：隧道工程案例分析与模拟实践教学内容注重理论与实践相结合，引导学生掌握隧道工程的基本知识，提高分析、设计、实践能力。
隧道设计计算书.docx
《地下结构课程设计》任务书——地铁区间隧道结构设计学校：北京交通大学学院：土木建筑工程学院姓名：李俊学号：11231214班级：土木1108班指导教师：贺少辉、孙晓静目录一.设计任务 (3)1.1 工程地质条件 (3)1.2 其他条件 (3)二.设计过程 (5)2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋 (5)2.2 计算作用在结构上的荷载 (5)2.2.1永久荷载 (5)2.2.2可变荷载 (7)2.3 进行荷载组合 ........................................................................ 错误!未定义书签。
2.3.1承载能力极限状态 ................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.2正常使用极限状态 (7)2.4 绘出结构受力图 (8)2.5 利用midas程序计算结构内力 (8)2.5.1 midas程序建模过程 92.5.2 绘制内力分析图 11三. 结构配筋计算 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1 基本条件 11 3.1 顶板配筋计算 (15)3.2 侧板配筋计算 (18)3.3 底板配筋计算 (20)四.最终配筋： (23)五.参考资料22六、设计总结 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
一、设计任务对某区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。
具体设计基本资料如下：1．1 工程地质条件线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。
北京交通大学---隧道设计与施工---第5部分隧道预设计
6
这里所指的隧道净空断面是隧道衬砌和基底围岩或仰拱所 包围的内侧部分的大小和形状。
公路隧道不仅要提供汽车行驶的空间，还要满足舒适行驶、 交通安全、防灾等服务的空间。
因此，隧道的净空断面不仅要满足要求的道路宽度及建筑 限界，还要有设置通风、照明、内装、排水、标志等的设置空 间，也要确保维修检查的监视员通道的设置空间。
预设计以大致掌握安全性、施工性、对周边的影响等为主要 目的，其设计项目以下表中的①-④为主要对象。修正设计则 着重在表中的⑤以下的项目，并修正预设计决定的项目。
3
预设计、修正设计的设计项目
设计项目 ①断面形状 ②开挖方法 ③对策 ④超前支护 ⑤一次支护 ⑥二次衬砌及仰拱 ⑦防排水 ⑧洞口部 ⑨量测
16
（2）重视初期支护的作用，并使初期支护与永久支护相互 配合，协调一致地工作。
过去在支护处理上，常分为临时支护和永久支护两种。临 时支护的主要目的是为了暂时地、迅速地控制坑道围岩的力学 过程，为永久支护创造有利条件。过去只把永久支护作为基本 的承载的支护结构，完全忽视了临时支护的作用。目前随着支 护技术的发展，逐步把临时支护与永久支护合并考虑，临时支 护亦作为永久支护的一个重要部分。喷射混凝土一锚杆支护就 是一例。
13
但位置是固定的，因而支护效果比木支撑优越。在喷混凝 土施工中，支护结构与围岩是全面而牢固地接触，这与模筑混 凝土与围岩的接触状态是完全不同的，因而，支护效果也有显 著差异。
围岩—支护结构的接触状态
点接触
面接触
A.任意的 B.确定的
C.松散的 D.牢固的
模筑混凝土 钢支撑、木支撑
土质隧道 喷混凝土、 有回填层 泵送混凝土衬砌
北京交通大学土木工程考博参考书和考博真题
齐梅兰
朱尔玉
季文玉
杜进生
雷俊卿
刘保东
韩冰
高日
张楠
杨庆山
石志飞
朋改非
安明喆
杨娜
田玉基
杨维国
徐龙河
王元丰
06 市政工程
李进
王锦
姚宏
李德生
夏海山
韩林飞
董晓峰
07 供热、供燃气、通风及空调李德英
工程
③3394 钢结构 或 3395 钢筋混凝土结构 理论 或 3396 高等土力学
①1101 英语 或 1102 俄语 或 1103 日语 ②2249 环境工程学 或 2251 土木工程优化分 析 ③3707 环境评价 ①1101 英语 ②2250 暖通空调 ③3398 传热学 或 3399 高等流体力学
3703 高等岩石 《岩石力学基础》，中国铁道出版社
力学
1997，张清，杜静
3704 轨道结构 《轨道工程》中国铁道出版社 高亮.
