華科地下工程隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)形式荷載組合明洞計(jì)算洞門計(jì)算襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道結(jié)構(gòu)形式一、洞門二、襯砌三、明洞隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式一、洞門洞門是隧道兩端的外露部分，是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物。它聯(lián)系襯砌和路塹，是整個隧道結(jié)構(gòu)的主要組成部分，也是隧道進(jìn)出口的標(biāo)志。洞門結(jié)構(gòu)常由坡面穩(wěn)定構(gòu)造物、坡面截排水系統(tǒng)、碎落阻擋構(gòu)件組成。洞門的主要作用①保證洞口邊坡的安全和仰坡的穩(wěn)定；②匯集在洞口附近的仰、邊坡上的地表水，并引離隧道，減少洞口土石方開挖量；③作為隧道的標(biāo)志性建筑物，應(yīng)與隧道的規(guī)模、使用特性以及周圍建筑物、地形條件等要相協(xié)調(diào)。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道常用的洞門分為有墻洞門和無墻洞門兩大類。可以細(xì)分為：1、環(huán)框式洞門（裝飾洞門）2、端墻式（一字墻式）洞門3、翼墻式（八字式墻）洞門4、柱墻式洞門5、臺階式洞門6、削竹式洞門7、遮光棚式洞門隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式1、環(huán)框式洞門將襯砌略伸出洞外,增大其厚度，形成洞口環(huán)框，適用于洞口石質(zhì)堅(jiān)硬、地形陡峻而無排水要求的場合。起到加固洞口和減少洞口雨后滴水的作用，可用混凝土整體灌筑。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式2、端墻式洞門

俗稱一字式洞門，適用于自然山坡陡峻，巖質(zhì)穩(wěn)定的Ⅳ類以上圍巖和地形開闊的地區(qū)，是最常使用的洞門形式。端墻式洞門由端墻和洞門頂排水溝組成。端墻的作用是抵抗縱向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其穩(wěn)定，洞門頂水溝用來將仰坡流下來的地表水匯集后，向兩側(cè)排走。洞頂排水溝用圬工砌筑或砂漿抹平，洞門拱圈與洞身拱圈應(yīng)連成整體，以加強(qiáng)洞門穩(wěn)定，墻背空隙用漿砌片石回填。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式3、翼墻式（八字式墻）洞門

是在端墻式洞門的兩側(cè)或一側(cè)加設(shè)翼墻（擋墻）而成。當(dāng)洞口地質(zhì)條件較差，山體縱向推力較大時，可以在端墻式洞門的單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置翼墻，翼墻抵抗山體推力，增加洞門的抗滑及抗傾覆能力的作用。兩側(cè)面保護(hù)路塹邊坡起擋土墻作用。翼墻頂面與仰坡的延長面一致，其上設(shè)置水溝，將洞門頂水溝匯集的地表水引至路塹側(cè)溝內(nèi)排走。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式4、柱墻式洞門

當(dāng)?shù)匦屋^陡，仰坡有下滑的可能性，又受地形或地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時，可在端墻中部署2個（或4個）斷面較大的樁墩，以增加端墻的穩(wěn)定性。柱式洞門比較美觀，適用于城市附近、風(fēng)景區(qū)或長大隧道的洞口。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式5、臺階式洞門

傍山隧道洞口，地面橫坡較陡，為了適應(yīng)地形，減少開挖，多采用臺階式洞門。

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式6、削竹式洞門

當(dāng)洞口為松散的堆積層時，通常應(yīng)避免大刷仰、邊坡。一般宜采用接長明洞，恢復(fù)原地形地貌的辦法。此時，可采用削竹式洞門。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式7、遮光棚式洞門

當(dāng)洞外需要設(shè)置遮光棚時，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式二、洞身襯砌1、防護(hù)襯砌（飾面襯砌）

