隧道初期支護驗算

1、地道早期支護驗算地道早期支護驗算7/7地道早期支護驗算精選文檔第三章早期支護構(gòu)造驗算3.1確立計算參數(shù)1）依據(jù)公路地道設(shè)計規(guī)范JTGD702004確立的支護參數(shù)見表3.1表3.1早期支護構(gòu)造設(shè)計參數(shù)表錨桿鋼筋網(wǎng)二次襯砌圍巖噴層厚度（cm）直徑長度間距直徑間距厚度級別（mm）（m）（mm）（mm）（mm）（cm）V254240.52.76202045（2）地道的幾何尺寸及圍巖的計算參數(shù)見表3.2表3.2地道設(shè)計參數(shù)表地道圍巖當(dāng)量半埋深H容重粘結(jié)C/Cr內(nèi)摩擦角變形模E泊松初始應(yīng)p0級別徑（m）（kN/m3）（MPa）（/r）（MPa）比（MPa）cm）V70695180.5/0.230/19.1

2、110000.351.71此中p0gH，為圍巖的容重，H為地道埋深；表中地道當(dāng)量半徑a為將地道形狀視為圓形時圓的半徑，對馬蹄形地道，其計算當(dāng)量半徑a可用下式求得(B)2F2a22F式中：F地道開挖高度，cm；B地道開挖寬度，cm。代入數(shù)值得：(B)2F2(1280)21005.62a2=a2=943cm2F21005.6（3）早期支護資料的力學(xué)性能C20發(fā)射混凝土極限抗壓強度Rcs取10MPa（發(fā)射混凝土抗壓強度齡期為3天）；.精選文檔C20發(fā)射混凝土極限應(yīng)變s0.3%；沙漿與圍巖之間的抗剪強度g0.4MPa；V級圍巖單軸極限抗壓強度R=20MPa。3.2計算地道周邊設(shè)計支護阻力pi與徑向位移

3、ui經(jīng)過查閱有關(guān)資料可知，關(guān)于V級圍巖，其徑向廢弛主要在距洞壁2.5m深的范圍內(nèi)，馬蹄形地道圍巖發(fā)生廢弛時，其等代圓的計算當(dāng)量半徑Rp（塑性區(qū)的塑性半徑）可用下式計算：(B2W)2(FW)2Rp22(FW)式中：W為地道圍巖廢弛范圍對V級圍巖，W=250cm；代入數(shù)值計算可得：(B2W)2(FW)2Rp22(FW)(12802250)2(1005.6250)2=2943cm2(1005.6250)當(dāng)假設(shè)地道為圓形，圍巖視為各向同性、均勻、連續(xù)、初始地應(yīng)力只考慮圍巖的自重應(yīng)力，側(cè)壓力系數(shù)1。依據(jù)彈塑性理論和莫爾-庫倫強度準則，可導(dǎo)出：（1）地道圍巖塑性區(qū)半徑Rp和周邊支護阻力pi的關(guān)系：Rpp0

4、(1sinCcosCrcotr)1sin(2sinapiCrcot)rrr式中：Rp塑性區(qū)半徑；地道當(dāng)量半徑；p0地道圍巖的自重應(yīng)力；pi地道的設(shè)計支護阻力，即地道圍巖開挖后達到彈塑性應(yīng)力均衡時，必.精選文檔須在洞壁上施加的徑向支護力；C、Cr、r地道圍巖在彈性狀態(tài)和塑性狀態(tài)的粘聚力和內(nèi)摩擦角。2）地道周邊的徑向位移ui和地道圍巖塑性區(qū)半徑Rp的關(guān)系式：當(dāng)假設(shè)塑性區(qū)圍巖體積不變時，ui可近似的按下式計算：a(1)Rp2(p0sinCcos)ui()Ea式中：ui地道設(shè)計位移，即地道圍巖開挖后達到彈塑性應(yīng)力均衡時，產(chǎn)生的塑性徑向位移；E、地道圍巖的彈性模量和泊松比。分別代入有關(guān)數(shù)值，求得：Rpp

5、0(1sinCcosCrcotr)1sinr2sinr可得a(piCrcot)rpip0(1sin)CcosCrcotrCrcotr1sinrRp2sinrapi1.71(1sin30)0.5cos300.2cot19.111sin19.119432sin19.11706=0.754-0.577=0.177MPaa(1)Rp)2(p0sinCcos)ui(Ea=706(10.35)1.3352(1.71sin300.5cos30)1000=2.188cm將所求結(jié)果列入表3.3。表3.3地道襯砌計算參數(shù)表a(cm)Rp(cm)Rp/api(MPa)ui(cm)7069431.3350.1772.

