横通道施工阶段主隧道衬砌结构变形规律和受力特性

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隧洞衬砌横向内力和变形的可视化分析

隧洞衬砌横向内力和变形的可视化分析
随着我国水利、交通、市政等基础设施建设日新月异地发展,隧洞工程已广为应用。

关于隧洞衬砌结构设计计算的理论发展,至今已有近两百年历史,其中基于结构力学的数值解法——边值法,已在工程设计中得到了普遍采用。

边值法不需假定围岩弹性抗力分布,而是以衬砌的径向位移来判断弹性抗力大小,相比其他解析方法更接近工程实际。

所以本文基于边值法原理,以MATLAB 软件为平台,开发了交互式可视化分析图形用户界面(GUI),可计算各种断面形式的隧洞(盾构法和钻爆法)衬砌结构内力和变形,并与现有以边值法为计算原理的商业软件及其他学者的计算方法进行了对比,验证了本文方法及程序的正确性。

本文的主要内容和成果如下:(1)介绍边值法的原理,开发了计算水工圆形、马蹄形、城门洞形隧洞衬砌结构的GUI,并以具体算例验证了本文GUI的正确性。

(2)边值法的缺点之一是假定衬砌为不透水结构,用其计算高压隧洞衬砌内力结果往往偏大。

在高内水压作用下,水荷载的体力理论认为混凝土衬砌一般会开裂并与围岩脱开,内水压力以渗透压力的形式作用在衬砌和围岩上,而围岩承载了大部分的内水压力。

本文将体力理论与边值法相结合,开发了计算圆形水工高压隧洞衬砌结构的GUI,并进行了实例计算。

(3)以往边值法只用于计算连续均质的整体式衬砌结构,鉴于国内尚未有文献采用边值法计算由管片和接头组成的组合衬砌结构的内力和变形,本文原创性地提出了两种接头连接处理方法,实现了基于边值法进行盾构隧洞管片衬砌的结构计算,并开发了相应的GUI。

软岩变形隧道车行横洞与主洞相交处的二次衬砌施作时机建议

软岩变形隧道车行横洞与主洞相交处的二次衬砌施作时机建议摘要：在施工渭武高速公路木寨岭软岩变形隧道17#车行横洞交叉口过程中，出现了该隧道左、右线主洞二次衬砌及17#车行横洞初期支护、二次衬砌均发生变形破坏的现象。

本文介绍了17#车行横洞和木寨岭隧道左、右线主洞与17#车行横洞相交处的支护参数后再介绍了上述结构发生变形破坏的具体情况，最后分析总结了导致上述结构发生变形破坏的主要原因，并在后续施工其他车行横洞的过程中通过改变施工组织顺序证明了作者的建议是可行的。

关键词：软岩变形隧道车行横洞交叉口；衬砌结构变形破坏；施工组织顺序一、木寨岭隧道简介渭武高速公路木寨岭特长隧道采用分离式设计，其中进口里程K210+635，出口里程K225+861，全长15226m，隧道洞身最大埋深为629.1m。

全隧有炭质板岩、千枚化炭质板岩、泥岩、砂岩等，最主要以软质炭质板岩为主，全隧均为Ⅴ级围岩。

二、17#车行横洞衬砌结构和木寨岭隧道左、右线主洞与17#车行横洞相交处衬砌结构开裂破坏情况木寨岭隧道17#车行横洞纵断面、17#车行横洞与左右线主洞交叉平面布置如图1。

图1：车行横洞与左右线主洞交叉口平面布置图、车行横洞纵断面图2019年1月10日，作业人员对17#车行横洞的主线右洞端和主线左洞端分别进行了12.5米和9.5米的开挖和初期支护后，在短短的数小时内，17#车行横洞初期支护、二次衬砌和木寨岭隧道主线左、右洞与该车行横洞相交处的二次衬砌均出现了不同程度的变形破坏，具体情况如下：1、17#车行横洞初期支护变形破坏情况17#车行横洞初期支护钢拱架严重变形扭曲、喷射混凝土开裂掉块（如图2）。

图2：17#车行横洞初期支护出现钢拱架严重变形扭曲，喷射混凝土开裂掉块17#车行横洞已经施作了的二次衬砌（仅施作了车行横洞端头6米长的车行横洞加强段的二次衬砌）出现开裂破坏（如图3）。

图3：17#车行横洞二次衬砌(车行横洞加强段)开裂破坏情况2、木寨岭隧道右线主洞与17#车行横洞交叉口处的钢筋混凝土二次衬砌变形破坏情况木寨岭隧道右线主洞与17#车行横洞相交处的二次衬砌钢筋混凝土表面裂缝由桩号YK223+498发展至主洞二次衬砌桩号YK223+495（环向施工缝处）拱腰处，裂缝长3.9m，错台高度29mm，裂缝宽度16mm，局部出现了二次衬砌混凝土剥落，二次衬砌钢筋外露的现象（如图4）。

盾构区间隧道衬砌结构的抗震计算

盾构区间隧道衬砌结构的抗震计算作者：江国仲来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要:横通道施工是隧道工程中常见的施工项目，其施工对主隧道有很大影响，盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法称为盾构法。

所以对隧道结构受力特征计算和盾构工程风险控制进行研究，对于保证隧道施工的安全性有重要意义，本文就盾构区间隧道衬砌结构的抗震计算进行了简要分析。

关键词:盾构；隧道；衬砌结构；抗震计算中图分类号：U45 文献标识码：A1、盾构区间隧道衬砌结构施工技术概述1.1、盾构隧道法使用现状盾构是在软岩和土体中进行隧道施工的专门机具，使用盾构机开挖隧道的方法称为盾构法，盾构隧道法的施工，在近几年的城市隧道建设中得到越来越广泛的应用，盾构法隧道前进是依靠设在盾尾的一组千斤顶克服盾构机重和周围土体产生的正面和侧壁的摩阻力，千斤顶支撑在已拼装好的环形隧道衬砌上，每拼装一环管片，千斤顶向前推进一个衬砌环间宽度，在施工过程中，衬砌管片的投资通常达到总投资额的40%，因此，正确合理的衬砌结构计算方法不仅是制约隧道安全性的重要影响因素，更大大决定着隧道投资额的数目。

