隧道设计流程——岩土论坛 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/9 10:56:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

综合该讨论的各家建议:

隧道设计流程各家观点: 1、我们做设计的时候也是这样做的,先用同济曙光采用地层结构法模拟开挖过程,对喷锚支护及开挖方法进行分析,选择一个合适的开挖顺序,然后用荷载结构法计算初衬的变形, 和二衬的承载能力和裂缝宽度。 在予设计阶段也就计算这么多了,地层结构法计算时也是根据规范取的参数,由于地质勘察报告比较简略没法参考,荷栽结构法计算时依据规范的荷载计算方法,然后根据围岩类别初衬和二衬分别承担一部分计算。

2、隧道的设计计算过程:首先根据地质报告和地质纵断面以及平面图,确定隧道的路线走向,拟定洞门桩号,其次根据具体地质情况划分围岩级别,长隧道还要考虑通风等情况,对于不良地质的特殊设计计算处理;隧道衬砌结构的类型和强度虽然大部分采用经验类比法确定,个人认为仅限于Ⅲ、Ⅳ级以上的围岩,对于隧道的Ⅴ、Ⅵ级别围岩,应根据具体情况计算确定设计支护参数是否合理,浅埋情况应采用荷载结构法计算,对于深埋情况,建议采用地层结构法计算,对于黄土隧道,由于大部分采用矿山法施工,因而其计算中应充分考虑开挖施工过程的顺序,两次衬砌的施作; 对于荷载的释放情况(地层结构法),应与施工开挖设计方案配合进行,尤其是前后开挖面的距离等,主要涉及到开挖释放荷载的比例分配。

3、(1 地质专业提供进出口横断面图,主要用于确定隧道的进出口里程,是否浅埋偏压等;

(2 按照地质专业提供的隧道纵断面图划分的围岩级别,套用相应级别的衬砌类型;在特殊地质段落,根据不同的地质情况, 考虑一些特殊的工程措施,如进出口一般采用一段大管棚,水量大的地段可以考虑注浆措施,断层破碎带考虑小导管超前支护等等;

(3 按照线路专业确定的线路纵曲线,确定一些关键点的内轨顶标高,再考虑一下隧道内综合洞室的布置等,对于铁路隧道,还要考虑四电、综合接地等(这些主要是附属设施,与隧道结构设计关系不大)。

(4 对于长大隧道,要做施工辅助通道的设计,如斜井、竖井、横洞、平导等。还需考虑施工运营通风,防火救灾救援等。 这些就是设计隧道的主体了。

4、对于做隧道设计的,我觉得有一点是要有比较清晰的认识的: 围岩特性曲线(围岩荷载特性分析) 分为:弹性区、屈服区、松动区 就设计的经济性来讲:应将支护时间控制在围岩有屈服向松动开始的时间内, 此时,支护围岩所需要的支撑力为维护开挖面稳定的最小压力。 全断面开挖又比部分断面开挖对支护结构产生的荷载要大。

5、我设想,隧道设计最开始肯定只能用工程类比法,你不可能假设衬砌厚度,通过有限元试算来确定衬砌厚度吧。 光用工程类比法,当然不可靠,心里没底,要靠计算来校核。 置于荷载结构法也好,有限元法也好,能否计算得到衬砌的真实的力学行为,当然要看计算条件模拟的够不够精确,本构模型简化到不到位。 一个是荷载情况,一个围岩衬砌的材料情况,都是相当复杂的东西,不能轻易确定,只能是跟据工程经验,尽量将对结构影响最大的因素反应出来。 有限元法虽然很先进,但就像前面提到的,参数的取值是个大问题,对于每个工程都用有限元计算是不现实的。只有在遇到特殊地质问题,工程技术问题,以前的工程中没有遇到的过的问题,可用有限元计算的结果进行参考。

6、隧道的计算目前还没有十分系统的理论,这主要是指岩体和在无法准确获得 目前的一些关于隧道设计的软件,包括什么曙光、3d西格玛,FLac3d、ANSYS等等,都是纯理论的东西,复杂岩体条件下时,其可信度不高

