隧道工程计算题
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计算题
【围岩等级确定】参见书本
例题：某公路隧道初步设计资料如下
（1）岩石饱和抗压极限强度为62MPa
（2）岩石弹性波速度为s
（3）岩体弹性波速度为s
（4）岩体所处地应力场中与工程主轴垂直的最大主应力σmax= （5）岩体中主要结构面倾角20°，岩体处于潮湿状态
求该围岩类别为？(来源：隧道工程课件例题)
解：1.岩体的完整性系数Kv
Kv=(Vpm/Vpr)2= 2=
岩体为破碎。
2.岩体的基本质量指标BQ
（1）90 Kv+30=90*+30=
Rc=62> 取Rc=
（2）+=
Kv => 取Kv =
（3）BQ=90+3Rc+250 Kv=90+3*+250*=
3.岩体的基本质量分级
由BQ=可初步确定岩体基本质量分级为III级
4.基本质量指标的修正
（1）地下水影响修正系数K1
岩体处于潮湿状态，BQ=，因此取K1=
（2）主要软弱面结构面产状修正系数K2 因为主要软弱结构面倾角为20，故取K2= （3）初始应力状态影响修正系数K3 Rc/σmax=62/=
岩体应力情况为高应力区
由BQ=查得高应力初始状态修正系数K3= （4）基本质量指标的修正值[BQ] [BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=++= 5.岩体的最终定级
因为修正后的基本质量指标[BQ]=，所以该岩体的级别确定为IV 级。
【围岩压力计算】参见书本
某隧道内空净宽，净高8m ，Ⅳ级围岩。已知：围岩容重γ＝20KN/m 3，围岩似摩擦角φ＝530
，摩擦
角θ＝300
，试求埋深为3m 、7m 、15m 处的围岩压力。（ 来源：网络） 解： 14.1)54.6(1.01=-+=ω 坍塌高度：h=1
s 2
45.0-⨯x ω=14.1845.0⨯⨯=m 104.4
垂直均布压力：08.8214.120845.0245.01
4=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=-ωγq Kn/m2
荷载等效高度：m q
h q 104.420
08
.82==
=
γ
浅埋隧道分界深度：m h H q q ）（）
26.10~208.8104.45.2~2()5.2~2(=⨯== 1、 当埋深H=15m 时，H 》q H ，属于深埋。 垂直均布压力：h q γ=== Kn/m2 ；
水平均布压力：e=（～）q =（～）=～ Kn/m2
2、当埋深H=3m 时，H 《q h ，属于浅埋。 垂直均布压力：q=γ H = 20x3= 60 Kn/m2， 侧向压力：e=)245(tan )21(002φγ-+
t H H = 20x(3+1/2x8))2
53
45(tan 02-=m2； 3、 埋深H=7m 时，q h 53 tan =，θtan =ο30tan = θ φφφφβtan tan tan )1(tan tan tan 00 020-++== [] θφθφββφβλtan tan tan (tan tan 1tan tan tan 000 +-+-= = )tan 1(B H H q θλγ- ==)4 .6.577 0.141x 0x 71(x 7x 20-= Kn/m2 λγH e =1= = Kn/m2 λγh e =2 Kn/m2 e=（1e +2e ）/2=+ /2= Kn/m2 4．某道路隧道，Ⅲ级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，γ为22KN/m 3 , 埋深10米。 （1）判断该隧道属深埋还是浅埋； （2）求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。 答：坑道高度与跨度之比为：Ht/Bt = = < 且为矿山法施工，先假设隧道为深埋隧道，则垂直围岩压力值可按如下公式计算： q = x 2 s -1 γ ω 因Bt = 故 i= ω = 1+ i (Bt - 5) =1+ - 5) = 将s = 3, γ=22 KN/m 3 ，ω＝ 代入上边的垂直围岩压力值计算公式， 可得：q ＝ 59 KN /m2（2分） 等效荷载高度：h q = q/γ =59/22= 深、浅埋隧道的分界深度：Hp = (2～ h q=～（2分） 因隧道埋深为10米，大于Hp，故本隧道为深埋隧道，垂直围岩压力即为以上计算值。 q ＝ 59 KN/m2（1分） 因围岩为Ⅲ级，则水平均布围岩压力e为： e ＝ (0～1/6) q =0～ KN/m2 5．某道路隧道，Ⅳ级围岩，开挖尺寸：高米，宽米，矿山法施工，γ为21KN/m3, 埋深15米。 （1）判断该隧道属深埋还是浅埋； （2）求作用在支护结构上的竖向和水平围岩压力。 答：坑道高度与跨度之比为：Ht/Bt = = < 且为矿山法施工，先假设隧道为深埋隧道，则垂直围岩压力值可按如下公式计算： q = x 2 s -1 γω（2分） 因Bt = 故 i= ω = 1+ i (Bt - 5) =1+ - 5) = （2分） 将s = 4, γ=21 KN/m3，ω＝代入上边的垂直围岩压力值计算公式， 可得：q ＝ KN /m2（2分） 等效荷载高度：h q = q/γ =21=（1分） 深、浅埋隧道的分界深度：Hp = (2～ h q=～（2分） 因隧道埋深为15米，大于Hp，故本隧道为深埋隧道，垂直围岩压力即为以上计算值。