1.2、盾构掘进适应性分析根据施工盾构区间周边条件、工程地质、水文地质情况，选用土压平衡盾构。

鉴于盾构经过地段主要为膨胀土地层，渗透系数小，泥质含量较高，遇水软化，极易发生“泥饼”现象，将极大的影响盾构掘进。

因此，在选用土压平衡盾构时要对盾构刀盘、刀具方面进行盾构机的适应性分析：（一）盾构刀盘开口率是决定刀盘拓扑结构的关键参数，在刀盘的设计中具有重要的作用。

当刀盘开口率在30%～40%范围时，刀盘的支护压力与膨胀土地层所对应的地应力较为接近，对开挖面的稳定较为有利。

故盾构采用35%的开口率。

盾构刀具排布以铲刀和刮刀为主，辅以单双刃滚刀，为了方便对损坏及磨损严重的刀具进行更换，滚刀采用较为可靠的楔形安装方式且为背装式。

面板刮刀布置在面板开口槽两侧，随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向剪力和径向切削力，从而对土体进行有效切削。

大跨度隧道车行横洞开挖力学特性分析

大跨度隧道车行横洞开挖力学特性分析隧道工程是一项复杂而又重要的工程，而对于大跨度隧道的设计与施工更是一项挑战。

大跨度隧道通常指跨度在30米以上的隧道，其主要特点是开挖面积大、开挖时间长、支护工程复杂等，因此在车行横洞开挖时需要进行力学特性分析以确保施工安全和顺利进行。

本文将从力学特性和开挖过程中的影响因素两个方面进行分析。

1.土体力学特性：在车行横洞开挖过程中，最重要的是对土体的强度和稳定性进行分析。

首先需要对隧道周围的岩土层进行勘测，确定地质构造、地层性质和岩土层整体强度等信息。

在开挖过程中，要根据土体的物理性质和力学参数，采取合适的支护措施，避免发生塌方和地面沉陷等问题。

2.支护结构力学特性：对于大跨度隧道车行横洞开挖，支护结构承担着重要的作用。

支护结构的设计应考虑到土体的力学性质，保证其能够承受土体的压力和力学变形。

常见的支护结构包括岩锚、喷锚、拱壳加固等，需要根据具体情况选择适当的支护方式。

3.土体变形和支护结构变形分析：在车行横洞开挖过程中，土体和支护结构都会发生变形。

通过力学分析，可以研究土体和支护结构的变形规律，预测可能出现的变形情况，及时采取措施进行调整和修复，避免发生安全事故。

二、开挖过程中的影响因素分析1.地下水位：地下水位的高低将直接影响到土体的稳定性。

在车行横洞开挖过程中，需要对地下水位进行监测，并采取合适的排水措施，保持隧道开挖面的干燥状态，防止地下水对土体稳定性的影响。

2.周围建筑物和管线：隧道周围可能存在建筑物和管线等设施，这些设施可能会受到隧道开挖过程的影响，导致建筑物倾斜或管线破坏。

在施工前需要对周围环境进行综合分析，制定合理的施工方案，确保隧道开挖过程对周围环境的影响最小化。

3.施工方式和设备：在大跨度隧道车行横洞的开挖过程中，施工方式和设备的选择至关重要。

需要根据地质条件、支护要求和工程进度等因素进行合理的选择，确保施工工艺顺利进行，保证工程质量和安全。

总之，大跨度隧道车行横洞的开挖涉及到多个方面的力学特性分析和影响因素分析。

横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性

横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性摘要：横通道施工是隧道工程中常见的施工项目，其施工会给主隧道带来负面影响，所以必须对其进行研究以保证隧道施工的安全性。

借助施工案例的监测数据不难发现，其对衬砌的影响是有规律可依的，这样就可以采取针对性措施提高施工质量与安全。

关键词：横通道施工测点布置变形规律受力特征Abstract: the channel tunnel engineering construction is in the common construction project, the construction will give the Lord tunnel negative effects, so we must carry on the research to ensure the safety of the tunnel construction. With the construction of the monitoring data of case is not difficult to find, it to the influence of lining there are laws can depend on, so you can take corresponding measures improve the construction quality and safety.Key words: horizontal channel sensor arrangement deformation law construction force characteristic横通道施工措施以及监测方案分析在隧道工程中，横向通道主要包括了车行道和人行道两种，因为车行道的横向开挖面积大与主隧道斜交，是一种空间力学结构，因此其对主通道的影响较大，对此类通道的研究较为广泛。

研究主要集中在两个方面，一则是对横洞设计与施工的研究，一则是对横洞开挖对主隧道的影响状况。

隧道结构分类及设计要求

隧道结构分类及设计要求隧道结构是地下建筑结构的重要组成部分，它的结构形式可根据地层的类别、使用功能和施工技术水平等进行选择。

其结构形式主要有半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌结构、直墙拱形衬砌结构、曲墙结构、复合衬砌结构和连拱隧道结构等形式。

一、结构形式、受力特点和适用条件1、半衬砌结构在坚硬岩层中，若侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可能有局部滑落时，可仅施作顶部衬砌，不作边墙，只喷一层不小于20mm厚的水泥砂浆护面，即半衬砌结构。

2、厚拱薄墙衬砌结构在中硬岩层中，拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体，充分利用岩石的强度，这种结构适宜用在水平压力较小，且稳定性较差的围岩中。

对于稳定或基本稳定的围岩中的大跨度、高边墙洞室，如采用喷锚结构施工装备条件存在困难，或喷锚结构防水达不到要求时，也可考虑使用。

3、直墙拱形衬砌结构在一般或较差岩层中的隧道结构，通常是拱顶与边墙浇在一起，形成一个整体结构，即直墙拱形衬砌结构，广泛应用的隧道结构形式。

4、曲墙衬砌结在很差的岩层中，岩体松散破碎且易于坍塌，衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成，形成曲墙衬砌结构。

该种衬砌结构的受力性能相对较好，但对施工技术要求较高，这也是一种被广泛应用的隧道结构形式。

5、复合衬砌结构复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力，支护的作用首先是加固和稳定围岩，使围岩的自承能力可充分发挥，从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。