7、对于地下工程,计算永远不可能与实际相符,因为计算工程本身就是一个虚拟的,首先对地层和结构做了很多理想假定条件,计算中很多参数的取值又大多是根据经验来确定,不同的人取值大都不一样,计算结果有很大的随机性。对于地下工程计算我的观点是对于重要的结构一定要进行计算,最好能用几种方法比较,虽然不能准确定量,但至少可以定性分析,做到心中有数。但也不能完全相信计算结果,还要结合实际类似工程类比,最终确定方案。

8、关于隧道计算之所以会出现理论计算与工程实际有脱节的现象我认为,虽然根本原因是计算理论、计算方法、计算手段无法真实反映极为复杂的围岩稳定与开挖状态,但是长期出现以工程类比法为主,甚至将工程类比法退化为照搬照抄的设计手段,重要的我国现行的建设管理体制严重制约的新奥法设计、施工理论在工程实际中的推广!!请问各位从事设计的同行,贵单位是否只是重视施工图文件设计、审查,轻视施工现场配合与变更?请问在隧道工程施工过程中的,监控量测是否真正的反馈到设计人员手中?设计人员是否能够按照监控量测结果,对原计算模型、计算参数进行修正与反分析?过程控制才是新奥法设计与施工精髓,可是工程实际中我们经历的是勘察、设计、施工的相互脱节,这之中涉及到利益、责任、工作量的认可问题,我想在各个设计单位同样是,设计人员不愿意进行现场配合施工,因为配合施工没有做施工图见效益!风险高、任务繁琐、条件艰苦。所以,目前我国隧道设计的普遍状态是,设计以基于围岩分级的工程类比法为主,注重采用数值分析、施工过程模拟的设计文件审查,注重施组设计的文本厚度与详细,忽视工程实际根据具体围岩状态的优化与调整。这一切在一切

顺利的情况下,相安无事,一旦出现工程事故,谁也跑不了,至少把你折腾一个够!

9、地下结构按构造形式分为拱形结构、圆形和矩形管状结构、框架结构、薄壳结构、异形结构。

地下结构所承受的荷载,按照作用特点及使用中可能出现的情况分为以下三类:即永久(主要)荷载、可变(附加)荷载和偶然(特殊)荷载。

1、永久(主要)荷载包括结构自重、回填土重量、围岩压力、弹性抗力、静水压力、砼收缩和徐变影响力、预加应力和设备自重等。围岩压力和结构自重是衬砌承受的主要静荷载。围岩压力分为:围岩垂直压力,围岩水平压力和底部压力,它的确定方法有现场实测,理论计算,工程类比法。我国多采用工程类比法确定围岩压力,并采用现场实测和理论计算方法进行验算。由于围岩压力的计算有不同的模式,所以要确定围岩压力,首先要区分是深埋还是浅埋地下结构。 (1) 深埋地下结构围岩压力的计算

用我国公(铁)路隧道推荐围岩压力计算方法竖向均布压力计算公式: q=0.45×z^6-s rw s—围岩类别

w—宽度影响系数 r—围岩容重

水平均布压力则按设计规范(TB10003—2001,J117—2001)查得。 (2) 浅埋地下结构围岩压力的计算

a、埋深小于或等于等效荷载高度(hq)时,垂直荷载视为均布压力。 q=rH

q—均布垂直力

r—坑道上覆围岩容重 H—坑道埋深

水平侧向力e按均布考虑其值为 e=r(H-1/2Ht)tan2(45°-φ/2) e—水平侧向均布压力 r—隧道上覆围岩容重

H—隧道埋深 Ht—隧道高度

Φ—围岩计算摩擦角

b、埋深大于等效荷载高度(hq)小于深埋浅埋隧道分界深度(Hp)时 q浅=rH(1-H/Btλtanθ)

作用在支护结构两侧的水平侧压力在隧洞顶底处之值为: e1=rHλ e2=rhλ

当侧向力视为均布压力时