理论与技术
3705 线路设计 《铁路线路设计》中国铁道出版社 魏
理论与技术 庆朝主编。《铁路规划与机助设计》铁
道出版社 邓域才
3707 环境评价 《环境评价(第二版)》，同济大学出
学
社（第 2 版），袁润章；《混凝土的性
能》，中国建筑工业出版社（原著第四
版），A.M.内维尔
2053 路基工 《路基工程》（第二版），中国建筑
程理论与技术 工业出版社，2014，刘建坤等
2246 弹塑性理 《弹性力学简明教程》，高等教育出
论
版社第 2 版，徐芝伦；《岩土塑性力学
专注中国名校保（考）研考博辅导权威
土木工程是个系统工程，涉及方方面面的知识和技术，是运用多种工程技术进行勘测、 设计、施工的成果。土木工程随着社会科学技术和管理水平而发展，是技术、经济、艺术统 一的历史见证。影响土木工程的因素既多又复杂，使得土木工程对实践的依赖性很强。
北京交通大学土建学院土木工程隧道认知实习报告
北京交通大学土建学院土木工程隧道认知实习报告目录前言 .................................................................... 错误！未定义书签。
一、本次实习的内容 .................................... 错误！未定义书签。
二、本次实习的目的 (4)专论 .................................................................... 错误！未定义书签。
实习地点1、妙峰山 ..................................... 错误！未定义书签。
实习地点2、北京地铁13号线 .................... 错误！未定义书签。
结论 .. (11)建议 (11)结束语 ................................................................ 错误！未定义书签。
前言隧道（Tunnel）为地下通道的一种，也是最常运用的一种。
设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道，在台湾习称地下道。
隧道是国家重要的基础设施，隧道在综合交通体系中占有重要地位。
隧道为经济和社会的全面、协调、可持续发展，发挥着更加有效的促进作用。
本次实习过程中，老师向我们详细讲述了一些关于隧道方向的基础知识，让我们对隧道有了一定的认识。
一、本次实习的内容本次实习的目的主要在于通过教师和工程技术人员的现场教授以及施工人员的现身说法全面而详细的了解相关材料工艺过程。
实习的过程中，学会从技术人员和工人们那里获得直接的和间接地生产实践经验，积累相关的生产知识。
通过实习，学习本专业方面的生产实践知识，为专业课学习打下坚实的基础，同时也能够为毕业后走向工作岗位积累有用的经验。
实习不仅能让我们早些了解自己专业方面的知识，还能让我们多了解些专业以外的知识，让我们早些认识到我们将面临的工作问题，告诉我们要认真读书，钻研专业知识，拥有足够的理论知识是进行工程实践的基础，本次实习让我明白了作为一个工程建设人员，一定要有扎实的专业基础，严谨负责的态度，才能够做好一项工程，作为一个工程师，只有这样才称得上是一个合格的工程师。
北京交通大学认知实习隧道及地下工程报告
北京交通大学认知实习隧道及地下工程报告隧道与地下工程认知实习报告姓名：李昱奇班级：土木1104班学号： 11231081 学院：土建学院目录前言 (3)具体内容..........................................1．背景介绍 (3)2．妙峰山——隧道 (4)3．古北口——潮河关2号隧道及其周围隧道及北京交通大学隧道中心地下隧道 (5)4．感受总结 (12)前言土木工程的学习，我们不仅要注意知识的积累，更应该注意实践能力的培养，因为土木工程专业本来就是一个应用性很强的专业，如果现在不注意实践能力的培养，将来走上工作岗位我们肯定会后悔不迭的。
为此，学校为了让大家对本专业有更好的认识，培养大家的实践能力，组织了本次外出实习，好让大家可以建立一个专业基础，这对将来的学习将会有很大帮助，因为等将来一开专业课我们都能联想起来这几次实习所见到的东西，所以我们都很高兴能有这些宝贵的实习机会，既丰富了学习生活又有了近距离接触工程实践的机会。
认识实习是土木工程教学计划中第一个实践性教学环节，所以对我们建立正确的专业思想，树立正确的专业知识学习态度有极其重要的影响作用。
通过本次实习参观中，我们主要了解了如下内容：1．实际观察了妙峰山的两处隧道，又在古北口了解古北口隧道的工程问题及选线，初步认识并了解了隧道及地下工程的结构；2．通过自己实地的观察并记录以及老师的讲解，了解了相关的知识，对于隧道及地下工程方向有了一个大致的宏观的把握。
