隧道设计总结

1 / 31 隧道设计总结 成都理工大学 课程： 地下工程课程设计 学院： 环境与土木工程学院 姓名： 学号： 指导老师： 2 目录 contents 一、 工程概2 / 31 况 . 5 工程背景 . 5 隧道位置 . 5 工程地质及不良地质条件 . 5 地质条件 . 5 3 / 31 地 形 、 地 貌 、 气候 . 5 地层岩性 . 6 地震 . 6 二、 焦 家 山 隧 道 总 体 设计 . 6 设 计 采 用 的 相 关 规范 . 6 4 / 31 公 路 隧 道 设 计 规范 . 6 隧 道 结 构 力 学 计算 . 6 衬砌断面设计 . 6 公 路 隧 道 建 筑 限界 . 6 人 行 横 通 道 建 筑 限界 . 8 隧 道 内 轮 廓 设5 / 31 计 . 8 三、 围岩荷载计算 . 9 围岩压力 . 9 竖 向 围 岩 压 力 计算 . 9 深 埋 和 浅 埋 地 下 隧 道 的 判定 . 10 水 平 围 岩 压 力 计算 . 10 6 / 31 、单位位移的计算 . 12 、载位移 1p 、 2p 的计算 . 16 、 弹 性 抗 力 位 移 的 计算 . 17 、 墙 顶 位 移 计算 . 19 、 求 解 力 法 方程 . 21 、最大抗力值 h 计7 / 31 算 . 22 、 拱 部 各 截 面的 . 24 四 ， 洞 口 及 洞门 . 24 一般规定 . 24 洞口工程 . 24 洞口工程应符合下列要求： .8 / 31 . 24 2 1. 洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。有条件时，应贴壁进洞；条件限制时，边坡及仰坡设计开挖最大高度围岩 III级，边坡，仰坡坡率： 1:，高度： 20m，边坡，仰 坡坡率： 1: ，高度：25m。 . 24 2. 洞 口 位 置 应 设 于 山 坡 稳 定 ， 地 质 条 件 较 好处。 . 25 3. 位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。 25 4. 跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。 . 25 9 / 31 5. 漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质，弃渣，排水及施工等因素综合分析 确定。 . 25 6. 洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措 施。 . 25 洞 口 工 程 的 设 计 应 遵 循 下 列 规定： . 25 1. 洞口边坡，仰坡应根据实际情况加固防范措施，有条件时应优先采取绿化护坡。 25 10 / 31 2. 当洞口处有塌方，落石，泥石流等时，应采取清刷，延伸洞口，设置明洞或支档 结构物等措施。 . 25 五 ， 衬 砌 结 构 设计 . 25 初期支护设计 . 25 二次衬砌设计 . 26 11 / 31 六、 结构计算 . 27 3 毕业论文题目 营盘路湘江隧道 题目类型 1 工程设计 题目来源 2 生产实际题 毕业论文时间从 2016 年 2月 至 2016 年 6月 15日 1. 毕业论文内容要求： 岩土层结构及工程地质特征： 工程地质 营盘路隧道地貌以丘陵为主，各隧道段地表均为斜坡地形，坡度大致为 变化较大，地形条件较为复杂。主要地质以含碎石亚粘土地层、含粘性土地层、 12 / 31 角砾凝灰岩、角砾岩地层为主，巨层厚状、块状构造较多，局部碎块石状。地 层整体上风化较为严重，节理发育，地层表面为全风化地带，在海拔较低的垭 口位置有一定厚度的坡积层。断裂带主要为 F8和 F9断层，F8断层与隧道走向 基本垂直，倾角 84 ，宽度 3 5m; F9 断层与 隧道走向交角很小，受断层影响， 该处地质裂隙发育，岩体破碎，局部地段水量可能很大。