工程施工时，一般先向洞壁施作柔性薄层喷射混凝土，必要时同时设置锚杆，并通过重复喷射增厚喷层，以及在喷层中增设网筋稳定围岩。

围岩变形趋于稳定后，再施作内衬永久支护。

复合衬砌结构常由初期支护和二次支护组成，防水要求较高时须在初期支护和二次支护间增设防水层。

6、连拱隧道结构隧道设计中除考察工程地质、水文地质等相关条件外，同时受线路要求以及其他条件的制约，还需要考虑安全、经济、技术等方面的综合比较。

因此，对于长度不是特别长的公路隧道（100~500m），尤其是处于地质、地形条件复杂及征地严格限制地区的中小隧道，常采用连拱隧道的形式。

多因素作用下隧道衬砌内力随时间变化规律

ＸＵｉｇＬｎ，ＨＵＡＮＧｎｗｅＨｏｇｉ
（．ＢｉｎＴＣｎｔｃｏｄｉｉｒｔｎ，．Ｂｉｇ１０３，Ｃｉ；１ｅｉＭＲｏｓｕｔｎＡｍｎｔｉ７，ｅｎ００７ｈｎｊｇｒｉｓａｏ）ｊａ２ｅａｔｅｔｆＧｏｃｎａｎｉｅｉ，ｎＵｉｒｔ，ｈｎｈｉ００２ｈｎ）．ＤｐｒｎｏｅｔｈｉｌｇｎｅｎｎｖｓｙＳａｇａ０９，ＣｉｍｅｃＥｒｇｅｉ２ａ
Ａｂｓｒｃ：ＴｅｏｄｒｉｉｇｏｈｅｔｎｄｔｎｅｓｃｓｈｏｔｙａｔｒｔｅｉｓａｌｔｏｆｔｅｐｅｉｉａｉｉｇＩｔａｔｈｅｓｃｎａｙｌｎｎｆｔｅｍｎｉｅｕｎｌｉａｔｓｒｌｆｅｈｎｔｌａｉｎｏｈｒｌｎｒｌｎｎ．ｎｏｍｙｏｄｒｔｎｅｔａｅｔｅｖｒａｉｎｒｌｓｏｈｎｅｎｌｆｒｅｏｈｕｎｌｌｎｎｒｅｏｉｖｓｉｔｈａｉｔｕｅｆｔｅｉｔｒａｏｃｆｔｅｔｎｅｉｉｇ，ｔｅｉｆｕｎｅｏｕｎｅｘａａｉｎ，ｓｒｇｏｈｎｅｃｆｔｎｌｅｅｖｔｏｌｕ－
第３０卷
第３期
碰莲建谨
Ｔｎｅｕｎ［Ｃｏｓｒｃｉｎｎｔｕｔｏ
ＶＯ．０ＮＯ３Ｉ３．
２１００年６月
Ｊｎ２０ｕｅ０１
多因素作用下隧道衬砌内力随时间变化规律

长大隧道横通道受力分析

的是横通道与主隧道成 90°和 60°两种交叉角度形式 , 见图 1 、图 2 。与一般隧道断面相比 ,由于主隧道与横通道交叉形成的结构空间受力复杂[4] ,因此施工难度显著增加 ,工程造价也相应增大。随着我国长大隧道建设快速发展 ,隧道正在向长大方向发展 ,因此 ,沿长大隧道修建主隧道与横通道交叉结构的情况越来越多 ,所以 ,掌握交叉部结构施工技术显得很重要[5] 。这是为了确保在主隧道与横通道扩大断面处空间交叉结构的安全 ,并为今后国内类似工程提供参考。
Abstract : Nowadays wit h t he develop ment of t he natio nal eco no mices of o ur co unt ry , t he needs for inf rast ruc2 t ures , especially fo r t raffic inf rast ruct ures such as railways and highways are co ntinually increasing , which leads to t remendo us growt h of t he number of lo ng mo untain t unnel p roject s. The adit s co nnecting two lo ng t unnel s are recognised as t he essential auxiliary st ruct ures to facilitate ref uge rescue , maintenance and manage2 ment during t raffic operatio n. Thro ugh 3D F EM numerical simulatio n analysis of co nst ructio n of t he adit and main t unnel inter sectio n st ruct ure wit h different intersectio n angles , t his paper draw s t he co nclusio ns t hat t he smaller t he inter sectio n angle , t he higher t he co ncent ratio n degree of t he surro unding rock st resses and t he lar2 ger t he adit lining st resses. Therefore , special design is necessary to st rengt hen t he adit and main t unnel inter2 sectio n part ,especially t he side of t he acute angle of inter sectio n to guarantee t he safet y of t he st ruct ure. The result s above are wort hf ul for design and co nst ructio n of adit s and main t unnel s of undergro und engineering p roject s. Key words : lo ng t unnel ; adit ; intersectio n angle ;finite element met hod

