简述力法计算弹性固定无铰拱的原理_2017年秋第5章隧道结构设计原理10.ppt

隧道工程 主讲教师:曹志军 第五章 隧道结构设计基本原理 第五章 隧道结构设计基本原理 §5.1隧道设计计算理论的发展 一、隧道设计理论的发展 二、隧道支护结构计算理论的发展 1.刚性结构阶段 2.弹性结构阶段 3.连续介质阶段 三、计算模型 (一)计算模型种类 (二)常用计算模型 1、结构力学模型 2、岩体力学模型 (三)隧道工程的两大理论比较 §5.2 围岩压力 一、围岩压力及其分类 二、影响围岩压力的因素 三、围岩松动压力的形成 四、确定围岩松动压力的方法 (一)深埋隧道围岩松动压力的确定方法 (二)浅埋隧道围岩松动压力的确定方法 1)岩体中所形成的破裂面是一个与水平面成β角的斜直面；如图5-2-6中的AC, BD 2)当洞顶上覆盖岩体FEGH下沉时受到两侧岩体的挟持，应当强调它反过来又带动了两侧三棱岩体ACE和BDF的下滑，而当整个下滑岩体ABDHGC下滑时，又受阻于未扰动岩体。 3)斜直面AC,BD是一个假定破裂滑面，该滑面的抗剪强度决定于滑面的摩擦角φ及粘结力c，为简化计算采用岩体的似摩擦角φ0。 (三)围岩压力计算实例 (四)偏压隧道围岩压力的确定 §5.3 结构力学方法 一、基本原理 二、隧道衬砌受力变形特点 三、隧道衬砌承受的荷载 (一)主动荷载 (二)被动荷载(即围岩的弹性抗力) 四、隧道衬砌结构的计算方法 (一)主动荷载模式 (二)主动荷载加被动荷载模式 1、假定抗力区范围及抗力分布规律法 (简称“假定抗力图形法”) 2、弹性地基梁法 3、弹性支承法 五、衬砌结构强度检算 (一)按极限状态法设计的隧道结构截面检算 (二)按破损阶段法及允许应力法设计检算 六、混凝土衬砌抗裂及抗压控制分界偏心 七、极限状态设计实用设计式的说明 §5.4 岩体力学方法 一、概述 二、分析的思路及基础知识 (一)分析思路 (二)弹性阶段围岩二次应力场及位移场的计算 (三)塑性状态下的应力、位移计算 三、岩体力学模型求解方法 (一)解析法 (二)数值方法 (三)特征曲线法(“收敛—约束”法) §5.5 信息反馈方法及经验方法 一、信息反馈方法的设计流程 二、信息反馈方法 (一)理论反馈法 (二)经验反馈法 三、经验方法 (一)隧道设计规范设计参数 (二)经验设计注意事项 §5.6隧道支护的结构类型及设计 一、现代隧道支护结构设计 (一)隧道支护的作用和结构设计基本原则 (二)隧道支护结构的设计的程序 (三)隧道支护结构的设计方法 二、隧道支护的结构类型 三、初期支护结构类型的选择原则及组合形式 *洞门设计计算 一、基本要求 二、洞门端墙厚度设计方法 三、洞门计算部位(验算条带) 四、洞门土压力计算 五、稳定性和强度验算 思考题 1、试介绍围岩压力的概念和种类。 2、深埋隧道、浅埋隧道如何区分？其松动压力计算方法有何不同？ 3、隧道结构设计模型和方法有哪几种？各有何特点？ 4、简述“荷载——结构”设计模式的理论出发点、计算方法及步骤？ 5、简述“地层——结构”设计模式的理论出发点计算方法及步骤？ 6、简述“收敛——约束”和信息反馈设计模式的计算方法及步骤？ 7、结构力学方法的荷载模式有哪几种？衬砌截面强度如何验算？ 8、理解收敛、约束、围岩特征曲线、支护特征曲线的概念。 (1)锚喷支护(常规支护) 适用于围岩稳定性较好，开挖坑道后掌子面能基本稳定的条件下。 “顺序施作”。 对于下列地质条件暂不宜直接使用锚喷支护。 在这些特殊地质条件下，需要采用特殊工法(如超前小导管注浆工法)予以处理和支持以后，才可以加以考虑应用。 ①强膨胀性地层； ②未胶结的松散地层； ③软土地层； ④严重湿陷性黄土地层； ⑤大面积淋水、涌水地层； ⑥能引起严重腐蚀的地层； ⑦严寒地区的冻胀地层； ⑧特浅埋或有显著偏压时。 (2)超前支护(特殊支护) 超前支护是指在围岩稳定性较差的条件下，开挖前对未暴露围岩部分实施的预加固和支护的工程措施。 超前支护 超前锚杆 超前管棚 短管棚 长管棚 “逆序施作”。 超前支护工艺复杂，且造价很大，只适用于少数特殊的围岩条件，故超前支护又称为“特殊稳定措施”。超前支护的各项技术参数需要根据围岩的松散破碎程度及隧道断面大小等条件进行特殊设计。 (3)改良地层(特殊支护) 改良地层是指在围岩稳定性极差的条件下，开挖前对未暴露围岩部分实施适宜的工程措施，将松散岩土胶结为整体，达到改良地层工程力学性能、增强围岩稳定能力的目的工程措施。 改良地层 注浆加固 深层搅拌桩 临时冻结法 超前小导管注浆 超前深孔围幕注浆 2.后期支护(内层衬砌) 工程中常将用于保证围岩处于长期稳定状态的刚度较大的人工支护结构称为“后期支护”，或称为“内层衬砌”。 内层衬砌的作用主要是承受“后