地下工程隧道支护课程设计

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1、《地下结构工程》课程设计项目名称：大瑶山隧道施工与支护设计及稳定性评价设计时间：指导教师：学生姓名：班级：学号：16目录1前言12隧道区域地应力13工程地质和水文地质简介33.1岩性33.2构造43.3不良地质53.4水文地质54设计内容54.1隧道设计分区54.2进出口段（约100m）设计54.2.1隧道围岩分级54.2.2支护选型64.2.3稳定性计算64.2.3支护与开挖设计74.3中部段隧道设计84.3.1围岩分级84.3.2初期支护设计84.3.3稳定性计算94.3.4设计图105隧道施工125.1光面爆破12

2、5.1.1光面爆破作用机理125.1.2光面爆破的特点125.1.3光面爆破参数的确定125.2隧道支护施工135.2.1新奥法概述135.2.2隧道施工的施工工序145.2.3隧道施工中的注意事项15161前言通过专业绘图软件AutoCAD绘制的大瑶山隧道平剖面图如图1.1所示。大图见附图。该隧道是双线铁路隧道，位于京广线坪石至乐昌段，是京广线上的关键工程。隧道全长14.295km，设计宽约11m，高约9m。埋置深度为70~500m，最大为900m。隧道穿越瑶山山区和武水峡谷，地形地质条件极为复杂。2隧道区域地应力铁道

3、科学院西南研究所做的现场地应力测试结果列入表2.1~表2.3中。地应力测量位置见图1.1。表2.1滑石排1号试验洞初始应力主应力应力/MPa方位角/（º）倾角/（º）σ138N88W60σ221N54W-26σ313S33W-15表2.2滑石排2号试验洞初始应力组别主应力应力值/MPa方位角/（º）倾角/（º）第一组合σ113.3NE1040σ25.7SW2949σ34.1SE729第二组合σ113.7NE3245σ28.1SE3819σ34.8SW6889说明：1.方位角、倾角是按以测点为原点的坐标计算的，X指北、Y指

4、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/MPaσy/MPaσz/MPaτxy/MPaτxz/MPaτyz/MPa-24.0-15.0-33.6-2.86.16.216土木1101刘文龙图1.1隧道地表等高线和泡面图以及地应力测试位置图16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，自重应力不会超过24MPa，因此该处构造应力占比重很大。从上述

5、两个试点来看，大瑶山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，则六个应力分量如表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

6、始应力主要是自重应力引起的，构造应力为次要的。3工程地质和水文地质简介3.1岩性大瑶山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

7、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，板岩的Jv=8~13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。16表3.1大瑶山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/2.732.712.692.70孔隙比/%1.72.6单轴抗压强度/MPa75.1~96.887.358.5

8、抗压强度/MPa11.79.35.1岩体粘聚力C/MPa2.11.81.5岩体内摩擦角φ/（°）514842静弹性摸量E/GPa85.468.842.0~65.712.8~23.4泊松比μ0.200.230.25~0.30动弹性摸量Ed/GPa60~9045~8040~98纵波速度Vp/ms-1×1035.6~65~