地层纵向特性对隧道衬砌结构应力与位移的影响分析

地层纵向特性对隧道衬砌结构应力与位移的影响分析朱彦鹏;张玺;李忠;徐惠丹【摘要】探讨地层纵向性态变化对隧道横截面应力、位移的影响,采用midas GTS 有限元分析软件,结合兰州市九州隧道实际工程,选取不同性态的土体进行数值模拟,分析对比了3种不同土体下隧道拱顶的竖向有效应力及位移.结果表明,随着土体围岩级别的提高,容重的增大,内摩擦角的减小,隧道截面竖向有效应力有所增大,且拱趾处增量最大,增长速度也最快,有效应力的增量和增长速度沿拱圈向拱顶逐渐减小,拱趾处增量是拱顶处增量的20倍以上;围岩级别提高,竖向位移有所减小,其中拱顶处位移增长最快,增量也最大,位移的增量和增长速度从拱顶沿拱圈向拱趾逐渐减小,拱顶处位移增量是拱趾处增量的1.17～1.23倍,对实际工程提供了一定的参考和建议.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2014(026)002【总页数】6页(P43-48)【关键词】纵向性态;隧道;有效应力;位移;midas GTS;数值模拟【作者】朱彦鹏;张玺;李忠;徐惠丹【作者单位】兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;新乡市市政建设工程有限公司,河南新乡 453000【正文语种】中文【中图分类】TU91隧道是一种埋置在土体中的特殊结构形式，所以土体的围岩级别就对隧道的受力及变形有着直接的关系，进而影响其整体结构的设计.我国各地的地质环境和工程实况大相径庭，不同围岩的弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角等参数相差较大，隧道的受力及沉降也有各自的特点，许多学者进行了大量的研究工作［1－10］.我们通过分析黄土地层纵向土体参数差异对隧道衬砌应力及位移的影响，更深入的理解在不同地质条件下隧道的应力状况及位移形变.1 有限元模型建立隧道支护结构上的围岩压力计算应综合考虑隧道所处的地形条件、地质条件、隧道跨度、结构形式、埋置深度等因素.现将地形条件、隧道跨度、结构形式、埋置深度等条件固定，改变地质条件，并结合兰州市北环路（安宁～109国道段）工程，运用midas GTS软件对大断面黄土隧道进行数值模拟.1.1 工程概况九州隧道的进口位于兰州安宁区关山沟，长为2 768m，道路按城市一级主干道设计，设计车速60km／h，沥青混凝土路面结构，双向六车道，路幅宽33m，采用两块板断面形式；隧道按上下行分离双向六车道设计，隧道主洞净宽为13.75m，净高为5m.1.2 基本假定为了便于建立分析模型，结合该工程的实际情况，做如下假定.（1）本构模型采用莫尔—库伦［11］：其中：σ为正应力；τ为剪应力.（2）隧道嵌入周围土体中，满足变形相容条件.（3）地下水埋藏较深，在模拟计算过程中，不考虑地下水的影响.1.3 计算模型及参数选取计算模型为三心圆加仰拱隧道，模型横截面及立体图分别见图1、图2.图1 隧道计算模型横截面Fig.1 Cross－section diagram of tunnel calulation model埋置深度30m，隧道横截面宽16.07m，净高10.67m，采用29根D25注浆锚杆，锚杆长4m，初衬采用喷射C25早强混凝土，隧道长150m，围岩宽136m，高100m，长150m，依物理力学性能不同分为Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ33级［12］.图2 隧道计算模型立体图Fig.2 Stereo diagram of tunnel calution model模型包括土体、喷混、隧道及锚杆4部分.土体和隧道采用实体单元进行模拟，土体的具体参数见表1，符合莫尔—库伦破坏准则.喷混采用板单元进行模拟，计算参数见表2.力学行为采用弹性准则，锚杆采用线单元进行模拟，计算参数见表3.表1 模型土体参数Table 1 The parameters of soil’s model模型围岩级别弹性模量／（n·m－2）泊松比容重／（n·m－3）饱和容重／（n·m－3）粘聚力／（n·m－2）摩擦角／（°）1 4.0e＋10 0.31 23 000 23 500 6 000 000 39 2Ⅳ2 2.4e＋10 0.30 22 000 22 500 2 941 995 36 3Ⅳ3Ⅳ1 1.5e＋10 0.34 20 000 20 500 2 500 000 29表2 喷混计算参数Table 2 The parameters of spray calculation2.3e＋010泊松比 0.2质量密度／（n·m－3） 24 000热膨胀系数／（1·T－1） 1e－006厚度／名称喷混计算参数弹性模量／（n·m－2）m 0.26表3 锚杆计算参数Table 3 The parameters of anchor calculation?2 结果分析模型中隧道，喷混及锚杆的计算参数不变，土体依次按Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3的围岩级别进行替换，以分析对比黄土地层纵向性态变化对隧道横截面应力及位移的影响.由于模型对称的特点，现选取0、25m、50m及75m的隧道截面进行相关数据的分析对比，以探索土体性态差异对隧道的影响.2.1 有效应力为了提取隧道截面的有效应力数值，将截面进行单元划分，如图3所示.并选取其中的6个单元，分别提取各单元中部z方向的有效应力.图3 隧道截面有效应力提取单位Fig.3 The unit extracted for tunnel－section effective stress单元1～6中心的竖向有效应力如表4所列.表4 各单元有效应力数值及其差值（方向为z轴负方向）Table 4 The data and D－value for effective stress of units（a）0m处MPa单元号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.186 412 1.855 772 2.419 555 0.669 361 1.233 144 0.563 783 2 0.533 423 0.844 002 1.143 944 0.310 579 0.610 521 0.299 942 3 0.038 842 0.062 154 0.091 041 0.023 312 0.052 199 0.028 887 4 0.038 285 0.061 302 0.090 546 0.023 017 0.052 261 0.029 244 5 0.556 022 0.877 481 1.192 670 0.321 459 0.636 648 0.315 189 6 1.213 547 1.904 205 2.480 751 0.690 659 1.267 204 0.576 546（b）25m 处 MPa单元号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.084 051 1.714 536 2.241 938 0.630 485 1.157 887 0.527 402 20.531 140 0.834 958 1.122 151 0.303 818 0.591 011 0.287 193 3 0.009 359 0.013 077 0.029 873 0.003 718 0.020 514 0.016 796 4 0.010 051 0.014 264 0.031 274 0.004 213 0.021 223 0.017 010 5 0.527 432 0.828 899 1.117 4540.301 467 0.590 022 0.288 555 6 1.133 855 1.784 433 2.333 891 0.650 5771.200 036 0.549 459（c）50m处 MPa单元号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.118 678 1.760 3662.310 161 0.641 688 1.191 483 0.549 795 2 0.519 593 0.822 137 1.097 176 0.302 543 0.577583 0.275 039 3 0.004 551 0.006 315 0.018 552 0.001 764 0.014 001 0.012 237 4 0.018 363 0.026 758 0.049 390 0.008 394 0.03 1026 0.022 632 50.441 482 0.702 783 0.933 208 0.261 300 0.491 726 0.230 426 6 1.127 0851.776 4542.311 417 0.649 369 1.184 332 0.534 960（d）75m处 MPa单元号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.184 517 1.859 447 2.425 674 0.674 929 1.241 157 0.566 228 2 0.471 677 0.750 416 1.004 482 0.278 739 0.532 805 0.254 066 3 0.007 722 0.011 294 0.025 998 0.003 572 0.018 277 0.014 704 4 0.004 742 0.006 998 0.019 170 0.002 256 0.014 427 0.012 171 5 0.481 866 0.766 191 1.021 649 0.284 325 0.539 783 0.255 458 6 1.198 231 1.873 584 2.470 486 0.675 353 1.272 255 0.596 901由以上数据对比可知，随着围岩级别的增大，埋藏在土体中隧道截面的有效应力也随之增大.