地下水类型主要为基 岩裂隙水，水量贫乏。 设计内容及要求 1施工方法介绍； 2施工组织设计 13 / 31 包括施工方法的选择，施工顺序的安排，常见隧道施工方法，洞口工程的安 排，隧道进洞的方式，施工工法的变换 3设计成果 设计图纸包括：建筑限界与衬砌内轮廓图表，施工工序图，隧道防排水工程设计图， 4完成 3000单词以上与毕业设计有关的外文资料翻译，译文要求准确，文字流畅。 5按中南大学毕业设计工作手册有关要求，自觉遵守组织纪律，在学校规定的教室里和老师的指导下独立完成毕业设计工作，严禁抄袭。 提交的毕业设计成果 1.至少三张 1号隧道设计施工图。 14 / 31 2.毕业设计说明计算书一本，不少于 15000字，按封面、任务书及成绩单、目录、中文摘要及关键词、外文摘要及关键词、正文、参考文献等顺序装订成册。 3.译文。 1题目类型： (1)理论研究 (2)应用研究 (3)工程设计 (4)工业艺术设计 (5)其 它 2题目来源： (1)教师科研题 (2)生产实际题 (3)其它 2.主要参考资料 3.毕业论文进度安排 指导教师 _ 时间： _ 系 ( 所 ) 主任 ( 签名 ) _ 时 间 ：_ 15 / 31 主管院长 _ 时间： _ 毕业论文成绩评定表 论文评阅人评语 : 建议成绩： _ 论文 (设计 )评阅 人 :_ _年 _月 _日 毕业论文成绩评定表 论文评阅人评语 : 建议成绩： _ 论文 (设计 )评阅 人 :_ _年 _月 _日 16 / 31 毕业论文成绩评定表 答辩意见： 山 东 科 技 大 学 本科毕业设计开题报告 题 目 学 院 名 称 土木工程与建筑学院 专业班级 城市地下空间工程 2016级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 2016 年 3 月 26 日 1、前言 17 / 31 工程概况 XX隧道凤庆县凤山镇下旧村村境内，隧道进、出口及洞身段附近均有水泥公路分布，交通较为方便。初拟进洞口里程桩号为 K31+268，出洞里程桩号为 K31+480，隧道全长 212m，设计洞底高程。隧道净宽，净高，为短隧道。 场地内经地质调查及钻探揭露，主要地层为第四系全新统坡残积层及印支期黑云花岗岩，现分述如下： dl+el 第四系全新统坡坡残积层 : 粉土：黄褐黄色，致密，稍湿，可塑状。矿物成分以石英及泥质物为主，局部为粘土。少量强风化花岗岩分布其中，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，有 摇震反应。该段地在山体地表广泛分布，钻孔揭露厚度。 印支期花岗岩 : 黑云花岗岩：灰灰白色，成分以石英、钾长石、黑云母为18 / 31 主，其次为角闪石、白云 、钻孔布设及完成的工作量 根据已批准的施工图设计文件所确定的隧道方案，本次工程地质详细勘察按照公路工程地质勘察规范 JTGC20-2016的布孔原侧，共布置 2个钻孔，分别位于 K31+280、 K31+450，勘察中严格执行质量管理要求，勘察成果真实可靠。本次勘察钻探进尺，工程地质调绘。 2 母等，等粒斑状结构，块状构造。主要呈全强风化状态，结构基本或大部分破坏，矿物成分显，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，局部地区采取岩心完整，多呈 26cm短柱状及砂状，少量 10 30cm 长柱状，但基本都能用手捏碎。 、勘察目的和要求 详细查明隧道所经路段地层岩性、地质构造及其不良地质的分布情况，评价隧道工程地质及水文地质条件，采用多种指19 / 31 标划分围岩类别，为设计提供准确、完整的工程地质和水文地质资料。 