隧道支护结构设计概要及计算方法

隧道支护结构设计概要及计算方法主讲人冯冀蒙博士

荷载结构模式计算方法地层结构模式计算方法复合式衬砌结构设计单层衬砌结构设计

TBM管片衬砌结构设计衬砌结构耐久性设计概要主要内容第一节荷载结构模式计算方法——围岩压力1、围岩压力的基本概念：广义地讲，我们将围岩二次应力状态的全部作用称为围岩压力。对于无支护的毛洞：使围岩承载圈受力变形的,洞室开挖后的二次应力状态就可称为围岩压力；当然，对于有支护结构的洞室，自然把作用在支护结构上的作用或荷载称为围岩压力。围岩压力按其作用方向，可分为垂直压力、水平侧向压力和底部压力

。一、围岩压力

2、围敢岩压守力的内种类目前墓，根笼据形拆成围让岩压柔力的局成因澡不同危，将尺围岩街压力锣分为首四类奴，即形敌变袋压森力瓶、槐松毒动只压虾力除、苍冲酷击庸压距力和膨其胀碍压兼力。一榴、洪围课岩今压店力应既力创集详中束→黎形毒成料塑翁性团区住→饶发匆生也向愚坑旬道占内录位疤移搜→安塑商性倦区慰进烟一酿步跃扩共大弟→虚坑骆道其围简岩殿松流弛钥、黑崩锋塌鼻、赢破尘坏独等领几肿个茅过基程定义:变形枕岩体菌引起给的挤锈压力震或支宅护抑倾制变徒形引图起的盐挤压姑力形变抢压力弹性裂变形严压力塑艘性泄变懂形打压预力流变坐压力影响富因素造：原盘始应拥力、梢岩体吓力学县性质威、支婚护结值构刚维度和柔支护妇时间尖。定诵义:开挖艰而松惩动或缸塌落怒的岩祥体，侧以重魄力形初式直晨接作恢用在场支护敬上的卵压力松动忌压力自拣然怕平沉衡网拱叹：洞疾室贞的矛开服挖通，强若奋不侄进养行挥任诸何势支尼护饮，暮周闪围屠岩焰体益会野经混过桂应贼力蛇重技分眨布组→趟变妖形暴→义开欠裂糖→躬松填动径→回逐画渐商塌烂落融的仇过琴程晨，录在悲坑您道像的翠上连方译形凶成出近冠似扔拱尺形洽的泪空交间纪后衫停郊止古塌捞落贯。定义:由励于灯围慰岩沉膨赔胀芝崩神解阻而谦引梨起旦的倦压服力膨醒胀续压林力下面寨讲述形深变伤压昂力和松冻动版压偏力的计杰算定义:又鼓称岩爆，它捕是在罩积聚乐了大摸量的辽弹性悬变形纸能的投围岩业，开存挖突余然释武放出损来时丛所产冈生的亡压力冲飞击轮压衔力形变压德力尤的阔计欧算作用誉在支照护上制的形炭变压颈力，盯在工抽程中顿采用瞎的主沈要是塑性泼变形夹压力塑性纪变形逼压力狠的计惭算形床变压拘力而的旋计跳算最帅小梯围举岩栏（煮形哄变亭）贷压仁力何的遗计护算一就般粮情浩况艳要盈求昼：只有亦知道才能前确定挑最佳重支护刷结构观或最考佳支滴护时跟间；最小追围岩黄压力金和围予岩允筐许位管移是寒等价闻的。目前对辱于估两姻者秃都图没身有肠较劲好醋的冤计躬算求方催法靠；对羽于的情偷况，域我们超提出武一种伤估算衡方法母。形缝变压力居的计巩算最特小劣围继岩铸（分形闸变竖）叶压裹力谈的昏计迷算分的析看过荡程实纪际佳作碗用饮在狱支强护用上历的丝式压辟力篇应券该彼是瓜重甚力刷和掠形棕变馆压却力贿的钞叠管加为，端故（按余三角拳形面钉积计门）松动压力督的计虫算深埋隧道井松动期压力敏计算①统枕计氧法—眼—我近国《铁陷路河隧暮道需设激计库规押范》推旗荐顽方筋法②虫普氏骂理论③而太沙头基理炼论松动压力咐的计土算深依埋隧山道诊松捷动暑压燃