围岩压力的大小，不仅与岩体的初始地应力状态、岩体的物理力学性质和岩体结构有关，同时还与工程性质、支护结构类型及支护时间等因素有关。
隧道开挖过程中，围岩压力的变化形式与岩体的特征有十分密切的关系。围岩压力可表现为四类形式： ⑴松动压力
由于开挖而引起围岩松动或坍塌的岩体以重力形式作用在支护结构上的压力称为松动压力，亦称散体压力。 ⑵变形压力
开挖必然引起围岩变形，支护结构为抵抗围岩变形而承受的压力称为变形压力。 ⑶冲击压力
冲击压力是围岩中积累的大量弹性变形能，受开挖的扰动，这些能量突然释放所产生的巨大压力。 ⑷膨胀压力
某些岩体由于遇水后体积发生膨胀，从而产生膨胀压力。
膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是围岩吸水膨胀引起的。
一般情况下，隧道开挖后，围岩压力包括： ①垂直压力，作用在隧道顶部； ②侧压力，作用在隧道的两侧； ③底压力，作用在隧道的底板。 2.隧道围岩压力确定
一般情况下，隧道围岩压力确定有三种方法： ① 直接量测，是比较切合实际的方法； ② 根据实际资料统计和总结，提出经验公式； ③ 在实践基础上，从理论上研究围岩压力估算办法。 ⑴深、浅埋隧道分界深度的确定
深埋隧道就是指隧道开挖引起的应力重新分布不涉及到地表的隧道，深、浅埋隧道分界深度 HP 为： HP＝(2～2.5)hq
式中 hq－荷载等效高度，hq＝0.45×2(6 -S )ω； S－隧道围岩类别；
ω－隧道宽度影响系数，ω＝1＋i (B-5)；
B－隧道宽度； i －B增减 1 m时围岩压力增减率；B<5m时，i=0.2；B=5~15m时，i=0.1. ⑵深埋隧道围岩压力的确定
用矿山法施工的深埋隧道，围岩压力按松驰荷载考虑，其垂直均布压力 q 为： q＝0.45×2
(6-S )
γω
式中 γ－隧道围岩容重； 其他符号意义同前。 水平均布压力 e 见下表：
水平围岩压力计算表
围岩类别 水平均布压力 Ⅵ～Ⅴ 0 Ⅳ <0.15q Ⅲ (0.15～0.3)q Ⅱ (0.3～0.5)q Ⅰ (0.5～1.0)q 深埋隧道围岩压力计算方法适用条件： ①隧道高宽比小于1.7 ；
②不产生膨胀力的围岩及偏压不显著的隧道 ； ③采用钻眼爆破法施工的隧道。 ⑶浅埋隧道围岩压力的确定
浅埋隧道施工时，有时会扰动整个覆盖层，容易发生坍塌现象，产生较大的围岩压力。 浅埋隧道围岩压力一般根据两种情况分别计算： ①埋深小于或等于等效荷载高度时
这种情况，隧道上覆岩层或土体考虑全部作用在隧道上，略去上覆岩层或土体与周围岩层或土体之间的阻力，这时垂直压力 q 为： q＝γH
式中 H－隧道埋深，指隧道顶至地面的距离。 侧向压力 e 按均布考虑时： e??(H?1?Ht)tan2(45??) 22式中 Ht－隧道高度； φ－围岩计算摩擦角。
围压类别 Ⅵ >78° Ⅴ 67~78° Ⅳ 55~66° Ⅲ 43~54° Ⅱ 31~42° Ⅰ ≤30° φ ②埋深大于等效荷载高度，小于深浅埋隧道分界深度时
这种情况，隧道上覆岩层或土体下滑时要考虑滑面阻力的影响，否则计算压力过大。
基本假定：
①土体中形成的破裂面是一条与水平成β角的斜直线。
②EFHG岩土体下沉，带动两侧三棱岩土体FDB、ECA下沉，整个土体ABDC下沉时，又要受到未扰动岩土体的阻力。
③AC、BD为假定破裂面，其内聚力为C，计算摩擦角为φ；另一滑面FH或EG则并非破裂面，该滑面的摩擦角为ζ，则ζ应小于φ。ζ取值为： Ⅳ～Ⅵ类围岩： ζ ＝0.9 φ Ⅲ 类围岩： ζ ＝(0.7～0.9) φ Ⅱ 类围岩： ζ ＝(0.5～0.7) φ I 类围岩： ζ ＝(0.3～0.5) φ 作用在支护结构上总的垂直压力 Q 为： Q＝W1－2Tsinζ
取三棱体BDF(或ACE)作为脱离体分析，按正弦定理有：
Tsin(???)?W2sin(90??(?????))
121?h2tan?
tan??tan?1 得： T?1?h2?2tan?(1?tan?(tan??tan?)?tan?tan?)cos?
tan??tan? 令： ??tan?(1?tan?(tan??tan?)?tan?tan?)
三棱体BDF重量：W2? 从而得： T?12??h2cos?
因而有： Q＝W1 －2Tsinθ＝ W1 －γh2λtanθ 因为： W1 ＝ BtHγ 忽略h与H之间的差异，可得： Q＝BtHγ －γH2λtanθ
＝γH ( Bt－Hλtanθ) 换算为均布荷载的形式为： Q??h(1?H?tan?)： Bt 水平侧压力仍由侧压力系数?求得：
?e1??h? ?
e??H??2
2.2 隧道衬砌结构计算
2.2.1 隧道衬砌结构受力特点与计算荷载
1.隧道衬砌受力特点
隧道埋设在地下围岩内，衬砌与围岩紧密接触，在外荷载作用下，衬砌会产生变形和约束，对围岩产生弹性抗力，由此改善衬砌结构的受力状况，因而衬砌与围岩之间互相制约，共同变形。 2.隧道衬砌结构计算理论
局部变形理论； 共同变形理论。 3.隧道衬砌结构上的荷载与分类 ⑴主动荷载 ①主要荷载
围岩压力、回填土荷载、衬砌自重、地下静水压力、车辆荷载等。 ②附加荷载
注浆压力、冻涨压力、混凝土收缩应力、温差应力、地震力等。 ⑵被动荷载 弹性抗力。
隧道衬砌结构计算主要考虑主动荷载中的主要荷载以及被动荷载，对于附加荷载一般作为特殊荷载考虑，往往是以一个附加系数形式进行简化处理。
2.2.2 隧道衬砌结构计算
1.曲墙式衬砌计算
曲墙式衬砌主要适用于I～III类围岩，在计算时，考虑到仰拱是最后修建，上部拱已受力，因而一般不考虑仰拱。 ⑴计算原理
基本假设条件及计算要点：
①墙基支承在弹性围岩上，底部摩擦力很大，墙脚无水平位移。 ②侧面弹性抗力分布假设为：
上零点b：上脱离边界?b≈40～60° 下零点a：墙底，该处无水平位移；
最大抗力h：最大跨度处，近似取ah弧=(2/3)ab弧： 抗力值为：
?cos2?b?cos2?i bh弧上：?i???cos2??cos2?bh????h??
?yi?2? ah弧上：?i??1?2??h???yh??
③围岩与衬砌之间的摩擦力由侧面弹性抗力引起。 si＝μσi
曲墙式衬砌计算是拱脚为弹性固定而两侧受围岩约束的无铰拱结构。
计算思路：