分析其差值（见图4）可以看出，当围岩级别增大时，隧道截面上拱顶部分的有效应力增量最小，增长速度最慢，而拱趾部分的增量最大，增长速度也最快.有效应力增长的分布规律为：自拱顶沿拱圈向两侧拱趾逐渐增大.2.2 位移现提取3种不同土体下隧道截面相应7个节点的位移（见图5），并分析对比. 由3种土体下节点1～7的竖向位移对比（见表5）可以看出，随着土体围岩级别的提高，内摩擦角的减小，埋藏在土体中隧道拱顶的竖向位移有所增大.分析对比4个不同截面在土体围岩级别不同的情况下相应节点的位移差（见图6），可以得出：隧道拱顶的位移随土体围岩级别增大而增大，且拱顶处的位移增量最大，增长速度最快，位移增量及增长速度自拱顶沿拱圈向拱趾的方向依次减小，拱趾处达到最小值.图4 各截面有效应力差值Fig.4 The D－value for effective stress of sections图5 隧道截面位移提取节点Fig.5 The hybrid extracted for displacement of tunnel section在隧道喷混计算时，喷层厚度的计算公式有：冲切破坏计算为［13］其中：d为喷层厚度；G为由危石质量引起的作用力；u为危石底面周长；RL为喷射混凝土计算抗拉强度；k为安全系数，可取3～5.撕开作用计算为［13］其中：d为喷层厚度；G为由危石质量引起的作用力；u为危石底面周长；RLu为喷层与围岩间的计算黏结强度；k为安全系数，可取3～5.故当围岩级别提高，衬砌应力、位移增大时，要增大安全系数，从而增大喷混厚度，以保证隧道衬砌的安全.表5 各节点Z方向位移数值及其差值（方向为z轴负方向）Table 5 The data and D－value for direction－Z's displacement of hybrids（a）0m处 mm节点号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 11.7262.8393.603 1.113 1.877 0.764 2 1.870 3.063 3.896 1.193 2.026 0.8333 1.987 3.251 4.149 1.264 2.162 0.898 4 2.067 3.382 4.326 1.315 2.2590.944 5 1.989 3.254 4.153 1.265 2.164 0.899 6 1.868 3.060 3.891 1.1922.023 0.831 7 1.720 2.8283.588 1.108 1.868 0.760mm节点号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.732 2.847 3.614 1.115 1.882 0.767 2 1.862 3.052 3.883 1.190 2.0210.831 3 1.978 3.238 4.129 1.260 2.151 0.891 4 2.056 3.365 4.300 1.3092.244 0.935 5 1.9803.2414.133 1.261 2.153 0.892 6 1.867 3.059 3.8921.1922.025 0.833 7 1.729 2.8433.608 1.114 1.879 0.765（c）50m处 mm节点号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 11.7332.8493.618 1.116 1.885 0.769 2 1.868 3.060 3.896 1.192 2.028 0.8363 1.981 3.243 4.136 1.262 2.155 0.8934 2.052 3.359 4.291 1.307 2.2390.932 5 1.970 3.225 4.111 1.255 2.141 0.886 6 1.872 3.066 3.902 1.1942.030 0.836 7 1.735 2.8513.622 1.116 1.887 0.771（d）75m处 mm节点号土体1 土体2 土体3 土体2－土体1 土体3－土体1 土体3－土体2 1 1.7312.8453.613 1.114 1.882 0.768 2 1.874 3.069 3.906 1.195 2.032 0.837 31.979 3.238 4.130 1.2592.151 0.892 4 2.0553.3634.298 1.308 2.243 0.9355 1.981 3.241 4.136 1.260 2.155 0.895 6 1.874 3.069 3.908 1.195 2.0340.839 7 1.728 2.842 3.607 1.114 1.879 0.765（b）25m处图6 各截面位移差值Fig.6 The D－value of displacement by sections3 结语（1）土体的围岩级别对埋藏其间的隧道截面的有效应力有所影响，其围岩级别越高，隧道截面的竖向有效应力越大，且随着围岩级别的提高，拱趾处有效应力增长较快，增量较大，而拱顶相对缓慢，其增量也明显小于拱趾处，有效应力的增量及增长速度自两侧拱趾沿拱圈向拱顶方向减小，并在拱顶处达到最小值，拱趾处增量是拱顶处增量的20倍以上，有些甚至超过了100倍.（2）隧道截面的竖向位移亦受围岩级别的影响.伴随着土体围岩级别的提高，埋藏于其中隧道的竖向位移也有所增大，其中拱顶部分的位移增长较快，其增量也最大，并沿着拱圈向拱趾的方向逐渐减小，而拱趾处位移增长较为缓慢，其增量也最小，拱顶处位移增量是拱趾处增量的1.17～1.23倍.（3）由数据对比可见，随着土层性态的改变，对隧道衬砌截面有效应力的影响大于对隧道截面位移的影响.（4）针对地层性态的改变，在隧道衬砌设计中，当围岩级别提高时，应特别注意隧道拱趾处的有效应力的增长，提高安全系数，增大配筋及喷混厚度.【相关文献】［1］扈世民，张顶立，郭婷，等.大断面黄土隧道变形特征分析［J］.铁道学报，2012，34（8）：117－122.［2］王如路.上海软土地铁隧道变形影响因素及变形特征分析［J］.地下工程与隧道，2009，13（1）：490－493.［3］魏纲，魏新江.海底沉管隧道长期沉降及受力性状研究［J］.市政技术，2012，30（1）：61－63.［4］林永国，廖少明，刘国彬.地铁隧道纵向变形影响因素的探讨［J］.地下空间，2000，20（4）：264－267.［5］杨茜，张顶立，刘志春.局部荷载作用下软土盾构隧道纵向沉降数值分析［J］.北京工业大学学报，2012，38（8）：1 220－1 224.［6］陈利杰，张晓平，刘华斌，等.城市浅埋软岩隧道施工沉降分析及对策［J］.工程地质学报，2010，18（2）：281－282.［7］杨钊，余俊，潘晓明，等.围岩不同模量特性对隧道支护结构的影响分析［J］.同济大学学报：自然科学版，2010，38（3）：340－345.［8］施成华，雷明锋，彭立敏，等.隧道底部结构受力与变形的现场测试与分析［J］.岩土工程学报，2012，34（5）：879－884.［9］王金龙.武汉地铁越江盾构隧道纵向不均匀变形及力学特性研究［J］.现代隧道技术，2012，49（3）：87－93.［10］刘志春，孙明磊，贾晓云，等.乌鞘岭隧道F4～F7断层区段压力、应力实测与分析［J］.石家庄铁道学院学报，2006，19（2）：13－16.［11］东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院合编.土力学［M］.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2005.［12］中交第二公路勘察设计研究院有限公司主编.JJG／TD70－2010－公路隧道设计细则［M］.北京：人民交通出版社，2010.［13］覃仁辉.隧道工程［M］.第2版.乌鲁木齐：新疆大学出版社，2001.。