防護(hù)襯砌的作用是防止坑道圍巖的風(fēng)化。適用于I級圍巖，在圍巖極不容易風(fēng)化及無局部掉塊的情況下，亦可不加防護(hù)，一般在圍巖表面噴射不大于5cm的砼層。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式2、直墻式襯砌※適用場合：直墻式襯砌型式通常用于巖石地層，垂直圍巖壓力為主要計(jì)算荷載、水平圍巖壓力很小的情況。一殷適用于I，II級圍巖，有時也可用于IV級圍巖※拱部形狀：①坦三心圓拱(R1>R2)②尖三心圓拱(R2<R1)③割圓拱（R1＝R2）

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式直墻式襯砌隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式※圍巖完整性比較好的I、II級圍巖，邊墻可以采用連拱或柱，稱為連拱邊墻或柱式邊墻※大拱腳薄邊墻襯砌：適用于I、II級圍巖，邊墻可用噴射砼做成，亦可用砼整體澆灌。此類襯砌可使拱腳穩(wěn)固的直接支承在兩側(cè)圍巖上，以改善拱圈的受力條件，減少邊墻的開挖及襯砌圬工數(shù)量，降低造價。大拱腳薄邊墻襯砌隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式3、曲墻式襯砌※適用范圍：適用于IV級以上圍巖，水平壓力大或除了垂直壓力外，還有底鼓壓力的情況。①地質(zhì)條件較差，為抵御底鼓壓力，配以仰拱使襯砌形成環(huán)狀封閉結(jié)構(gòu)；②基礎(chǔ)地基較好，可采用無仰拱的曲墻式襯砌?！鵌V級以上圍巖，地基松軟，往往側(cè)壓力較大，故宜采用曲墻帶仰拱的襯砌?！鶉?yán)寒地區(qū)隧道，不管圍巖等級如何，只要有地下水存在，襯砌型式仍應(yīng)采用曲墻式襯砌，并在施工中根據(jù)情況設(shè)置伸縮縫※為了避免圍巖和襯砌的應(yīng)力集中，造成圍巖壓力增加和襯砌的局部破壞，應(yīng)注意襯砌內(nèi)外輪廓的圓順，避免急劇彎曲和棱角。設(shè)置仰拱作用使結(jié)構(gòu)及時封閉，提高整體承載力和側(cè)墻抵抗側(cè)壓力的能力抵御結(jié)構(gòu)下沉變形，調(diào)整圍巖和襯砌的應(yīng)力狀態(tài)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式曲墻式襯砌仰拱隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式4、噴混凝土襯砌、噴錨襯砌及復(fù)合式襯砌①要求用光面爆破開挖，使洞室周邊平順光滑，成型準(zhǔn)確，減少超欠挖。適當(dāng)?shù)臅r間噴混凝土，即為噴混凝土襯砌；②根據(jù)實(shí)際情況，需要安裝錨桿的則先裝設(shè)錨桿，再噴混凝土，即為噴錨襯砌；③如果以噴混凝土，錨桿或鋼拱支架的一種或幾種組合作為初次支護(hù)對圍巖進(jìn)行加固，維護(hù)圍巖穩(wěn)定防止有害松動。待初次支護(hù)的變形基本穩(wěn)定后，進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土二次襯砌，即為復(fù)合式襯砌。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式噴錨襯砌與復(fù)合襯砌

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式噴錨襯砌

※錨噴支護(hù)作為隧道的永久性襯砌，一般考慮是在Ⅲ級及以上圍巖中采用；在Ⅳ級及以下圍巖中，采用錨噴支護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，可靠性差；

