黄土隧道深、浅埋分界标准及荷载计算方法.doc

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1、黄土隧道深、浅埋分界标准及荷载计算方法　　黄土隧道浅埋和深埋的界定问题　　黄土隧道深埋和浅埋的分界标准对于判断隧道衬砌所受围岩压力的性质至关重要，目前工程界和学术界主要存在两种观点：一种观点认为，在施工中不能保证形成承载拱的深度就可定为深埋和浅埋的分界，这是从松弛荷载的角度进行确定的方法；另一种观点认为，隧道开挖所造成的围岩松弛影响范围不能达到地表的深度，可定义为深、浅埋的分界深度，这是从连续介质力学角度出发的分界标准。　　举例分析说明：　　巉口至兰州高速公路新庄岭隧道穿越黄土地层，在设计、施工过程中进行了洞内围岩压力监控量测及计算分析，测试断面埋深82m，大于按上述两种观点所

2、计算的分界标准（按公路隧道设计规范计算分界厚度：65.2m，铁路隧道设计规范计算分界厚度：40.0m，太沙基公式：59.5m）。理应当属深埋隧道。但在施工期间，开挖通过测试断面时，地表出现了两条沿隧道走向的纵向裂缝，无疑按照上述深浅埋分界标准的两种观点都不能划分为深埋隧道。　　　　　　　　　　　　采用不同方法计算出的隧道垂直土压力(kPa)隧道  　　　　　　　　　　　计算方法  　     太沙基公式    　谢家烋公式  公路隧道设计规范  实测计算结果新庄岭隧道  　　346.5  　　　　803.5  　　　　733.5  　　　　　424.1　　新庄岭隧道按谢氏公式和

3、《公路隧道设计规范》的计算结果远远超出了按实测值的推算结果，《公路隧道设计规范》只是在谢氏公式的基础上对某些参数进一步作了规定，本质上是一样的。太沙基公式的计算结果要小于实测值的推算结果，从量测地表出现的两纵向裂缝间距看，隧道上方滑动楔体的宽度要大于按太沙基公式的计算值，致使确定的滑动土体的范围较小，主要由于太沙基公式假设土层侧压力系数为1，微土条单元的竖向力为均匀分布，才导致结果要偏离实际的压力值。　　《公路隧道设计规范》的计算公式是借鉴铁路部门对铁路隧道的施工坍方统计推算出来的，认为坍方区域内岩土体的重量即为隧道衬砌所受的垂直压力，其理论本质和普氏理论是一致的。　　如果黄土

4、隧道的施工方法采用侧壁导坑先墙后拱法，并严格按照“管超前、少扰动、短进尺、强支护、留核心、勤量测、早封闭”的施工原则进行施工，则黄土隧道施工中坍落体和承载拱是不会出现的，隧道衬砌承受的是由于周围土体对衬砌的挤压而产生的形变压力。综上可以看出，浅埋黄土隧道围岩压力为松动压力，而深埋黄土隧道的围岩压力为形变压力。　　实际上，对于黄土隧道这类岩土结构相对松散、大孔隙介质而言，深浅埋的分界标准，不仅与隧道周围岩土的物理、力学参数有关，还与隧道断面形状及大小、特别是开挖跨度以及施工方法有着十分密切的关系，涉及因素较多，因而不能简单的按照地表是否出现纵向沉降裂缝判断为浅埋隧道，同时也不能简

5、单地按照《公路隧道设计规范》关于深、浅埋的计算方法确定其深、浅埋分界厚度，从而进行衬砌支护结构的设计、施工；合理的分析方法应结合数值分析手段采用地层结构法进行计算分析，充分考虑隧道施工开挖、支护过程中黄土围岩与衬砌支护结构在变形协调中产生的应力重分配及调整，以及由此产生的形变压力及黄土围岩的承载潜力。