隧道受力结构

荷载—结构模型
隧道衬砌结构受力变形特点隧道衬砌在围岩压力作用下要产生变形在隧道拱顶，其变形背向围岩，不受围岩的约束而自由地变形，这个区域称为“脱离区”；而在隧道的两侧及底部，结构产生朝向围岩的变形，受到围岩的约束作用，因而围岩对隧道衬砌结构产生了约束反力(弹性抗力)，这个区域称为“抗力区”。隧道衬砌结构受力变形特点
隧道受力分析
• 隧道的结构体系是由围岩和支护结构共同
组成的。其中围岩是主要的承载元素，支护结构是辅助性的，但通常也是必不可少的，在某些情况下，支护结构主要起承载作用。
隧道三次应力状态
隧道开挖前岩体处于初始应力状态，谓之一次应力状态；开挖隧道后引起了围岩应力的重分布，同时围岩将产生向隧道内的位移，形成了新的应力场，称之为围岩的二次应力状态，这种状态受到开挖方式 (爆破、非爆破)和方法(全断面开挖、分部开挖等)的强烈影响。如果隧道围岩不能保持长期稳定，就必须设置支护结构，从隧道内部对围岩施加约束，控制围岩变形，改善围岩的应力状态，促使其稳定，这就是三次应力状态。显然这种状态与支护结构类型、方法以及施设时间等有关。三次应力状态满足稳定要求后就会形成一个稳定的洞室结构，这样，这个力学过程才告结束。
根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为6级(见下表)。
围岩级别 Ⅰ Ⅱ 岩体特征土体特征围岩弹性纵波速度(km/s) ＞4.5
极硬岩，岩体完整极硬岩，岩体较完整；硬岩，岩体完整极硬岩，岩体较破碎；硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整极硬岩，岩体破碎；硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩(包括受构造影响严重的破碎带) 受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带

隧包桥扩大断面衬砌结构受力特性分析、

隧包桥扩大断面衬砌结构受力特性分析、摘要：随着公路建设的发展，隧道包桥结构也经常用到。

在开挖隧道的过程中，扩大面衬砌对在隧道稳定性控制中，发挥着极为重要的作用。

所以，在设计隧道结构中，需要认真分析这种衬砌结构的力学特性。

基于此，本文以某隧道工程为例，就隧包桥特殊结构，分析了断面衬砌扩大结构受力特性，仅供参考。

关键词：隧道开挖；衬砌；共同作用；受力特性现阶段，中国平原地区的交通大多发展成熟，中国逐渐将发展交通的重点转向山区等区域。

在山体地形等因素的影响下，便需要采用大量的桥隧相连结构，从而相应的施工技术提出的要求也越来越高。

目前，随着高速公路快速深入发展至山岭重丘区，桥隧相连的现实问题便变成一个不可回避的重大问题，成了现代高速公路的一种景观特色。

但当地形地质十分复杂、存在诸多线位控制因素、地形异常陡峭等的工程项目当中，还需要选用桥梁伸进隧道的隧包桥施工方案，以防洞口部位的大挖大开，而引发洞口具有较高的边、仰坡，最终降低桥台稳定等问题。

这样便很有必要研究其中重要的衬砌结构受力情况。

一、某隧道工程地质在隧道出口处，具有陡峭的地形和较好的围岩。

在地形的局限下，通过隧道内伸入桥梁的方案，能在减小挖方量的同时，将边、仰坡高度同步降低，这对环保十分有利。

在隧址区有间夹河谷川地，进口位于某江支沟洪积扇上，有大量的角砾、洪积碎石堆积在坡脚，上部零星出露基岩，原坡度为20°～30°，植被零星分布在坡面；出口基岩陡坎，原坡度为65°左右，地层岩性多为灰岩且单一。

裂隙发育出现在灰岩节理，岩体破碎，围岩一般无法自稳。

在开挖隧道时，容易导致掌子面、侧壁出现掉块，围岩属于Ⅴ级级别。

为了结构的安全性，根据工程地质条件，创建有限元模型，来对支护结构受力计算进行模拟，并分析了围岩的一些变化特点，从而确定CRD施工法的可行性。

在隧道出口，有6.3ｍ左右的埋深，洞内高11.1ｍ，最大跨度是15.1ｍ，隧道为浅埋大跨偏压类。

隧道受力结构知识分享

较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整
具压密或成岩作用的粘性土、
粉土及砂类土，一般钙质、铁质胶结的碎(卵)石土、大块石土，黄土(Q1、Q2)
1.5～3.0
Ⅴ
软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩(包括受构造影响严重的破碎带)
一般第四系坚硬、硬塑粘性土，
隧道围岩与支护结构的共同作用
收敛和约束的概念开挖隧道时，由于临空面的形成，围岩开始向洞内产生位移，这种
位移我们称之为收敛。若岩体强度高，整体性好、断面形状有利，岩体的变形到一定程度，就将自行停止，围岩是稳定的。反之，岩体的变形将自由地发展下去，最终导致隧道围岩整体失稳而破坏。在这种情况下，应在开挖后适时地沿隧道周边设置支护结构，对岩体的移动产生阻力，形成约束。相应地支护结构也将承受围岩所给予的反力，并产生变形。如果支护结构有一定的强度和刚度，这种隧道围岩和支护结构的相互作用会一直延续到支护所提供的阻力与围岩应力之间达到平衡为止，从而形成一个力学上稳定的隧道结构体系。这时的隧道围岩应力状态称为三次应力状态。
围岩压力
围岩压力是指引起地下开挖空间周围岩体和支护结构变形或破坏的作用力。
一、围岩压力分类围岩压力按作用力发生的形态，一般可分为如下几种类型：
1. 松动压力由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力的形式直接作用在支护结构上压力
称为松动压力。 2. 形变压力形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护结构(如锚喷支护等)的抑
稍密及以上、稍湿、潮湿的碎 (卵)石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土(Q3、Q4)
1.0～2.0
Ⅵ
受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉软塑状粘性土、饱和的粉土、＜1.0(饱和状态