3.认识到土木工程专业的复杂性以及技术性，认识到必须努力学好专业知识，勤奋好学以便减少将来走上工作岗位所遇到的困难。
专业介绍一．背景介绍隧道及地下工程是从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。
隧道及地下工程也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。
隧道设计与施工地铁隧道毕业设计
中国矿业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：年月日毕业设计日期：年月日至年月日毕业设计题目：毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据提供的北京地铁苏州街站～黄庄站区间隧道工程的工程资料，完成隧道衬砌结构设计和施工组织设计。
结构设计内容包括隧道施工方案的比选、衬砌方案的选取及内力计算等，并编制设计计算书。
施工组织设计内容应包括隧道施工准备、施工方法及辅助施工技术、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理等内容。
提交的图纸应包括：①区间隧道平面图，②区间隧道纵断面与地质关系图，③隧道施工总平面布置图，错误!未找到引用源。
隧道横断面图。
专题要求：根据隧道壁后注浆施工技术的现状，针对隧道注浆过程中理想的隧道管片受力状况进行计算，分析注浆所能施加的在管片上的最大压力。
其它要求：翻译一篇与设计或专题内容相关的近3年外文文献，其中文字数不少于3千字，并且附英文原文。
院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本毕业设计主要包括三个部分，第一部分是苏州街~黄庄站区间隧道结构设计；第二部分是苏州街~黄庄站区间隧道施工组织设计；第三部分是专题部分，隧道施工中注浆压力设计研究。
北京交大
孙训方
蒋永莉梁小燕王正道
951结构力学A
《结构力学》（不包含结构的动力计算、稳定计算、极限荷载和矩阵位移法部分）
结构力学(第四版).北京：高等教育出版社，2004
李廉锟
953测量学力学B
《结构力学》（不包含结构的动力计算、稳定计算、极限荷载和矩阵位移法部分）
082301道路与铁道工程
01线路规划设计理论与技术
02轨道结构设计理论与技术
03列车线路动力响应分析
04建设管理与工务管理
05路基工程
06路面工程
07交通环境、自然灾害理论与技术
37
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语或203日语
③301数学一
④953测量学或951结构力学A
铁道方向：铁道工程
.结构力学(第四版).北京：高等教育出版社，2004
李廉锟
初试科目
钢筋混凝土结构A
博士学位授权点
081406桥梁与隧道工程(隧道方向)
06隧道支护结构设计与计算理论
07隧道工程与环境影响分析理论
08隧道防水材料与防水设计理论
09隧道施工动态监测与分析系统
10隧道运营养护维修
29
950材料力学
《材料力学》
《材料力学学习指导》
《材料力学》高教出版社(第4版)
《材料力学》西南交大出版社(第4版)《材料力学学习指导》清华出版社北京交通大学出版社
公路方向：路基路面工程
博士学位授权点
081406桥梁与隧道工程(桥梁方向)
01桥梁结构理论及应用
02桥梁振动理论及应用
03桥梁非线性动力性态与控制
04新型材料及在桥梁中的应用
05桥梁工程水力学及水文
北京交通大学隧道设计与施工第3部分隧道设计基础
7
陶恩隧道的初始地应力场
南非测定垂直应力与水平应力
比值随深度的变化
从我国现阶段积累起来的浅层(埋深小于500m)实测资料
看,λ小于0.8者约占27.5%。在0.8~1.25之间者约占42.3%,
大于1.25者约占30.2%。 8
（3） 构造应力场很不均匀, 它的参数无论在空间上、时间 上都有很大变化, 特别是主应力轴的方向和绝对值变化很大。
3、初始地应力场的评价
围岩强度比的定义是：围岩内部的最大地应力值与围岩强
度的比值。
围岩强度比：Gn＝Rb/σmax，式中σmax：围岩内最大地应力 值；Rb：围岩抗压强度值。
是整个坑道丧失稳定的主要原因,应予以足够重视。
4）当λ=1（即初始垂直应力与初始水平应力相等）时,坑道
周边围岩各点的应力皆相同。即为一常数值（σt=2σy）。这种 应力状态对圆形坑道稳定是很有利的。
5）通常围岩的侧压力系数变动在0.2~0.5之间。在这个范
围内,坑道周边切向应力σt都是压应力。因此,要十分注意切向应
13
我国初始地应力场的修正