力州计恼算①统挡计枝法—蔽—我眨国《铁肉路顾隧展道晨设迈计灶规量范》推荐麦方法松彩动压力岗的计开算深资埋隧道吹松动腹压力桃计算①统计慰法—犹—我搞国《铁踪蝶路民隧受道金设稻计诊规码范》推荐份方法松动压头力拣的票计司算深埋隧途道遗松访动沟压喊力内计窗算②普湿氏泪理岂论松漏动压力贺的计童算深埋隧阔道郑松谁动助压详力瞎计临算②普苏氏撤理扫论坚宿硬雨岩腔体事中促，炉坑便道翁侧禾壁峡稳沿定别，劈燕天琴然寒拱玩跨础度谋就领是缠隧古道满宽伏度松搏散州和霜破帽碎哥岩恩体院中碌，惯坑弱道唯侧钓壁么受披扰娇动嫁而激滑西移绸，欲天猫然趋拱彼跨兄度显也哄相菠应煌加州大b亦=丛bt(bt为齐隧悔道过的谈净质宽参度梳的测一概半)松动压丝式力窗的建计喂算深锤埋隧草道竹松元动铸压糖力场计鄙算②普死氏去理乔论天然味拱高香度的蜂计算旨：围岩某竖向兆的匀养布松平动压虑力，京则为逆：围圈岩州水俗平设的火匀果布飞松阴动阻压森力朋按核朗势肯周公型式栽计许算乖：松动压力爷的计免算深肝埋隧旨道碑松时动默压攀力肌计秃算③太资沙内基斜理包论取=齿1，则凝与不普母氏班理配论讨的旨公仿式谣一忌致松捧动压议力渡的接计足算浅埋隧道松动舟压力恼计算先来段说说刻深、鬼浅埋黄的判旨别由埋传深经佩验判浸定：由埋众深与终天然摸拱高急度关恳系确题定：松慌动压力肝的计寒算浅埋隧道松拉动妨压诊力邻计苹算①考虑刺两侧疼岩体复挟持广作用歉时的纹计算其方法滑蜓动么岩椅体浓的光重俗力=滑抓面着上笑的滨阻盼力+支棒护幻玉反戚作选用怨力奋（演围穷岩誉松挡动默压偿力泼）围岩伟松动币压力=滑尼动摄岩撒体食重柏力-滑面资上的大阻力松动压力半的计披算浅区埋隧贼道松辞动姓压奸力策计非算①考壶虑最两艇侧绣岩女体攀挟渣持阳作截用习时胶的砖计伪算逃方脾法松纺动压力嫂的计诉算浅嫩埋隧构道松郊动块压纷力荷计确算①考呆虑端两雕侧贡岩堵体历挟断持蹄作拐用蔽时盟的协计贺算造方令法松动压婶力旅的捆计型算浅埋隧叔道松无动霉压筑力迟计芒算②全自财重型戴的计奏算方社法松动压力畜的计底算有地尘下水意时土舱压力誉的计算①竖向吐压力搏：②侧兆向乡丰压蛙力摊：对或于皆砂澡性汁土蜘可聚采滴用镜水动压休力分与顾土办压余力饲分着开展计吗算式中笋的犁i为卫各顶层哪围千岩誉的亏重智度蜻，地下舰水位氏以上及的土积体采岸用天鹅然重截度麻及衫对医应植的与侧翅压箭力娱系炭数;水享位绢以仗下争的肿土准体柿采渗用启有将效宿重膏度瓜甩及胖对遮应鬼的椒侧返压著力榜系斑数计算隶土压闷力。对于颂砂性相土可放采用松水压洪力与告土压害力合哑算松演动压林力酬的愈计巨算有港地陈下跪水吉时信土闭压谋力址的计驳算③地基判反力港：一橡般姜位华于夫地奶下冰水读位梯中芒的章结共构努要骡做早成尘闭纷合端的踏，毁因饶此县，雁要右承怎受绢地摆基母反贸力爬。地治层睛反危力兽沿惊衬棉砌杆宽种度幅呈务竖起向箭均帽匀兼分文布烦，个其闹数圈值怒与兵各叮种讯竖迹向煎压窜力模的党总碑和托相窜平味衡若。包括魄结构线自重爪、上浆部围讲岩压阿力（纳土压唇力及岭水压短力）饱及附遭加的掠路面陵荷载残等。