课程设计资料综述Word文档下载推荐.docx

课程设计资料综述Word文档下载推荐.docx

《课程设计资料综述Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计资料综述Word文档下载推荐.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

σ2

21

N54W

-26

σ3

13

S33W

-15

表2-2滑石排2号试验洞初始应力

组别

应力值/MPa

第一组合

13.3

NE10

40

5.7

SW29

49

4.1

SE72

9

第二组合

13.7

NE32

45

8.1

SE38

19

4.8

SW68

89

说明：

1、方位角、倾角是按以测点为原点坐标计算，X指北、Y指西、Z指上。

2、倾角为正是仰角，负者为俯角。

表2-3滑石排1号试验洞应力分量表

σx/MPa

σy/MPa

σz/MPa

τxy/MPa

τxz/MPa

τyz/MPa

-24.0

-15.0

-33.6

-2.8

6.1

6.2

在该处最大主应力为38.4MPa，约为滑石排2号初始应力的3倍，其方位角为NW88°

大致垂直与断裂构造线，与构造应力基本一致，同时也与地形有关，在应力量级方面考虑该处埋深只有600m，自重应力不超过24MPa，因此该处构造应力占比重很大。

从上述两个试点来看，隧道围岩初始应力较高，在隧道稳定性分析中，不应采用最大主应力考虑，如以隧道纵轴为X轴，往广州方向为正，Y、Z轴按右手法则取向，则六个应力分量见表2-3。

上述数据中，σ1的大小、方向非常接近，σ2、σ3差别大，但其值相差不大。

考虑地质差异，可以认为上述数据具有代表性，反映了这一地区的应力条件。

应力状态与地质条件的关系见图1-1。

按山高为750m来考虑，γh=15.6MPa，其中h=750~160=590m（160m为测点标高），γ=26.5kN/m3。

按覆盖层厚度计算应力大于实测应力，因此可以认为该处初始应力主要是自重应力引起的，构造应力是次要的。

3隧道工程地质和水文地质条件

3.1隧道工程围岩岩性

隧道进出口两端为震旦、寒武系浅变质碎屑岩，中部为泥盆统桂头群砂砾岩、砂岩、页岩及东岗组的白云岩、灰岩、白云质灰岩。

这些岩石是一套以硅质、泥质为胶结物的碎屑岩系，经加里东构造运动，发生了区域变质。

两个时代的岩体的组成基本相似。

在较大规模的岩脉侵入带中，有的岩层发生了石英岩化的现象。

上述岩石呈互层状。

岩层的单层厚度一般为20~50cm，厚者达1~2m，薄者仅1~5cm。

浅变质岩中发育有三组或三组以上的节理，其产状和性状受局部构造的影响。

岩体中的体积节理数Jv值是单位体积各组节理条数的总和，是评价岩体节理密度和可能被切割单元岩块大小的一种指标。

据统计：

厚层至巨厚层砂岩，板岩Jv=13条/m3，中厚层砂岩，砂质板岩Jv=8~20条/m3、薄层板岩Jv=13~25条/m3、风化破碎岩体Jv≥30条/m3。

隧道围岩的岩石力学特性见表3-1。

表3-1隧道浅变质岩系的主要物理力学特性

岩石

指标

灰绿色石英岩

灰绿色长石

砂质板岩

泥质板岩

岩体

砂岩

板岩

容量/

2.73

2.71

2.69

2.70

孔隙比/%

1.7

2.6

单轴抗压强度/MPa

75.1~96.8

87.3

58.5

抗压强度/MPa

11.7

9.3

5.1

粘聚力C/MPa

2.1

1.8

1.5

内摩擦角φ/（°

51

48

42

静弹性摸量E/GPa

85.4

68.8

42.0~65.7

12.8~23.4

泊松比μ

0.20

0.23

0.25~0.30

动弹性摸量Ed/GPa

60~90

45~80

40~98

纵波速度Vp/ms-1×

103

5.6~6

5~5.4

3.8~5.2

4~6

3~4.5

3.2隧道工程地质构造

图3-1显示隧道地质剖面图。

由此可见，隧道处于湘桂径向斜构造的东侧，南岭东西经向构造带的南缘，越北山字型的脊柱部位。

因此，隧道地处多种构造体系，区域构造比较复杂的复合交接带。

隧道穿过复式褶皱瑶山北斜的东翼，马寨背向斜的北端。

这些褶皱均呈紧密的向斜倒转状，轴向NEE至近SN，部分轴向NW。

图3-1隧道地质剖面示意图

3.3隧道工程不良地质条件

隧道通过区存在大量小断层。

只要有适当的超前地质预报措施，注意及时按反馈信息进行支护修改即可。

3.4隧道水文地质条件

隧道区围岩主要是灰绿色石英砂岩、灰绿色长石、砂质板岩、泥质板岩，经测定其渗透系数不大，结构面（节理、裂隙）中水量并不丰富。

隧道所在地区，全年降水量较大，有紧邻武水峡谷，设计、施工中应注意防水，拟采用1.5mm厚的PVC做防水层。

4铁路隧道工程设计要求

4.1设计依据

隧道工程施工与设计规范：

《铁路隧道设计规范》TB10003-2005

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001

4.2隧道工程围岩

围岩级别

围岩主要工程地质条件

围岩开挖后的稳定状态（单线）

围岩弹性纵波速度vp（km/s）

主要工程地质特征

结构特征和完整状态

Ⅰ

极硬岩（单轴饱和抗压强度Rc>

60MPa）：

受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；

层状岩层为巨厚层或厚层，层间结合良好，岩体完整

呈巨块状整体结构

围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆

>

4.5

Ⅱ

硬质岩（Rc>

30MPa）：

受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；

层状岩层为中厚层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石

呈巨块或大块状结构

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，顶板易塌落

3.5～4.5

Ⅲ

受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面（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，多有分离现象；

