南石壁隧道裂缝安全分析评价与治理(7.30) - 图文

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

5.3 计算参数

5.3.1 断面参数

隧道断面类型：断面标准轮廓断面设仰拱(二衬)分离式隧道 5.3.2 材料参数

表 12 隧道断面衬砌材料参数

材料名称 二衬：拱顶衬砌材料 二衬：侧墙衬砌材料 二衬：仰拱衬砌材料 弹性模量E(kPa) 2.95e+007 2.95e+007 2.95e+007 重度γ(kN/m) 23.000 23.000 23.000 3面积A(㎡) 0.4 0.4 0.4 转动惯量I(m) 0.00533 0.00533 0.00533 45.3.3 围岩基本参数

表 13 围岩基本信息参数

围岩级别 Ⅳ级 变形模量E(kN/m2) 3.65e+003 重度(容重)γ(kN/m3) 22.000 泊松比 0.325 内摩擦角 55.000 坚固系数 5.000

5.3.4 地层弹簧参数

单位弹性抗力：350000.000 kN/m 5.3.5 荷载

5.3.5.1 围岩压力

围岩压力计算方法：深浅埋隧洞。 计算参数：

隧洞埋深：80.000 m

水平侧压力与垂直压力的比：0.225 θ/φ(计算θ时的系数)：0.800

（其他围岩信息请参考“围岩基本信息参数表”）

围岩压力折减系数：

31

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

顶部：1.000 左侧：1.000 底部：1.000 右侧：1.000

围岩压力：

垂直均布压力：-136.22 kN/m2 左上水平侧压力：30.65 kN/m2 左下水平侧压力：30.65 kN/m2 右上水平侧压力：-30.65 kN/m2 右下水平侧压力：-30.65 kN/m2

5.3.5.2 外水压力

地下水位线深度（从隧道底部中心线算起）：70.00 m

5.4 工况和荷载组合

本次计算中，根据目前隧道的情况，考虑两种工况进行计算。分列如下：

工况1：排水方案+衬砌加固（根据排水效果，设定全排水、部分排水分别进行计算。）

围岩压力 ＋ 外水压力 ＋ 衬砌自重 ＋ 地层弹簧

工况2：排水失效+衬砌（全封闭，不排水。）

围岩压力 ＋ 外水压力 ＋ 衬砌自重 ＋ 地层弹簧

提出这两种工况是根据隧道的设计情况和隧道裂缝的发展情况考虑的。原设计考虑全排水，衬砌压力为围岩压力，即工况一，同时考虑排水部分失效（衬砌水压折减50%、衬砌水压折减85%等几种情况）。

而工况二考虑了隧道排水方案完全失效情况下进行验算。

32

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

5.5 围岩压力分担比例

根据《公路隧道设计规范》JTG D70－2004规定： 【第184页条文说明9.2.5条】

采用地层结构法计算时，可通过对释放荷载设置释放系数控制初期支护的受力，以使初期支护和二次衬砌能按较为合理的分担比例共同承受释放荷载的作用。具体分担比例可按下表选定。

表5.2.1 释放荷载分担比例

围岩级别 围岩＋初期支护 IV V 60％～80％ 20～40％ 分担比例 二次衬砌 40％～20％ 80％～60％ 【第184页条文说明9.2.6条】 复合式衬砌的二次衬砌用于I～III级（Ⅳ~Ⅵ类）围岩计算时，由于初期支护作为永久支护已可使围岩保持稳定，因而二次衬砌可按构造要求选定厚度，不必进行验算。

按照规范要求： 二衬分担比例：0.400 初衬与围岩分担比例：0.600

5.6 计算成果

本报告内力计算结果，无特别说明，轴力单位为kN，弯矩单位为kN.m，剪力单位为kN。

33

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

5.6.1 S4型衬砌，全封闭，不排水，不考虑水压力折减内力计算成果

图 53 计算模式图

图 54 弯矩图

34