围岩基本分级 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
极高地应力场
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ或Ⅳ Ⅴ
Ⅵ
高地应力场
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ或Ⅴ Ⅵ
14
二、毛洞的围岩力学状态
（一）、坑道开挖后的二次应力状态 假定： （1）围岩为均质的、各向同性的连续介质； （2）只考虑自重造成的初始地应力场； （3）坑道形状是圆形的； （4）坑道位于一定深度,简化为无限体中的孔洞问题。
隧道设计书
2014级本科课程设计隧道工程（高速铁路）姓名：李艳学号：20140460111班级:1班指导老师:郭成超目录1 绪论 (4)1.1隧道简介 (4)1.1.1隧道及其分类 (4)1.1.2隧道的作用及其优点 (4)1.1。
3隧道工程及其发展 (4)1.1.4新奥法施工 (5)1.2目的和意义 (5)2 设计资料 (6)2。
1工程概况 (6)2.2 工程地质条件 (6)2。
2。
1地层特性 (6)2。
2.2地质构造 (6)2.2。
3 岩石分级指标 (7)2。
3 气象及水文地质条件 (8)2。
4 抗震设计参数及地震效应 (8)2。
5 区域稳定性评价 (8)2.6 不良地质现象 (8)2.7设计标准 (9)2.8计算断面资料 (9)3 初步设计 (10)3.1 围岩分类 (10)3.2隧道平面设计要点 (10)3.3隧道纵断面设计要点 (10)3。
3.1 坡道形式 (10)3。
3.2坡度大小 (11)3。
3。
3 坡段长度 (12)3.3。
4 坡段连接 (13)3.4 横断面设计要点 (13)3.4.1 净空 (13)3.4。
2 曲线隧道净空加宽 (13)3.4.3横断面构造 (14)3.5隧道衬砌标准内轮廓设计 (14)4 洞门设计 (15)4.1洞门设计要求 (15)4.2洞门类型的确定 (15)5 防排水和通风设计 (17)5.1 防排水 (17)5。
2运营通风 (17)6 隧道衬砌设计 (18)6。
1围岩压力计算（曲墙式） (18)6.1.1 隧道的宽度与高度的确定 (19)6.1。
2 判断隧道深、浅埋 (19)6.1.3浅埋隧道围岩压力的确定 (20)6。
2 衬砌结构计算 (21)6.2.1 基本设计参数 (21)6。
2。
2 衬砌几何尺寸 (22)6.2。
3半拱轴线长度 (22)6.2.4各分块接缝(截面）中心几何要素 (22)6.3 计算位移 (23)6。
3。
1 单位位移 (23)6。
3.2 载位移-主动荷载在基本结构中引起的位移 (24)6.3.3 载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (27)6.3。
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2、构造应力 地质力学认为：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是地
应力作用的结果。因而地质力学就把构造体系和构造形式在形 成过程中的应力状态称之为构造应力场,它是动态的。
由于构造应力场的不确定性,很难用函数形式表达。它在整 个初始地应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析。
（1）地质构造形态不仅改变了重力应力场,而且除以各种构 造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在围岩内,这种残余构造 应力将对隧道工程产生重大影响。
Rb/σmax <4
高地应力场
硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁围岩有剥离和 掉块现象，新生裂缝较多．成洞性较差，基坑时有剥离 现象，成形性—般尚好。软质岩：岩芯时有饼化现象。 开挖工程中洞壁岩位移显著，持续时间较长，成洞性差， 基坑有隆起现象，成形性较差。
4～7
（2）判定土压性质的指标 日本仲野采用围岩强度比作为是否产生塑性地压的指标。
（3） 构造应力场很不均匀, 它的参数无论在空间上、时间 上都有很大变化, 特别是主应力轴的方向和绝对值变化很大。
3、初始地应力场的评价 围岩强度比的定义是：围岩内部的最大地应力值与围岩强
度的比值。 围岩强度比：Gn＝Rb/σmax，式中σmax：围岩内最大地应力
值；Rb：围岩抗压强度值。 （1） 地应力场性质的判定指标 初始地应力场究竟属于一般地应力场，还是高地应力场，
不同围岩强度比开挖中出现的现象
围岩强度比 土压特性
>4 不产生塑性地压
2～4
<2