地层构造 项目区地处青藏滇缅印尼巨型歹字型构造体系的复合部 位，地质构造比较复杂，褶皱、断裂构造形迹相当发育，总观全区构造，测区东部以大型断裂为主，西部紧密褶皱和断裂构造相间分布，南部构造形迹呈向南撒开的特点。隧址区位于北西向三岔河断裂的北东侧，受构造影响，岩体破碎，隧址区未见断层通过。 根据中国地震动参数区划图及云南省地震动峰值加速度区划图、云南省地震动反应谱特征周期区划图，地震动峰值加速度值为，地震动反应谱特征周期为，地震基本烈度值为 度 ，属次稳定区，建议构造物按相应参数设防。 2、隧道工程地质条件 、地形地貌 地貌类型属于构造、剥蚀型低中山地貌，沟谷相间分布，地20 / 31 形切割浅，山峰齐一，山顶浑圆，脊宽坡缓。隧 道穿越一山脊，该山脊呈北北向，总体地势北东高南西低，隧道区高程约为 1590，相对高差约，地形起伏较大。隧道所穿越的山体地表被粉土所覆盖，多为旱地与林地相间分布，地表植被发育，多为低矮的灌木及杂草。 隧道进口位于山体斜坡处，该斜坡坡向约 90 ，坡度上陡下缓，上部坡角 25 35 ，下部坡角约 12 25 ，进洞洞口即位于斜坡的陡缓相间处，为两山之间一凹槽中。东侧的冲沟于进口右侧约 120m 通过，沟床呈 梯状，总体流向呈由北向至南东，与洞轴线呈 34 相交。 隧道出口位于一无名溪沟右岸的斜坡地带，该斜坡坡向295 ，坡度约 10 20 ，前缘为较平坦的耕地。无名溪沟位于隧道轴线西侧约 120m，总体流向呈 NE-SW向，最后汇入迎春河。 水文地质条件 工程区地势较高，地表径流受大气降水补给，排泄顺畅，地表水量较为贫乏。 地下水主要为松散堆积层的孔隙潜水和基岩裂隙水。 21 / 31 松散堆积层孔隙水主要赋存于坡残积层粉土中，孔隙水因松散层地势高，富含粘粒，富水、透水性差，无统一潜水面，多具上层滞水特点，其水量贫乏。 基岩孔隙主要分布于印支期花岗岩侵入体的风化带裂隙和构造裂隙中，主要受大气降水和上覆松散层孔隙水补给，顺地形就近向坡下及下游溪沟中排泄，由于地形切割较深，沟谷狭窄，地表、地下水排泄距离短。因地表水不发育，地下水活动微弱，故水量不丰富。 不良地质 隧址区未见滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。 地层岩性 3、岩土体物理力学参数 岩土体工程地质特征 工程区覆盖层主要成分为粉土。粉土在地表广泛分布，松散，22 / 31 可塑状，厚度为，力学性质差。 隧道进口、出口及洞身段均于全风化黑云花岗岩，岩体裂隙发育，岩体破碎，力学性质差，洞身主要为强风化花岗岩，岩体较破碎，力学性质较差。 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值进行修正 : 1、有地下水； 2、围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用； 3、存在高初始应力； 围岩基本质量指标修正值 BQ计算公式为 : BQ BQ-100 式中 :BQ围岩基本质量指标修正值 BQ围岩基本质量指标 K1地下水影响修正系数 K2主要软弱结构面影响影响修正系数 23 / 31 物理力学参数建议 土层参数主要依据野外定性判断结合工程地质类比获得。 岩体参数主要依据取样室内试验成果，结合野外定性判断并参考了相关规范和手册的相关参数建议值，综合取得。 各主要岩土层物理力学参数建议值表 表 1 K3初始应力状态影响影响修正系数 由于隧道围岩以全风化花岗岩为主，故此次围岩分类以全风化花岗岩为依据取值，隧道以点滴状出水为主，地下水修正系数 K1取。岩石裂隙不发育， K2 0。不存在高应力区，初始应力状态影响修正系数 K3 0。具体分类如下表 3。 本次勘察对两个钻孔进行声波测井工作，其物探资料见下表2，成果汇总表： 根据物探资料，并结合本次调查资料，隧道围岩主要以全风化黑云花岗岩为主，全风化花岗岩岩体较破碎，取 Kv。 