第钻二绘节荷载双结构郊模式滨计算芳方法—统—结构城力学印计算熊方法一、卸荷载勾结构室模型掏计算凡原理它将厨支护乖结构宋和围眠岩分辫开来区考虑:（1）支护罪结构谷是承按载主窃体，胖围岩购作为反荷载辅的来逃源和鼻支护辞结构洪的弹甲性支泰承（2）苹隧杏道销支形护匹与收围剥岩级的休相傅互婶作市用胞是压通作过弹娃性县支筑承对支份护结至构施竟加约阳束来口体现变的（3）围众岩的悠承载桂能力毙则在趣确定秀围岩桥压力芦和弹财性支档承的荐约束凶能力则时间许接崖地考愉虑二、间常用隆的计括算模湿型和帮计算盟方法主素动秒荷明载抄模稀型假定屑弹性协反力西模型计符算妥弹失性倦反躬力促模忙型常规用泽计陶算的模革型主动老荷载季模型适用增于围岩员与支刷护结饼构“刚度阳比”较小，嗽或饱众和含戚水或鼓用于辱初步棕设计二蜡、菊常格用绢的哑计眨算未模漏型腰和险计透算献方荷法主胃动孕荷齐载幼模表型假定妥弹性匀反力录模型计肾算粘弹器性矩反畏力墓模要型常柔用药计页算起模羡型假沃定军弹纽奉性芒反帅力哨模者型几乎共能适巨用于所有疯围岩滔类型，只捏不过泽抗力吐的大塌小和衣范围珍不同衔而已二竿、静常辽用腾的嫂计谨算赔模寸型态和糊计您算雨方性法主熊动古荷窃载愚模拳型假定废弹性雀反力义模型计披算棋弹兽性莫反时力屋模睡型常用或计算申模型计算姜弹性健反力脑模型如促弹理性愤地筹基抓上雄的斗闭钻合貌框忧架构、扎弹禁性才支舞承估法拦等1矩形跪框架阴结构2装剂配饮式植衬严砌捎（配圆稠形示结借构送）3拱形爪结构重点乔讲述!与粗结扮构晓形针式慰相台适驼应茂的盗计滤算桐方画法二削、艺常情用绢的圆计邮算片模莲型爷和踩计东算用方锤法—拱搜形递结肆构与骨结放构牢形谱式争相缎适索应味的伙计钻算牵方愈法二蚕、乓常第用敬的佳计撒算润模江型诊和黄计陡算抗方错法半拱惹结构辟：不搁考虑脏弹性坝反力曲前墙惜式喘衬惠砌彻：鱼假余定欢弹协性桐反姜力直墙充式衬刊砌：踢假定每弹性职反力+弹味性贿地振基盏梁计遍算锅模武型：①汽荷载-结构另模型②只毕有竖利向荷脱载的捐作用钱，无皆侧向棕荷载蔽的作投用半拱赞形结赚构计仰算适用琴条件：馅①栽地炕质喉条潜件光好冷，才不俗需涝修正边申墙智的燥山丑岭角隧胃道赔；凤②悲大言型资落榴地原拱宰结舞构,如飞朵机库柱；半拱尝形结棉构的份适用奖条件衰及计车算模疑型用结合构轴亿线代乒替原卧衬砌职的横旷断面,纵盏向为长谋度营取1胜m；拱脚撞弹性阀固定因在围龟岩上桂，相挡当于汇弹性格固定蹲的无假铰拱;因腿拱荣脚著截刑面泽的功剪征力讨很吹小屈，舟而露与选围疤岩哭间掩摩嗓擦瞒较顽大撤，枝故盲径龄向土位倚移毛为0，用茧径向网刚性揭连杆敞表示;半田拱恢形百结称构罗计排算计算熄图式足、基剂本结乒构及环典型闸方程歉的建袍立半拱欧形结缩慧构计池算由则于包半绿拱拖圈首的骨拱盒矢号和芹跨姜度沿的夕比栋值撒不勇大伐，禾在陵竖煤向糊荷南载惊的粪作初用绪下雀，妖结悦构舞为漫自锻由摊变灾形质，梳无钓弹子性惰抗阳力(脱诱离即区);因此钻，半梁拱形凡结构话为拱垒脚弹灯性固医定的坝无铰院拱（庸考虑针底部胖地基洗变形樱），印为三虑次超糊静定写结构浑。计让算客图邮式糟、哗基数本滴结帖构牲及赛典港型次方烤程园的爪建母立半拱骡形结戏构计泡算典型景方程江的建辞立正录对亚称艘的如结大构涛，纵作信用咬有矩正臂对骗称被的滔荷钻载妈，平利摩用眼对社称弓性肾，峰从祸拱键顶纠切国开塘，劫取输基抹本植结厘构装如耐右击图半希拱喂形上结荒构士计姓算计涝算狠关番键秩：拱名顶朝单懂位明位爪移士和帽荷塌载粱位环移尘的嘉计住算衰；拱炒脚铅位狡移乡丰的隐计建算羊。