有时产生塑性地压 多产生塑性地压
（3）作为围岩分级的重要参考指标 在Barton的围岩分级中把围岩强度比作为重要指标。
在日本道路公团的 隧道围岩分级中，也把围岩强度比作为 中硬岩、软岩及土砂围岩分级的一个重要参考指标考虑。
可以用围岩强度比加以初步判定。一定不要误解，初始地应力 大，就是高地应力场。因为，有时初始地应力场虽然大，其围 岩强度比却不一定高。
围岩强度比Gn分级标准
极高地应力
高地应力
法国隧协
<2
2～4
我国工程围岩分级标准
<4
4～7
日本新奥法指南(1996年)
<2
4～6
日本仲野分级
<2
2～4
一般地应力 >4 >7 >6 >4
隧道工程设计与施工
主讲: 谭忠盛 北京交大隧道系
第三部分 隧道设计基础
一、初始地应力场及其评价
正确掌握和了解地质环境对隧道工程力学行为的作用和影响 是合理地进行隧道工程设计的前提和基础。
围岩初始地应力场,一般受到两类因素的影响: 第一类：重力、温度、围岩物理力学性质、构造、地形等经 常性的因素。 第二类：地壳运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性 的或局部性的因素。 初始地应力场由两种力系构成:
由于地壳运动的结果,岩层会产生各种变态,如变成各种倾斜 状的、弯曲的等等。在这种情况下,围岩的初始地应力场也有所 变化。
如垂直成层岩石,由于各层的物理力学性质不同,在同一水平 面上的应力分布可能是不同的;又如背斜情况,由于岩层成拱状 分布,使上覆岩层重量向两翼传递,而直接处在背斜轴下面的岩 层则受到较小的应力;在被断层分割的楔形岩块情况中,也可观 察到类似情况。下窄上宽的楔形围岩移动时,受到两倒岩块的夹 制，因而使应力减小、反之,下宽上窄的岩块,则受到附加荷载 的作用。埋深较小时地表起伏较大情况影响也不能忽略。
在我国铁路隧道的围岩分级中没有考虑这个因素的影响。一 些研究指出：如果在预设计中获得围岩强度比的指标，可以 按 表中进行围岩级别的修正。
Barton的围岩强度比分级
应力状态系数
Rb/σmax
Rt/σmax
低地应力、 围岩强度充分，地表附近 但有地应力问 中等地应力 题的情况
高地应力
微弱的岩爆
强烈岩爆
距表面h深处一点的应力状态可表示为：
σy=∫0hγ(y)dy σx=σx(y) y
当垂直应力已知时,水平应力的大小决定于围岩的泊松比。 大多数围岩的泊松比变化在0.15~0.35左右。
围岩的初始地应力场是随深度而变的,其应力状态可视围岩 的不同,分别处在弹性的、隐塑性的及流动的三种状态。围岩的 隐塑性状态在坚硬围岩中约在距地面10km以下,也有可能在浅 处产生,如在岩石临界强度低〈如泥岩等〉的地段。通常情况下, 在隧道所涉及的范围内,都可视初应力场为弹性的,这一点亦可 由部分量测资科所证实。
（2）构造应力场在不深的地方已普遍存在,而且最大构造应 力的方向,多近似为水平,其值常常大于重力应力场中的水平应 力分量,甚至也大于垂直应力分量,这与重力应力场有很大不同。
陶恩隧道的初始地应力场
南非测定垂直应力与水平应力
比值随深度的变化
从我国现阶段积累起来的浅层(埋深小于500m)实测资料 看,λ小于0.8者约占27.5%。在0.8~1.25之间者约占42.3%, 大于1.25者约占30.2%。
高地应力、挤 缓慢挤出
出和塑性流动
的情况
急剧挤出
>200
200～10 10～5 5～2.5 <2.5
>13
13～0.66 0.66～0.33 0.33～0.16 <0.16
注：RB：围岩抗压强度；σmax：最大地应力值； Rt：围岩抗拉强度；SRF：应力状态系数
SRF
2.5
1.0 0.5～2 5～10 10～20 5～10 10～20
不同地应力场的围岩在开挖中出现的主要现象
地应力场情况
主要现象
硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁 围岩发生剥离．新主裂缝多．成洞性差，基坑有剥离现 极高地应力场 象，成形性差。软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程 中洞壁围岩有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移， 持续时间长，不易成洞；基坑发生显著隆起或剥离不易 成形。
σ=σy+σT 式中 σy：自重应力分量; σT：构造应力分量。
1、重力应力场 设围岩是线性变形介质，在xy平面内是均质的,沿y轴方向
是非均质的。设E、μ分别为沿垂直方向的弹性模量和泊松比, E1、μ1为沿水平方向的弹性模量和泊松比，因围岩的变形性质 沿深度而变,故可定:E=E(y)，μ=μ(y)、E1=E1(y)、μ1=μ1(y)，单 位体积重量也认为是沿深度而变，即γ=γ(y)。