※在層狀圍巖中，采用噴錨支護(hù)效果較好；※噴錨支護(hù)作為柔性支護(hù)，變形量較大，其外輪廓線宜預(yù)留稍大的空間（20cm）；※為了使開挖時外輪廓線圓順，盡可能減少圍巖中的應(yīng)力集中錨噴襯砌的內(nèi)輪廓線，宜采用曲墻式的斷面形式；隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式※錨噴襯砌內(nèi)表面不太平整順直，美觀性差，影響司機(jī)在行車中視覺感觀，應(yīng)根據(jù)需要考慮內(nèi)裝。※不宜采用錨噴支護(hù)作為永久襯砌的情況①在某些不良地質(zhì)、大面積涌水地段和特殊地段不宜采用錨噴襯砌作為永久襯砌；②對襯砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求襯砌內(nèi)輪廓很整齊、平整；③有很高的防水要求的隧道；④寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)有凍害的地方(錨噴襯砌抗凍脹能力較差)⑤圍巖及覆蓋太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者⑥地下水有侵蝕性，可能造成噴射混凝土和錨桿材料的腐蝕隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式復(fù)合式襯砌由初期支護(hù)和二次支護(hù)組成的，是目前隧道工程常采用的襯砌形式。初期支護(hù)：是限制圍巖在施工期間的變形，達(dá)到圍巖的暫時穩(wěn)定，初期支護(hù)應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二次支護(hù)：是提供結(jié)構(gòu)的安全儲備或承受后期圍巖壓力，二次支護(hù)在Ⅲ級及以上圍巖時按安全儲備設(shè)計(jì)；在Ⅳ級及以下圍巖時按承載(后期圍壓)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并均應(yīng)滿足構(gòu)造要求。設(shè)計(jì)方法：目前以工程類比為主，理論驗(yàn)算為輔。結(jié)合施工，通過測量、監(jiān)控取得數(shù)據(jù)，不斷修改和完善設(shè)計(jì)；Ⅳ級及以下圍巖或可能出現(xiàn)偏壓時，應(yīng)設(shè)置仰拱。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式仰拱的重要性①解決基礎(chǔ)承載力不夠，減少下沉：防止底鼓的隆起變形，調(diào)整襯砌應(yīng)力的作用；②封閉圍巖，制止圍巖過大的松弛變形，將圍巖塑性變形和形變壓力控制在允許范圍，提高結(jié)構(gòu)的整體承載力；③增加底部和墻部的支護(hù)抵抗力，防止內(nèi)擠而產(chǎn)生剪切破壞。兩層襯砌之間宜采用緩沖、隔離的防水夾層，即隔離層。①當(dāng)初支產(chǎn)生形變及形變壓力時，隔離層允許其有少量的變形，可降低形變壓力；②當(dāng)初支支護(hù)力不夠時，可將少量形變壓力均勻的傳布到二襯上，依靠二襯制止其繼續(xù)變形，且不使初襯出現(xiàn)裂縫時，二襯也出現(xiàn)裂縫。

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式5、偏壓襯砌

當(dāng)山體地面坡陡于1:2.5，線路外側(cè)山體覆蓋較薄，或由于地質(zhì)構(gòu)造造成的偏壓，襯砌為承受這種不對稱圍巖壓力而采用。

偏壓襯砌示意圖

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式三、明洞當(dāng)隧道埋深較淺，上覆巖(土)體較薄，難以采用暗挖法時，則應(yīng)采用明挖法來開挖隧道。用這種明挖法修筑的隧道結(jié)構(gòu)，通常稱明洞。明洞具有地面、地下建筑物的雙重特點(diǎn)：①作為地面建筑物用以抵御邊坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等病害；②作為地下建筑物用于深路塹、淺埋地段不適宜暗挖隧道時而取代隧道的作用；③用于在與公路、灌溉渠立交處，以減少建筑物之間的干擾。明洞的結(jié)構(gòu)形式：拱形明洞、棚式明洞、箱式明洞隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式1、拱形明洞

