地下建筑课程设计

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1、中国地质大学（武汉）工程学院地下建筑施工课程设计一．工程概况某无压引水隧道，长1600米，直径6米，隧道埋深10～50米；经勘察，隧道80％将穿过石灰岩，20％穿过石英砂岩，岩石的抗压强度100～150MPa，45％～90％的节理和裂隙面充填方解石、白云石和粘土，部分节理处于不闭合状态，缝隙宽度1～4mm，节理间距30cm～50cm之间，节理面粗糙。根据钻孔资料得知石灰岩的RQD值为80～100之间。经测试岩体纵波速度为：4000～5000m/s。石英砂岩的RQD值为60～80之间。预计围岩存在3组节理，主要节理走向与洞轴线夹角在30°～50°，倾角为40°～80°之间，倾向逆于隧道掘进方向

2、。另外，预计隧道局部地段因隧道顶部位于水位线下，有中等渗入水流，水流量在10～15L/mim之间。二．施工总方案的选择与确定1.RMR法经验设计本工程各项参数根据RMR法评分如下所示：表1分类参数工程实际情况评分岩石单轴抗压强度100～150MPa5钻孔岩心质量RQD石灰岩：80～100石英砂岩：60～8017节理间距30cm～50cm20节理走向与倾角节理走向：在30°～50°，倾角：40°～80°倾向逆于隧道掘进方向10不连续性条件节理缝隙宽度1～4mm5地下水条件水流量10～15L/mim8总分652.Q系统法经验设计Q系统法采用6个岩体相关参数，分别为岩体质量指标RQD，节理组数系数

3、Jn，节理粗糙度系数Jr，节理蚀变系数Ja，节理含水折减系数Jw和地应力折减系数SRF。Q=表2岩层地质条件参数名称参数取值石灰岩（80%）石英砂岩（20%）钻孔资料得知石灰岩的RQD值为80～100岩体质量指标RQD907019中国地质大学（武汉）工程学院地下建筑施工课程设计之间，石英砂岩的RQD值为60～80之间围岩存在3组节理，主要节理走向与洞轴线夹角在30°～50°，倾角为40°～80°之间，倾向逆于隧道掘进方向。45％～90％的节理和裂隙面充填方解石、白云石和粘土，部分节理处于不闭合状态，缝隙宽度1～4mm，节理间距30cm～50cm之间，节理面粗糙。局部地段因隧道顶部位于水位线下

4、，有中等渗入水流节理组数系数Jn99节理粗糙度系数Jr1.51.5节理蚀变系数Ja88节理含水折减系数Jw0.660.66无压引水隧道，隧道埋深10～50米地应力折减系数SRF5.05.0由表1所列可依次计算出=0.2475，=0.1925根据《地下建筑工程设计与施工》（中国地质大学出版社）中提供的Q系统“各种地下开挖工程的开挖支护比近似值”表，可知该隧道属于“永久采矿坑道，水电输水隧道（不包括高压隧道），引水隧道，竖井，纵横交错的平巷等”，ESR值取1.6。则开挖的当量尺寸H可由下式得到：H=L/ESR得H=3.75。由=0.2475，=0.1925与H=3.75参照课本Q系统支护设计图，

5、选择第30号支护系统。表3编号Q条件因素跨距/ESRP(kg/)支护类型RQD/JnJr/Jn300.4~0.1≥53.0B(tg)1m+S2.5~5m即使用间距为1m的快速预应力砂浆系统锚杆，并辅之以40mm厚的喷射混凝土。。经计算可知岩体属Ⅲ类，不支护跨距3m，平均持续时间1周。如果采用钻爆法施工，可有三种初期支护方案供选择：a.锚杆为主体：锚杆间距1.5~2m，需要时拱顶喷30mm混凝土；b.拱顶喷100mm，边墙喷50mm混凝土，必要时局部加钢筋网和锚杆；c.轻型支架，间距1.5～2.0m19中国地质大学（武汉）工程学院地下建筑施工课程设计3.锚杆喷射混凝土技术规范（GBJ86-85

6、）设计本工程实例的岩体特性符合GBJ86-85中对Ⅱ类围岩的规定，如下所示：表4围岩类型主要工程地质特点毛洞稳定情况岩体结构构造影响程度，结构发育情况和组合状态岩石强度指标岩体声波指标岩体强度应力比单轴饱和抗压强度（MPa）点荷载强度（MPa）岩体纵波速度（km/s）岩体完整性Ⅱ块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构构造影响较重，有小量断层。结构面较发育，一般为三组，平均间距0.4~0.8m，以原生和构造节理为主，多数闭合，偶有泥质充填，贯通性差，有少量软弱结构面。层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象>60>2.53.7~5.2>0.5毛洞跨度5~10m时，围岩能较长时间（数月至数年

7、）维持稳定，仅出现局部小块掉落GBJ86-85围岩分类则根据GBJ86-85有两种支护方法可供选择：a．80~100mm厚喷射混凝土。b．50mm厚喷射混凝土，设置1.5~2.0m长的锚杆。4.施工方法与施工方案的确定根据上述分析拟采用NATM法施工，双向掘进方式（为方便排水本隧道拟安排进口顺坡段施工，出口反坡掘进）将遇隧道顶部在水位以下地段时，由隧道一侧的超前导洞排水降压。由于隧道断面较小，所以采用全断面开