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(mxm)直径(mm)间距(mxm)V254240.5x2.7620x20452)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 a(cm)埋深 H(m)容重 Y(kN/m3)粘结C/Cr(MPa)内摩擦角(©/©r)变形模E(MPa)泊松比卩初始应 P0(MPa)V70695180.5/0.230/19.1110000.351.71①其中 p=丫・H，y 为围岩的容重，H 为隧道埋深；0② 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(BB)2+F2a=——2F式中：F——隧道开挖高度，cm；B 隧道开挖宽度，cm。代入数值得：B1280(—)2+F2(二)2+1005.62a=2=a=-=943cm2F2x1005.6(3)初期支护材料的力学性能2_2x(1005.6+250)C20 喷射混凝土极限抗压强度 R 取 10MPa（喷射混凝土抗压强度龄期为 3 天）;csC20 喷射混凝土极限应变 8 二 0.3%；s砂浆与围岩之间的抗剪强度 T 二 0.4MPa；gV 级围岩单轴极限抗压强度 R=20MPa。3.2 计算隧道周边设计支护阻力 p 与径向位移 uii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 R（塑性区的塑性半径）p可用下式计算：/B+2W、()2+(F+W)222(F+W)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：/B+2W、()2+(F+W)222(F+W)(128°+孑%250)2+(1005.6+250)2=943cm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，侧压力系数九二 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 R 和周边支护阻力 p 的关系：piRp（1-sinQ—CcosQ+CcotQ）1-金町—P=—（0r—）2sinap+CcotQ"irr式中：R——塑性区半径；pa――隧道当量半径；p——隧道围岩的自重应力；0RP=(Cd - 血 e- C 赵 e + C COt0)盡可得 a—0.2xcot19.11°p——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 i须在洞壁上施加的径向支护力；C、e、C、e――隧道围岩在弹性状态和塑性状态的粘聚力和内摩擦角。rr（2）隧道周边的径向位移 u 和隧道围岩塑性区半径 R 的关系式：ip当假定塑性区围岩体积不变时，u 可近似...