隧道進(jìn)出口兩端的接長明洞或在路塹邊坡不穩(wěn)定地段修建的獨(dú)立明洞等，多采用拱形明洞的形式，拱形明洞整體性好，能承受較大的垂直壓力和側(cè)壓力拱形明洞的邊墻，一般采用直墻。當(dāng)半路塹型單壓明洞外墻尺寸較厚(可達(dá)3—5m)為節(jié)省圬工量，通常在漿砌片石的外墻上每隔3—4m開設(shè)孔洞一個采用偏壓拱型明洞時，要特別注意處理好外墻基礎(chǔ)，以防止因外墻下沉而引起拱圈開裂。故外墻必須設(shè)置于穩(wěn)固地基上，如有困難，則可用樁基(或加深基礎(chǔ))及加固地基等方法進(jìn)行處理隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式①路塹對稱型：適用于洞頂?shù)孛嫫骄?，路塹兩側(cè)地質(zhì)條件基本相同，原山坡有少量坍塌、落石以及隧道洞口巖層破碎，洞頂覆蓋較薄，難以暗挖法修建隧道的地段②路塹偏壓型：適用于兩側(cè)山坡高差較大的路塹，高側(cè)邊坡有坍塌，落石或泥石流；低側(cè)邊坡明洞墻頂以下部分為挖方，且能滿足外側(cè)邊墻嵌入基巖要求的地段③半路塹偏壓型：適用于半路塹靠山側(cè)邊坡較高，有坍塌、落石或泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，而外側(cè)地面較為寬敞和穩(wěn)定，上部填土坡面線能與地面相交以平衡山側(cè)壓力的地段④半路塹單壓型：適用于靠山側(cè)邊坡或原山坡有坍塌、落石等情況，外側(cè)地形陡峻無法填土地段

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式路塹對稱型明洞

路塹偏壓型明洞半路塹偏壓型明洞半路塹單壓型明洞

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式2、棚式明洞

當(dāng)山坡坍方，落石數(shù)量較少，山體側(cè)壓力不大，或因受地質(zhì)、地形條件的限制，難以修建拱形明洞時，可采用棚式明洞棚式明洞的類型主要取決于外側(cè)邊墻的結(jié)構(gòu)形式。通常有墻式、剛架式，柱式和懸臂式(不修建外墻時)等①墻式棚洞(墻式棚式明洞)：適用于邊坡存在坍塌、落石的地段，橫向斷面類似橋跨結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻除起擋墻作用外，還承受頂板下傳垂直荷載；外墻只承受頂板下傳垂直荷載②剛架式棚洞適用于邊坡小量落石，或在連接兩座隧道間需建明洞時，為改善隧道通風(fēng)條件下而被采用

，外墻結(jié)構(gòu)為連續(xù)框架；因此對地基承載力要求較高。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式墻式棚洞隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式③柱式棚洞：適用于少量落石，地基承載力高，或基巖埋藏淺的地段。外墻采用獨(dú)立柱和縱梁方式，結(jié)構(gòu)簡單，預(yù)制吊裝方便，但整體穩(wěn)定性較差④懸臂式棚洞:當(dāng)山坡較陡，坡面有少量落石，且外側(cè)地基不良或不宜設(shè)基礎(chǔ)時，可采用懸臂式棚洞