6、188查公路地道設(shè)計規(guī)范第條可知，V級圍巖埋深在50300m時同意洞四周.精選文檔相對收斂值為0.61.6%，即地道周邊的徑向位移ui(0.6%1.6%)B(0.6%1.6%)12805.1220.48cm，因而可知，表3中數(shù)值ui=2.188cm切合規(guī)范要求。3.3計算早期支護能供給的總支護阻力pw和同意地道洞壁產(chǎn)生的總徑向位移uw1）發(fā)射混凝土層的支護阻力ps和同意洞壁產(chǎn)生的徑向位移us的計算施工中，噴層單層厚度按56cm施工，總厚度為25cm，需噴5層，利用以下公式得計算結(jié)果（見表3.4）nn2atit2psi2Rcs2aii1usnns(aiti)1表3.4發(fā)射混凝土層供給的支護力和洞

7、壁同意的徑向位移表分層項目psi(MPa)usi(cm)pns(MPa)usn(cm)式中：a1701cma2696cma3691cma4686cma5681cmt15cmt25cmt35cmt45cmt55cm0.0710.0720.0720.0730.0732.0882.0732.0582.0432.0280.36110.29ai、ti第i噴層的半徑和厚度；Rcs發(fā)射混凝土的極限抗壓強度，一般可取10MPa，即發(fā)射后第三天的強度；s發(fā)射混凝土的極限應(yīng)變，一般可取0.3%。2）沙漿錨桿所供給的支護阻力pg和錨桿同意洞壁產(chǎn)生的徑向位移ug的計算假設(shè)沙漿錨桿對洞壁供給的支護阻力受沙漿與圍巖之間的

8、抗剪強度所控制，而且在.精選文檔其接觸面上的剪應(yīng)力散布是均勻的，則：gdglgpgei式中：pg沙漿錨桿所供給的支護阻力；沙漿與圍巖間的抗剪強度，關(guān)于脆弱圍巖，一般按圍巖單軸抗壓強度的1020%取值；dg錨桿孔的直徑；lg發(fā)射混凝土的極限應(yīng)變，一般可取0.3%；e、i錨桿縱橫向間距。假設(shè)錨桿設(shè)置后洞壁的彈性變形已所有達成。同時，圍巖的最大塑性區(qū)（錨桿拘束圍巖變形后形成的）取決于錨桿加固后承載環(huán)厚度，則uguaguae式中：uaga(1E)Rg)2(p0sinCcos)E(auaea(1E)(p0sinCcos)ERg錨桿拘束后圍巖的塑性區(qū)半徑。代入數(shù)值得：pggdglgei0.44.23000

9、.117=27050uaga(1E)Rg)2(p0sinCcos)E(a=706(10.35)1.5112(1.71sin300.5cos30)1000=2.803uaea(1E)(p0sinCcos)E706(10.35)(1.71sin300.5cos30)=1000.精選文檔=1.228計算結(jié)果列入表3.5。表3.5錨桿供給的支護阻力和錨桿同意洞壁產(chǎn)生的徑向位移表aLgRgpgagaeg(cm)Rg/a(cm)(cm)(MPa)(cm)(cm)(cm)70630010671.5110.1772.8031.2281.575注：表中L表示錨桿的實質(zhì)長度；表中i表示錨桿縱橫向均勻間距；表中Lg

10、表示錨桿計算長度，參照表3.6確立；表3.6錨桿計算長度表L/i321.33Lg/L5/62/35.5/10錨桿玉樹后圍巖的塑性區(qū)半徑Rg按下式確立：(B2L)2(FLg)2Rg22(FLg)代入有關(guān)數(shù)據(jù)得：(B2L)2(FLg)22RgLg)2(F(12802400)2(1005.6300)222(1005.6300)=1067cm（3）早期支護能供給的總支護阻力pw和早期支護同意地道洞壁產(chǎn)生的徑向位移uw的計算經(jīng)過以上計算可得：pwpsnpg.精選文檔uwusnug式中：pw早期支護能供給的總支護阻力；uw柔性的早期支護同意地道洞壁產(chǎn)生的徑向位移。代入數(shù)據(jù)得：pwpsnpg=0.361+0.117=0.478MPauwusnug=10.29+1.575=11.865cm3