一、设计概况
隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。
根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。
为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道
随着我国铁路的高速发展,对铁路线形要求更加严格,造成了铁路隧道数量日益增多,有些铁路工程的隧线比甚至超过50%,受铁路线位影响,一些隧道基底的地质条件比较差。
此外,根据隧道“早进晚出、保护环境”的原则,隧道明洞应尽可能加长,这就增加了隧道存在软弱地基的几率。
在隧道设计过程中,我们经常需要处理一些隧道基底的软弱地层(如黏土层),以提高隧道基底地层承载力,满足隧道衬砌设计要求。
相关工程地质概况
某山岭双线隧道的拱顶埋深为40m,隧道围岩级别为V级,围岩重度为
26kN/m3,围岩的内摩擦角φ=56º,似摩擦角φ*=66º,围岩侧压力系数取为0.35。
二、结构设计
2.1根据给定的隧道埋深判断结构深、浅埋
因为拱顶埋深为40m,远大于天然拱的高度,所以隧道为深埋。
2.2 结构断面形式
2.3结构内力的计算
该围岩松散、破碎,采用普式理论计算,基于天然拱概念的围岩压力理论,即围岩的垂直均布压力为
q=rh
h=b/f
式中b为天然拱的半跨度,f为普氏提出的岩石坚固性系数.
因而b=b t+h t tan(45°-Φ/2)=3.4+9.18tan(45°-56°/2)=6.2066m
f=tanø=tan66°=2.246
天然拱的高度h=b/f=6.2066÷2.246=2.74634m
可求得围岩的垂直均布压力q= rh=26×2.7634=71.8484kN/m
洞顶围岩的侧向压力e1= rh tan2(45°-Φ/2)
= 26×2.7634×tan2(45°-56°/2)
=6.7158kN/m
洞底围岩的侧向压力e2= r(h+h2)tan2(45°-Φ/2)
=26×(2.7634+9.18)tan2(45°-56°/2)
=29.0254 kN/m
2.4程序运用
采用Midas程序计算结构内力并绘制结构内力图(弯矩图、轴力图和剪力图),步骤如下图
结构内力图
剪力图
弯矩图
轴力图。