隧道初期支护验算

第三章初期支护结构验算3.1 确定计算参数（1）根据《公路隧道设计规范JTGD702004》确定的支护参数见表3.1 表 3.1 初期支护结构设计参数表围岩级别喷层厚度（cm）锚杆钢筋网二次衬砌厚度（ cm）直径（mm）长度（m）间距（m×m）直径（mm）间距（m×m）V 25 42 4 0.5 ×2.7 6 20×20 45 （2）隧道的几何尺寸及围岩的计算参数见表3.2 表 3.2 隧道设计参数表围岩级别隧道当量半径 α（cm）埋深 H （m）容重 γ（3/kNm ）粘结 C/Cr （ MPa ）内摩擦角（/r ）变形模 E （MP a ）泊松比 μ初始应0p（ MPa ）V 706 95 18 0.5/0.2 30/19.11 1000 0.35 1.71 ①其中0pH ，为围岩的容重，H 为隧道埋深；②表中隧道当量半径a 为将隧道形状视为圆形时圆的半径，对马蹄形隧道， 其计算当量半径 a 可用下式求得22()22BFaF式中： F——隧道开挖高度， cm；B——隧道开挖宽度， cm。代入数值得：22()22BFaF=221280()1005.622 1005.6a=943cm （3）初期支护材料的力学性能C20 喷射混凝土极限抗压强度csR 取 10MPa （喷射混凝土抗压强度龄期为3 天）；C20 喷射混凝土极限应变0.3%s；砂浆与围岩之间的抗剪强度g0.4MPa ；V 级围岩单轴极限抗压强度R=20 MPa 。3.2 计算隧道周边设计支护阻力ip 与径向位移iu通过查阅相关资料可知，对于V 级围岩，其径向松弛主要在距洞壁2.5m 深的范围内，马蹄形隧道围岩发生松弛时，其等代圆的计算当量半径pR （塑性区的塑性半径）可用下式计算：222()()22()pBWFWRFW式中： W——为隧道围岩松弛范围对V 级围岩， W=250cm；代入数值计算可得：222()()22()pBWFWRFW=2212802250()(1005.6250)29432(1005.6250)cm当假定隧道为圆形，围岩视为各向同性、均匀、连续、初始地应力只考虑围岩的自重应力，侧压力系数1。根据弹塑性理论和莫尔 -库伦强度准则，可导出：（1）隧道围岩塑性区半径pR 和周边支护阻力ip 的关系：1 sin2sin0(1 sincoscot)()cotrrprrirrRpCCapC式中：pR ——塑性区半径；a ——隧道当量半径；0p ——隧道围岩的自重应力；ip ——隧道的设计支护阻力，即隧道围岩开挖后达到弹塑性应力平衡时，必须在洞壁上施加的径向支护力；rrCC、 、、——隧道围岩在弹性状态和塑性状态的粘聚力和内摩擦角。（2）隧道周边的径向位移iu 和隧道围岩塑性区半径pR 的关系式：当假定塑性区围岩体积不变时，iu 可近似的按下式计算：2i0(1) () (sincos )pRaup...