1）政拱肚顶闯单碧位戚位巾移呼和山荷朝载血位叶移何的悼计要算鸣：根锻据园结连构包力凉学切中副位县移礼计掉算平方萌法包，移可孟求域的寺某蜻一轮点透在笨单芳位阵力元作帜用矩下元，变沿k方壤向板的丘位静移萌（症忽咬略物剪愿力腿作废用颤）蓝为读：1）固拱右顶洗单氧位称位咬移危和蛇荷岗载册位春移伐的拾计蔑算腾：将X净1（弯带矩）议，X2（坟轴珍力贝）弹，X3（剪古力，孟取零摩）以顽及外鸡荷载倾作用予下结忍构各区截面雪内力暖代入浑可得监：1）茅拱番顶念单剖位材位老移迈和伶荷并载宁位棚移塔的卵计盒算堡：单冷位形位梅移林和锐荷温载穷位忆移喉的鹊计垄算暴分嚼两冤种惹情伸况度：（1）当笔半拱禁为一劝段规绩则圆嚼弧时平，可警直接察积分宣计算妖；（2）当纱半拱押为多情段圆棍弧时苗，将呈圆弧香衬砌近分块犬，采触用辛砍普生膜求和棉公式冶；典洗型剃方意程半腥拱窝形调结持构芦计括算2）拱灰脚位桥移的际计算内：基弹本怖思输路井：求出纱拱脚它支承动面在嫁单位产力（岸力矩紧、竖戏直力刻、水初平力梅）作刊用下相位移振（转酿角、贩水平轧位移盏）；求情出宇赘价余取力言及裂外蔬荷柳载需作丘用蓄下窗的疮拱授脚沈反肉力划；由嫌拱绘脚塑反星力岩与究各滔单达位博力发位发移行计杯算彩拱门脚回位粱移2）升拱壁脚颠位谊移鸦的惠计果算刊：（a）单扎位力观作用轧下，开拱脚悔支承构面的适位移猫计算2）匀拱由脚汇位旋移让的府计诉算钳：2）拱漫脚位赌移的洞计算尽：2）拱守脚位攻移的喉计算伶：2）唉拱民脚早位念移桑的浊计被算蜡：（b）萍拱幼脚芒支舱承逮反洒力否的译计韵算2）某拱啦脚救位蜡移喝的黎计岭算荒：（c）毕拱套脚饲位学移富计脆算3）乳衬历砌筋截饿面宾内贩力缸的旬计揪算绣：3）男衬牙砌蛛截汉面吗内有力油的系计乐算件：曲墙悼拱形汁结构掩计算①计略算祸图驼示构的钳建心立用结构祖的轴听线代颤替谈原垄衬拾砌绿断消面;在猪计恭算傻中嚷将碎拱文圈疲和纷边肯墙股作允为沃一师个博整辞体翠，锯把半它究看腾成凡是捉一疼个支承嘉在弹没性围泊岩上鬼的高伐拱结演构；因底皂部摩擦斑力很洗大，无水秃平位用移；衬砌桐在以凡竖向寻压力蹈为主程的主河动荷灰载作只用下蛾，拱婶圈的顶古部发生忌向坑滔道内转的变滥形不宣受围含岩的忘约束忍，形成辅“脱顾离区城”。酸衬殿砌闻结宜构慨的侧仓面部吹分晃则纱压障向运围竞岩绿，形成弹“弹合性反乖力区千”，引状起相轧应的悟弹性弊反力讯。计抱算太原鸭理曲直墙两拱静形翻结捆构英计写算计算欺原理弹性艘反力祝按苏奇联布迈加耶偷娃法渗假定分布润图形割为月匠牙形读分布羊，分揭布图熊形用3个特电征点仪控制上零映点b（即骂脱宅离吩区恋的桃边乎界奔）艳与驴对每称寺轴脖线奥间蚁的躺夹捆角免一铜般壳采剩用下零寒点a取纠在营墙禽底斯，庄因乳该骡处潜无傅水筑平区位垒移剧；最君大低弹洪性宗反匙力纯点h可假照定在构衬砌拔最大鸣跨度址处。曲墙节拱形蛇结构中计算计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