24 / 31 4、隧道围岩分级 隧道围岩 分级标准按照公路隧道设计规范 JTGD70-XX 中隧道围岩分级执行。根据已取得的测试资料，隧道围岩基本质量指标 BQ按下式计算 : BQ 90+3Rc+250Kv 当 Rc 90Kv+30时，应以 Rc 90Kv+30和 Kv代入计算 BQ； 当Kv +时，应以 Kv +和 Rc代入计算 BQ。 场地稳定性评价 隧道所穿越的山体，未发现影响隧道安全的滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，区内构造简单，未见断层，适宜隧道工程建设。 隧道分段工程地质评价 隧道进口段 该段隧道围岩分级为 级。 工程地质评价 25 / 31 该段里程桩号为 K31+268 K31+309，长度 41m，洞顶最大埋深为。该段位于一斜坡上，斜坡自然坡度 15 25 。坡体地表上部为残坡积粉土，厚度 ,下伏全风化花岗岩，岩体风化剧烈，结构基本破坏，岩体呈碎块状，用手可捏碎，孔深未揭穿全风化带。岩体中地下水贫乏，地下水滴状出水，但岩体破碎，透水性较好，雨季可能出现淋雨或涌水。 该段岩体破碎，岩芯手可捏碎。饱和单轴抗压强度 RC=，岩体完整性系数 KV=。 边、仰坡稳定性评价 边、仰坡未发现大型滑坡、崩塌等不良地质现象，且进口段地势较缓，天然斜坡稳定性较好。但进口段覆盖层较厚，其下岩体为全风化黑云花岗岩，为碎裂岩体，岩质极软，且解体严重，自稳能力差，开挖后进口段两侧边坡和仰坡容易发生坍塌，洞身浅埋段则有冒顶的可能。 建议： 根据公路隧道设计规范，边、 仰坡建议开挖坡比 1：，应做到分级开挖、及时支护，并做好截排水处理； 围岩自稳能力极差，建议采用管棚法或超前小导管辅助施工。 26 / 31 隧道出口段 该段隧道围岩分级为 级。 工程地质评价 该段里程桩号为 K31+388 K31+480，长度 92m，洞顶最大埋深为。该段位于一斜坡上，斜坡自然坡度 10 20 。坡体表层为残坡积粉土，厚度；下伏全风化花岗岩，岩体风化剧烈，结构基本破坏，岩体呈碎块状，用手可捏碎，孔深未揭穿全风化带。岩体中地下水贫乏，地下水滴状出水，但岩体破碎，透水性较好，雨季可能出现淋雨或涌水。 该段岩体完整性差，岩质极软，岩芯手可捏碎。饱和单轴抗压强度 RC=， 岩体完整性系数 KV=。 边、仰坡稳定性评价 边、仰坡未发现大型滑坡、崩塌等不良地质现象，且进口段地势较缓，天然斜坡稳定性较好。但进口段覆盖层较厚，其下岩体为全风化黑云花岗岩，为碎裂岩体，且解体严重，自 稳能力差，扰动后易坍塌，开挖后可能出现小规模的掉块和坍塌。对于洞脸上方仰坡则可能出现垮塌或冒顶。 27 / 31 建议： 根据公路隧道设计规范，边、仰坡建议开挖坡比 1：，并进行坡面防护和截排水处理，并采用相应支挡、坡面防护和截排水处理； 围岩自稳能力差，建议采用超前小导管或地表锚杆和注浆加固辅助施工。 隧道洞身段 该段隧道围岩分级为 级。 该段里程桩号为 K31+309 K31+388，围岩主要为强风化黑云花岗岩，隧道埋深为。围岩岩性为强风化花岗岩，属软岩，节理发育，层间结合差，多呈碎裂状结构，围岩稳定性一般，开挖后可能出现小掉块及坍塌现象， 建议及时跟进支护隧道开挖时，地下水以点滴状或线状出水为主。 该段岩体完整性差，岩质极软，岩芯手可捏碎。饱和单轴抗压强度 RC=，岩体完整性系数 KV=。 隧道涌水量预测 常 用的隧道涌水量预测方法有地下水动力学法，地下水均衡28 / 31 法。隧址区内地表水、地下水不发育，在岩层风化界面有裂隙水，地下水主要接受大气降雨的影响。进口段岩体极破碎，雨水会沿裂隙下渗，可能出现淋雨或涌水状；洞身和出口段岩体较完整，地下水可能呈滴水状审处。根据有关文献和工程经验，结合本区地质条件，本隧道涌水量预测采用降水渗入法，计算公式如下： Q=WA 式中： Q 涌水量， m3/d； 降水入渗系数；按区域经验，取 W 年降水量；按本区资料，取； A 隧道通过含水