柱式棚洞

懸臂式棚洞

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式明洞填土⑴明洞頂填土厚度：鐵路規(guī)范確定為l.50m。公路隧道跨度一般比鐵路單線隧道跨度大，公路系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)少，養(yǎng)護(hù)力量弱，故規(guī)定不小于2.0m；明洞頂填土橫坡以能順暢排除坡面水為原則，不小于2%⑵明洞拱背和墻背的回填：①拱腳用素砼或漿砌片石回填；②邊墻背后超挖部分，宜用片石砼或漿砌片石密實(shí)回填；③墻背回填料的內(nèi)摩擦角應(yīng)不低于圍巖的計(jì)算摩擦角或設(shè)計(jì)回填料的計(jì)算摩擦角。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——結(jié)構(gòu)形式3、箱式明洞在明洞凈高、建筑高度受到限制，地基軟弱的地方，可采用箱形明洞。圖為一方形剛構(gòu)明洞，全部用鋼筋混凝土制成的方形整體明洞。若右側(cè)巖層順層滑動，利用上部回填土石的壓力及底層的彈性抗力，平衡側(cè)向巖層滑動的推力，并傳于左側(cè)巖層上?；靥钔粮叨雀鶕?jù)兩側(cè)巖層滑動力的大小決定。需要分段施工，兩側(cè)緊貼巖層，保持原巖層不致因施工開挖而產(chǎn)生滑動，超挖回填片石的強(qiáng)度不低于該處巖石的抗壓強(qiáng)度等。箱式明洞隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——荷載編號荷載分類荷載名稱1永久荷載圍巖壓力2土壓力3結(jié)構(gòu)自重4結(jié)構(gòu)附加荷載5混凝土收縮和徐變的影響力6水壓力7可變荷載基本可變荷載公路車輛荷載、人群荷載8立交公路車輛荷載及其產(chǎn)生的沖擊力、土壓力9立交鐵路列車荷載及其產(chǎn)生的沖擊力、土壓力10其它可變荷載立交渡槽流水壓力11溫度變化的影響力12凍脹力13施工荷載14偶然荷載落石沖擊力15地震力注：編號1～14為主要荷載；編號11、12、14為附加荷載；編號13、15為特殊荷載。1、荷載分類及組合隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——荷載荷載組合：●結(jié)構(gòu)自重＋圍巖壓力＋附加恒載（基本）●結(jié)構(gòu)自重＋土壓力＋公路荷載＋附加恒載●結(jié)構(gòu)自重＋土壓力＋附加恒載＋施工荷載＋溫度作用力●結(jié)構(gòu)自重＋土壓力＋附加恒載＋地震作用附加恒載：伴隨隧道運(yùn)營的各種設(shè)備設(shè)施的荷載等。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——荷載2、被動荷載

作用在襯砌上的荷載，按其性質(zhì)可以區(qū)分為主動荷載與被動荷載兩大類?！裰鲃雍奢d是主動作用于結(jié)構(gòu)、并引起結(jié)構(gòu)變形的荷載；●被動荷載是因結(jié)構(gòu)變形壓縮圍巖而引起的圍巖被動抵抗力，即彈性抗力，它對結(jié)構(gòu)變形起限制作用。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——荷載彈性抗力的兩種計(jì)算方法（a）彈簧模型——溫克爾模型：圍巖簡化成彈簧，彈簧與彈簧之間不能傳遞剪力，用抗力系數(shù)k表征，即p=ksp——作用在圍巖上的壓力，MPa;；s——沿壓力作用方向的壓縮量，m；k——彈性抗力系數(shù)，MPa/m（b）彈性體模型：考慮質(zhì)點(diǎn)之間變形的相互影響。它用彈性模量和泊松比表示地層特征，并考慮粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角的影響，如鄧肯-張模型。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——明洞計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——洞門計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算一、荷載—結(jié)構(gòu)模型方法以支護(hù)結(jié)構(gòu)為承載主體，圍巖作為荷載同時考慮其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形約束。適用于淺埋情況及圍巖塌落而出現(xiàn)松動壓力的情況。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算荷載-結(jié)構(gòu)模型還可按荷載不同細(xì)分成如下幾種模式：1、主動荷載模型（假定抗力法）2、主動荷載+被動荷載模型（彈性地基梁法）3、量測壓力模型（實(shí)測壓力法）隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算1、主動荷載模型（假定抗力法）（1）曲墻拱結(jié)構(gòu)（朱拉波夫-布加耶娃法）：常用于Ⅳ～Ⅵ級圍巖；拱圈和曲邊墻作為一個整體按無鉸拱計(jì)算；施工時仰拱是在無鉸拱業(yè)已受力之后修建的，不考慮仰拱對襯砌內(nèi)力的影響；計(jì)算假設(shè)如下：①在主動荷載作用下，頂部襯砌向隧道內(nèi)變形而形成脫離區(qū)，兩側(cè)襯砌向圍巖方向變形，引起圍巖對襯砌的被動彈性抗力②上零點(diǎn)b（即脫離區(qū)與抗力區(qū)的分界點(diǎn)）與襯砌垂直對稱中線的夾角假定為③下零點(diǎn)a在墻腳④最大抗力點(diǎn)h假定發(fā)生在最大跨度處附近，計(jì)算時一般取為簡化計(jì)算可假定在分段的接縫上。⑤抗力圖形的分布假定為二次拋物線⑥忽略襯砌與圍巖之間的摩擦力⑦墻腳支承在彈性巖體上，可發(fā)生轉(zhuǎn)動和垂直位移(無水平位移)