硬、软质岩石互层

呈块（石）碎（石）状镶嵌结构

拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍

2.5～4.0

较软岩（Rc≈15～30MPa）：

受地质构造影响较重，节理较发育；

层状岩层为薄层、中厚层或厚层，层间一般

呈大块状结构

Ⅳ

受地质构造影响极严重，节理很发育；

层状软弱面（或夹层）已基本破坏

呈碎石状压碎结构

拱部无支护时，可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定

1.5～3.0

软质岩（Rc≈5®

～30MPa）：

受地质构造影响严重，节理发育

土体：

1.具压密或成岩作用的黏性土、粉土及砂类土

2.黄土（Q1、Q2）

3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土

1和2呈大块状压密结构，3呈巨块状整体结构

Ⅴ

岩体：

软岩，岩体破碎至极破碎；

全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎带）

呈角砾碎石状松散结构

围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌；

浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌至地表

1.0～2.0

一般第四系坚硬、硬塑黏性土，稍密及以上、稍湿或潮湿的碎石土著人、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土（Q3、Q4）

非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构

Ⅵ

受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带

黏性土呈易壖动的松软结构，砂性土呈潮湿松散结构

围岩极易坍塌变形，有水时土砂常与水一齐涌出；

浅埋时易塌至地表

<

1.0（饱和状态的土<

1.5）

软塑状黏性土、饱和的粉土、砂类土等

注：

层状岩层的层厚划分：

巨厚层：

厚度大于1.0m；

厚层：

厚度大于0.5m，且小于等于1.0m；

中厚层：

厚度大于0.1m，且小于等于0.5m；

薄层：

厚度小于或等于0.1m。

4.3V、Ⅳ级围岩施工

V级围岩开挖,由于岩石较发育破碎,采用Φ42注浆小导管进行超前支护；

并设有工字钢拱架、Ⅳ级围岩设置格栅支架加强初期支护及锚、喷、网综合加固方式，先拱后墙喷锚支护进洞，然后先墙后拱分段完成模注混凝土。

开挖采用台阶法开挖，用线形微震爆破法施爆。

为了防止塌方保证施工安全,开挖后及时架立钢支撑和施作初期支护。

开挖、支护过程中量测紧跟及时反馈，以调整支护参数，衬砌前拆除临时支护，为确保施工安全量测及时进行。

4.4Ⅲ级围岩地段施工

Ⅲ级围岩地段采用正台阶法施工方案，台阶长15～20m，微震光面爆破，装载机和自卸车出碴。

关键工艺要求：

1、上台阶开挖采用简易台架人工风枪钻眼，楔形复式减震掏槽，微震光面爆破开挖，循环进尺1.5～2m。

2、拱部初期支护施工顺序为初喷、砂浆锚杆、挂钢筋网、补喷C25砼至12cm。

3、下部左侧开挖后及时进行锚喷初期支护，下部右侧开挖后及时进行锚喷初期支护。

4、铺设环向排水波纹管及隧道防水卷材，初期支护基本稳定后施做整体模筑二次衬砌，二衬段与台阶距离不大于80m。

5隧道设计步骤

5.1隧道围岩分类与分区

针对整个隧道的地质条件、埋深以及进出口段特征，将整个工程按照围岩稳定性和受力特性进行分类与分区。

并根据围岩类别仅围岩稳定性判别、支护与施工设计。

5.2隧道工程开挖设计

针对划分的不同区段的隧道，根据围岩分类和经验类比，进行隧道工程的初步设计，包括：

1、开挖方法（钻爆法）

2、开挖设计（全断面开挖、分步开挖、控制爆破、超前支护等）

5.3隧道工程支护设计

1、支护型式（初次支护、二次支护）

2、支护参数（初次支护、二次支护）

5.4隧道围岩变形监测设计

1、开挖过程中围岩稳定性评价；

2、支护后铁路隧道稳定性分析结果；

3、隧道变形监测设计。

5.5提交隧道工程设计图

1、铁路隧道开挖设计图；

2、铁路隧道支护设计图；

3、铁路隧道变形监测设计图。

6铁路隧道工程分区设计

根据隧道通过区地质条件，将支护分成两地段来设计。

6.1隧道进出口段设计

1、隧道围岩稳定性分级

采用地质力学分类，对铁路隧道进行围岩分级。

（1）岩石单轴抗压强度

隧道进出口岩石抗压强度均在60MPa以上。

围岩判为极硬岩。

（2）岩体完整程度

岩体的体积节理数Jv大于30条/m3。

且节理多以风化型为主。

完整程度判为破碎。

（3）基本分级

依据上述两项判断，进出口段的围岩定为Ⅳ级围岩。

2、基本分级的修正

（1）地下水的分级

地下水分级由表6-1确定。

表6-1地下水状态的分级表

级别

状态

渗水量

干燥或湿润

10

偶有渗水

10-25

经常渗水

25-125

上表中