公路隧道衬砌结构探讨

公路隧道衬砌结构探讨摘要：隧道一次衬砌是隧道结构受力的关键承载结构，是隧道整体结构安全的重要支撑。

本文通过对大量文献的查阅整理，按照一次衬砌的设计、材料、施工、受力、监测、维护及特殊情况下的灾害处理的逻辑依次对每个过程进行介绍，能够给对衬砌的认识提供合理的参考。

关键词：公路隧道；衬砌结构；衬砌现状；受力分析一、衬砌现状公路隧道衬砌是支持和维护公路隧道长期稳定和耐久性的永久承载结构物，由拱圈、边墙、仰拱和底板构成。

衬砌形状与隧道所处围岩条件相关，公路隧道衬砌形状包括圆形衬砌、曲墙衬砌、喇叭口衬砌等。

在衬砌形状确定后，施工前应当对衬砌受力进行分析计算，目前常用的是地层结构法和荷载结构法来计算分析围岩对衬砌的作用力。

在受力分析基础上，施工程度也有所不同，衬砌按照受力分析情况可施作初期支护（一次衬砌）和复合式支护（一次衬砌和二次衬砌），其中一次衬砌作为主要承载结构物，二次衬砌常作为结构的力学安全储备。

在对隧道衬砌施工后需要对隧道衬砌的变形情况进行量测，用以掌握衬砌受力情况，目前常用的量测仪器是激光断面仪；隧道施工完成后期，对衬砌维护是一个必不可少的工作。

隧道衬砌在隧道运营过程中，小概率会遇到地震、冰冻等自然灾害的影响，因此如何避免一些特殊条件对隧道衬砌的不利影响的工作同样是必不可少的。

二、衬砌形状隧道衬砌类型一般分为：整体式衬砌、复合式衬砌、喷锚衬砌和装配式衬砌。

相关学者进行了相关研究，孙萍等[1]通过有限元模拟软件对三心圆和圆形截面隧道衬砌结构力学性质进行模拟，得出圆形截面衬砌的等效应力值与三心圆截面衬砌相接近，圆形截面衬砌的拱顶下沉和仰拱隆起值要大于三心圆截面衬砌，因此三心圆截面适用于隧道衬砌结构。

王忠伟等[2]采用ABAQUS软件对三心圆、四心圆、扁四心圆以及尖四心圆加等四种断面形状隧道衬砌抗震力学性能进行比较研究，得出衬砌在地震荷载作用下，不同断面形式所产生的位移响应值相差小，衬砌内力的差异明显，并认为隧道断面越接近于圆形越能在地震荷载作用下改善隧道受力状况；车增军等[3]结合21座直墙式隧道衬砌病害检测数据，建立三维数值模型对空洞影响下衬砌结构开裂机理和演化进行了分析，建立了空洞影响下直墙式隧道衬砌结构安全性评价模型，并且以衬砌背后空洞作为核心指标，建立了多层次的直墙式衬砌背后空洞影响下综合评价体系。