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算bh段：ha段：隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法算出后，按下圖計(jì)算襯砌內(nèi)力和變形隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算（2）直墻式襯砌計(jì)算原理①拱圈按彈性無鉸拱計(jì)算，邊墻按彈性地基上的直梁計(jì)算，并考慮邊墻與拱圈之間的相互影響；②邊墻支承拱圈并承受圍巖壓力；③拱腳區(qū)段的彈性抗力假定為二次拋物線分布④Winkler假定成立，即⑤拱腳位移考慮邊墻頂變位的影響隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算⑶整體式圓形結(jié)構(gòu)①自由變形圓環(huán)法當(dāng)整體式圓管結(jié)構(gòu)修建在松軟地層中，地層對結(jié)構(gòu)的彈性抗力很小，故假定結(jié)構(gòu)可以自由變形，地基反力沿環(huán)的水平投影為均勻分布，計(jì)算圖式如圖8.17所示。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算②假定抗力圖法襯砌機(jī)構(gòu)在豎向荷載作用下，產(chǎn)生向地層方向的變形，從而引起彈性抗力。對于圓管結(jié)構(gòu)，彈性抗力的分布規(guī)律，可根據(jù)已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)假定給出。計(jì)算圖式如圖8.18所示。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算③裝配式圓形結(jié)構(gòu)裝配式圓管結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)管片或砌塊間連接構(gòu)造以及所采用的施工方法，確定相應(yīng)的計(jì)算方法。當(dāng)組成圓管結(jié)構(gòu)的管片或砌塊在環(huán)向采用如圖8.19所示的連接構(gòu)造，而接頭能傳遞全部內(nèi)力時（實(shí)際上是不可能傳遞全部內(nèi)力的，而只能傳遞部分內(nèi)力，故應(yīng)把接頭當(dāng)作傳遞一定內(nèi)力的彈性鉸，按彈性鉸接圓環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算），可按整體均質(zhì)圓環(huán)計(jì)算；而當(dāng)管片或砌塊采用如圖8.20（砌塊端為圓柱形接頭）或圖8.21所示的連接構(gòu)造時，應(yīng)按多鉸圓環(huán)計(jì)算，其計(jì)算圖式如圖8.22所示。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算⑷框架結(jié)構(gòu)地下鐵道的通道、車站或地下廠房，承受地層的豎向壓力和水平壓力以及車輛等荷載，可視為平面變形問題，沿縱向取單位寬度，按閉合框架計(jì)算其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。由于底板與地基之間有摩擦力，故可認(rèn)為底板不能沿水平方向運(yùn)動。地下鐵道通道的計(jì)算簡圖如圖8.27所示。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算2、主動荷載+被動荷載模型（彈性地基梁法）隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算二、地層—結(jié)構(gòu)模型方法主要用于由于圍巖變形而引起的壓力，壓力值必須通過支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同作用而求得，這是反映當(dāng)前現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理的一種計(jì)算方法，需采用巖石力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算——襯砌計(jì)算計(jì)算方法通常有解析解法和數(shù)值解法兩類。解析解法主要適用于一些簡單情況下，以及某些簡化情況下的近似計(jì)算。目前，國內(nèi)外這類方法已經(jīng)很多，一般可概括成如下幾種：（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)體系與圍巖共同作用的解析解法。利用圍巖與支護(hù)襯砌之間的位移協(xié)調(diào)條件，得到簡單洞形（如圓形）條件下圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)的彈性、彈塑性及黏彈性解。

（2）收斂-約束法或特征曲線法。原理：按彈