隧道工程 前四章教案(5)

2019-04-08 21:57

灯具间隔S和悬挂高度H之间的关系为: 对称排列:S≤2.5H

交错排列和中间排列: S≤1.5H ⑶照明计算 ①逐点计算照度 Ep???sh2?ep

式中 Σep—各灯对P点产生的相对照度之和; α—所用灯具特定的系数,在等照度图上给出;

?s—每盏路灯光源的光通量,l m;

h—路灯的安装高度,m。 ②平均照度计算 Eav??Ep n式中 Ep—路面上有规律分布的每个点的照度, n—计算点的总数。

思考题

1.隧道勘测设计的主要内容是哪些? 2.隧道洞口位置选择主要注意哪些问题? 3.常用隧道的衬砌类型及适用条件如何? 4.如何选择隧道通风设备?

5.我国道路隧道照明区段是如何划分的?

2 山岭隧道工程

2.1 隧道围岩分类与围岩压力计算

2.1.1 隧道围岩分类

岩石是经过地质作用形成的由一种或多种矿物组成的天然集合体。岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

岩石中,由结构面切割出的完整块体称为岩块。 由岩块和结构面组成的复杂地质体称为岩体。

围岩是隧道周围的岩体或土体。未经人为扰动(如挖掘、开采等)的岩体称为原岩。开挖后隧道周围发生应力重新分布的岩体称为围岩。 1.影响隧道围岩稳定性的因素

① 围岩的完整状态,或围岩的破碎程度; ② 结构面的性质; ③ 结构面的组合状态;

④ 原始应力状态(自重应力,构造应力或地应力); ⑤ 岩石本身的强度; ⑥ 地下水的影响; ⑦ 施工因素。

对围岩的理论研究表明,围岩本身具有一定的自承载能力,充分发挥围岩的自承载能力,会大大降低隧道支护成本。

隧道开挖后,适当控制围岩的变形,对隧道的维护具有重要的意义。 2.常用围岩分类方法

①以岩石强度或岩芯质量等单一指标为基础的分类方法; 普氏系数分类法

岩石质量指标(RQD)分类法 ②以岩体结构或构造为主的分类方法; 中科院地质研究所岩体分类 煤炭系统围岩分类

铁路隧道围岩分类 水工隧道围岩分类

③以结构面参数或声波参数为基础的分类方法; 节理岩体地质力学分类法, 日本新奥法设计阶段围岩分类 3.铁路隧道围岩分类 ⑴围岩分类 分类指标:

①围岩主要工程地质条件

包括岩石饱和抗压强度、层理、节理等结构面。结构特征和完整状态。 ②围岩开挖后的稳定状态

以单线铁路隧道(跨径5 m)开挖后的情况为标准。

③围岩弹性纵波速度

岩体的整体性越好,其弹性纵波速度越快。 划分情况: Ⅰ类:主要为土层;

Ⅱ类:主要为硬质土层及松散岩石; Ⅲ类:主要为软岩; Ⅳ类:主要为普通岩石; Ⅴ类:主要为稳定性较好的岩石; Ⅵ类:主要为稳定性好的硬质岩石。

铁路隧道围岩分类

围 岩 主 要 工 程 地 质 条 件 类别 主 要 工 程 地 质 特 征 完整状态 硬质岩石,饱和单轴抗压极限强度Rc>60MPa:受地质呈巨块状 Ⅵ 构造影响轻微,节理不发育,无软弱结构面(或夹层);整体结构 层状岩层为厚层,层间结合良好 生岩爆 坍塌,可能产>4.5 (单线) 围岩稳定,无Vp/km?s-1 结构特征和 围岩开挖后 的稳定状态 围岩弹性纵波速度硬质岩石,Rc>30MPa:受地质构造影响较重,节理发育,有少量软弱结构面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状呈大块状 及组合关系不致产生滑动;层状岩层为中层或厚层,层砌体结构 Ⅴ 间结合一般,很少有分离现象;或为硬质岩石偶夹软质岩石 软质岩石,Rc≈30MPa:受地质构造影响轻微,节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好 硬质岩石,Rc>30MPa:受地质构造影响严重,节理发育,呈巨块状 整体结构 暴露时间长,可能会出现局部小坍塌,侧壁稳定,层间结合差的平缓岩层,顶板易冒落 3.5~4.5 拱部无支护有层状软弱结构面(或夹层),但其产状及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层或中层,层间结合差,多Ⅳ 有分离现象;或为硬、软质岩石互层 本稳定,爆破软质岩石,Rc=5MPa~30MPa:受地质构造影响较重,呈大块状 节理较发育;层状岩层为薄层、中层或厚层,层间结合砌体结构 一般 硬质岩石,Rc>30MPa:受地质构造影响很严重,节理很发育,层状软弱面(或夹层)已基本破坏 软质岩石,Rc=5MPa~30MPa:受地质构造影响严重,节理发育 Ⅲ 1、2呈大块状土:1. 略具压密或成岩作用的粘性土及砂性土 压密结构;3呈2. 黄土(Q1 ,Q2) 巨块状整体结3. 一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土 构 石质围岩位于挤压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹Ⅱ 土或土夹石状 松散结构 处理不当会呈角砾碎石状 围岩易坍塌,1.0~2.0 稳定 壁有时失去呈碎石状 压碎结构 拱部无支护呈块石碎石状 时可产生较镶嵌结构 大的坍塌,侧1.5~3.0 坍塌 震动过大易呈块石碎石状 时可产生小镶嵌结构 坍塌,侧壁基2.5~4 出现大坍塌,非粘性土呈松一般第四系的半干硬~硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3 ,Q4) 散结构,粘性土及黄土呈松软结构 侧壁经常小坍塌,浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍塌至地表 石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内,呈角砾、砂、泥呈松软结构 松软体 粘性土呈易蠕Ⅰ 动的松软结构;水一齐涌出,软塑状粘性土及潮湿的粉细砂等 砂性土呈潮湿松散结构 浅埋时易坍塌至地表 的土<1.5) 塌变形,有水时土砂常与<1.0 (饱和状态围岩极易坍

⑵岩石等级划分

根据岩石饱和抗压极限强度和耐风化能力划分: 极硬岩、硬质岩、软质岩、极软岩。 ⑶围岩受地质构造影响程度划分

较轻级、较重级、严重级、很严重。 ⑷围岩节理(裂隙)发育程度划分

节理不发育、节理较发育、节理发育、节理很发育。 ⑸层状岩层的层厚划分

厚层:>0.5m 中层:0.1~0.5m 薄层:<0.1m 铁路隧道围岩分类不适用于特殊围岩,如膨胀性岩层、冻土等。

2.1.2 隧道围岩压力

1.隧道围岩压力 围岩压力概念:

围岩对支护结构施加的荷载称为围岩压力。

岩体力学中,把由于开挖而引起的围岩或支护结构上的力学效应统称为广义的围岩压力。 工程实践中,把作用在支护结构上的这部分围岩压力称为狭义的围岩压力。


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