隧道横通道衬砌方案

隧道横通道衬砌方案一、概述隧道通道衬砌是指在隧道内侧墙与拱顶之间进行的一种衬砌加固工作，目的是增加隧道的稳定性和安全性。

本文将介绍一种常见的隧道横通道衬砌方案。

二、方案介绍该方案采用钢筋混凝土衬砌，以提供隧道的结构强度和稳定性。

具体流程如下：1. 设计衬砌厚度根据隧道的使用情况、地质条件和预期使用寿命等因素，确定衬砌的厚度。

一般情况下，隧道衬砌厚度在10厘米至30厘米之间。

2. 准备材料•钢筋：根据设计要求选择适当强度和直径的钢筋。

常用的钢筋有HRB400和HRB500等。

•混凝土：按照设计标准配制合适强度的混凝土。

混凝土中的骨料应具有良好的密实性和耐久性。

3. 浇筑混凝土在衬砌区域内进行混凝土浇筑，可采用模板或自由浇筑的方式。

浇筑前应进行充分的准备工作，确保衬砌的质量。

4. 安装钢筋在混凝土浇筑前，根据设计要求在衬砌区域内安装钢筋。

钢筋的数量、排列和间距等应按照设计要求进行安装。

5. 浇筑混凝土在完成钢筋安装后，继续进行混凝土的浇筑。

确保混凝土浇筑均匀，无空洞和杂质。

浇筑完成后，需进行养护，并根据需要进行有关验收和试验。

三、方案优势1. 结构强度高隧道横通道衬砌方案采用钢筋混凝土，具有较高的抗压强度和抗震能力，能够有效增加隧道的结构强度和稳定性。

2. 耐久性好混凝土的主要成分为水泥、骨料和矿粉等，在适当的养护条件下能够保持长期的强度和稳定性。

钢筋的加入还能增加混凝土的抗拉强度，提高隧道的耐久性。

3. 施工便利该方案采用常规的钢筋混凝土施工工艺，施工简便快捷，适用于各种规模的隧道工程。

四、方案应用该隧道横通道衬砌方案适用于各类地下隧道工程，如交通隧道、水利隧道、矿山隧道等。

具体应用场景如下：1.交通隧道：用于公路、铁路等各类交通隧道的隧道横通道衬砌。

2.水利隧道：用于水库、河道等各类水利隧道的隧道横通道衬砌。

3.矿山隧道：用于各类矿山隧道的隧道横通道衬砌。

五、总结隧道横通道衬砌方案采用钢筋混凝土，在提供隧道结构强度和稳定性的同时，也具备耐久性好和施工便利等优势。

隧道二衬受力特征

隧道二衬受力特征隧道二衬是指在隧道内壁设置的一层混凝土结构，用于加固和保护隧道的稳定性。

在隧道工程中，隧道二衬的受力特征是一个重要的考虑因素。

下面将从不同角度介绍隧道二衬的受力特征。

一、压力分布特征隧道二衬受力的主要来源是地层的压力。

地层压力会通过隧道壁传递到二衬结构上。

压力的分布特征与地质条件、隧道形状和深度有关。

一般来说，在隧道开挖时，地层压力会导致二衬受到均匀的压力。

隧道开挖后，地层的回弹效应会导致压力的分布不均匀。

压力分布的特征对二衬的设计和施工具有重要影响。

二、轴向力特征隧道二衬受到的轴向力主要包括水平轴向力和垂直轴向力。

水平轴向力是由地层的侧压引起的，它的大小与地层的性质、地下水位和隧道的形状有关。

垂直轴向力是由地层的覆压和地下水压力引起的，它的大小与隧道的深度和地下水位有关。

轴向力的特征对二衬的设计和稳定性分析具有重要意义。

三、剪切力分布特征隧道二衬受到的剪切力主要包括切向力和垂向力。

切向力是由地层的侧压引起的，它的大小与地层的性质、地下水位和隧道的形状有关。

垂向力是由地层的覆压和地下水压力引起的，它的大小与隧道的深度和地下水位有关。

剪切力的分布特征对二衬的设计和稳定性分析具有重要意义。

四、变形特征隧道二衬在受到地层压力的作用下会发生变形。

变形特征受到地层的性质、隧道的形状和二衬结构的刚度等因素的影响。

一般来说，隧道开挖后，二衬会发生收敛变形，即二衬的内径会缩小。

这种变形会导致二衬受到的应力增大，对隧道的稳定性产生影响。

因此，在隧道二衬的设计和施工中，要对变形特征进行合理的分析和控制。

五、破坏特征隧道二衬在受到地层压力的作用下可能会发生破坏。

破坏特征受到地层的性质、隧道的形状和二衬结构的刚度等因素的影响。

一般来说，隧道二衬的破坏主要表现为开裂和剥落。

开裂会导致二衬的强度和刚度降低，剥落会导致二衬的稳定性受到威胁。

因此，在隧道二衬的设计和施工中，要对破坏特征进行合理的分析和控制。

隧道二衬的受力特征包括压力分布特征、轴向力特征、剪切力分布特征、变形特征和破坏特征等。

横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性

横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性摘要：公路隧道的建设规模随着交通运输业的迅猛发展而日益增加，出现了众多的长隧道以及特长隧道。

而建设横通道可以发生通车事故时为人员及车辆提供安全保障，为此具有极强的使用价值。

文章以某高速公路的隧道工程为例，通过三维有限元数值模拟的方法，重点的研究了横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性。

关键词：横通道施工；主隧道；衬砌；变形规律；受力横通道的建设施工主要分为车行横通道与人行横通道，而前者由于具有较大的开挖断面，同时和主隧道发生斜交，为此具有更为复杂的受力特征，所以一直以来是研究重点。

但是长久以来的研究主要集中在横通道外部的设计以及施工，但是对于横通道施工对于主隧道的影响的相关研究还不深入。

本文就这一问题，通过现场实际测量以及借助三位数值模拟的方法进行了详尽的论述。

1. 施工方案及现场量测1.1施工概况某高速公路隧道在设计上属于上下行分离隧道，上行线与下行线长度分别为1660m与1690m。

为了保证隧道使用期间的安全性，在隧道内部设置了一处车行横通道以及4处人行横通道。

其中车行横通道与主隧道斜交，夹角为60°，交叉电桩号为XK89+084.5，高度为8.01m。

另外主隧道衬砌以及车行横通道衬砌的净空断面宽度分别为12.12m与7.59m，下图1为主隧道与横通道交叉示意图：图1 横通道和主洞交叉示意图(单位：m)1.2施工方案针对于实际的施工要求及现场情况，同时考虑到交叉区域三维空间的复杂受力结构，初步确定了两套施工方案：第一种是首先开展主隧道施工，在进行过初期支护后进行横通道施工，在横通道初期支护完成后再进行主隧道与横通道衬砌施工；第二种方案是在完成了主隧道施工后进行横通道施工。

这两种方案各有优势，但是要决定选择哪一种还要结合施工的具体环境。

前者尤其适用于地质条件优良的环境，因为通过初期支护可以有效的释放一部分应力，从而使得衬砌结构的手里更加的合理；而对于地质条件较差的施工环境要选择第二种方案，以保证施工的安全性。

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

隧道衬砌裂损及整治

隧道衬砌裂损及整治一、衬砌裂损的类型隧道衬砌裂损的类型主要有衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂三种。

1.衬砌变形衬砌变形有横向变形和纵向变形两种，其中横向变形是主要变形。

衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。

2.衬砌移动衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上抬）等变化，也有纵向移动与横向移动之分。

对于大多数已发生裂损的衬砌，往往是纵向移动与横向移动同时出现。

3.衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹（或龟裂）和裂缝（宽度较大）或贯通衬砌全部厚度的裂纹，是衬砌变形的结果。

衬砌开裂包括张裂、压溃和错台三种。

（1）张裂张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄。

（2）压溃压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。

裂纹边缘呈压碎状，严重时受压区表面产生鱼鳞状碎片（中间厚，四周薄），或剥落掉块等现象。

（3）错台错台是由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大致相同。

二、衬砌裂损的特点1.裂损的自然发展过程衬砌结构受力（轻微变形、移动）→局部出现少量裂纹（变形范围，变形量增大；移动部位，移动量增大）→裂纹宽度、密度增大，隧道净空变小（严重变形，移动显著增大）→隧道净空严重缩小，衬砌破碎，失去承载能力→局部掉块、失稳，甚至拱坍墙倒。

2.裂损发展的主要规律衬砌的裂损发展一般有缓慢变化、急剧变化、相对稳定三个不同的阶段，这三个阶段往往是交替呈周期性地出现。

①节段衬砌没成环之前出现的裂损，在成环之后可能渐趋稳定。

②衬砌背后回填不及时造成的裂损，在回填之后可能渐趋稳定。

③拆模过早造成的裂损，待圬工强度提高后可能呈相对稳定。

④围岩膨胀引起的裂损，当外荷载条件发生变化，例如雨季地下水丰富，围岩软弱夹层被软化而产生错动，季节冻融变化引起围岩冻胀与融沉，以及种种外因引起围岩变形，山体压力的大小和分布发生变化等时，可能使已呈稳定的裂损重新发展，或使完好的衬砌发生裂损。