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第四章地下工程的利用形態(tài),－地下工程的基礎(chǔ)技術(shù),地下工程的基礎(chǔ)技術(shù),規(guī)劃和調(diào)查技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)施工技術(shù)地下空間的環(huán)境條件防災(zāi)和安全技術(shù)建筑景觀設(shè)計(jì)維修養(yǎng)護(hù)管理技術(shù),第一節(jié)規(guī)劃和調(diào)查技術(shù),地下工程的規(guī)劃技術(shù)與地面工程的規(guī)劃和調(diào)查沒有什么差別.地下工程的調(diào)查主要是環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)調(diào)查。,一、規(guī)劃技術(shù)（一）地下設(shè)施規(guī)劃的特征地下空間利用規(guī)劃的特點(diǎn)有：公共利用性：土木設(shè)施共有的，與個(gè)人及集團(tuán)生活的便利等相聯(lián)系。不同的群體會(huì)有不同的要求，在矛盾中尋找和諧、最優(yōu)設(shè)計(jì)方案！！,一、規(guī)劃技術(shù)（一）地下設(shè)施規(guī)劃的特征地下空間利用規(guī)劃的特點(diǎn)有：空間固定性：土木設(shè)施共有的，意味著巨額投資，及物理上的壽命長(zhǎng)。在時(shí)間、空間上影響深遠(yuǎn)，難于改變或取替；空間閉鎖性：地下工程所特有的，充分地考慮其安全性是極為重要的。安全隱患，導(dǎo)致極大安全事故,（二）規(guī)劃的構(gòu)成規(guī)劃的構(gòu)成要素有：“主體、對(duì)象、目的、手段”四個(gè)靜態(tài)要素和一個(gè)動(dòng)態(tài)要素“構(gòu)成”。規(guī)劃包含兩層含義：一是形成一個(gè)怎樣的規(guī)劃：即規(guī)劃應(yīng)達(dá)到怎樣的目的、要求二是進(jìn)行規(guī)劃的過程，形成方案--初步設(shè)計(jì)--施工設(shè)計(jì)--施工--運(yùn)營管理--工程廢棄。,規(guī)劃的形成階段構(gòu)思：基本構(gòu)思基本規(guī)劃：總體規(guī)劃整體規(guī)劃：五年、十年實(shí)施規(guī)劃：五年實(shí)施規(guī)劃管理規(guī)劃：變更、改正,規(guī)劃的思考過程,（三）規(guī)劃中的調(diào)查1、規(guī)劃階段中的調(diào)查目的為了編制規(guī)劃的方針、決定方法提供依據(jù)；為了獲得對(duì)正確判斷有用的情報(bào)資料；是要正確地認(rèn)識(shí)規(guī)劃所涉及的環(huán)境，并預(yù)測(cè)對(duì)規(guī)劃的影響等。,（三）規(guī)劃中的調(diào)查2、調(diào)查的內(nèi)容自然環(huán)境的調(diào)查環(huán)境影響、氣候、地下水、地質(zhì)規(guī)模相當(dāng)大經(jīng)濟(jì)條件的調(diào)查GDP（GrossDomesticProduct）、經(jīng)濟(jì)影響社會(huì)條件的調(diào)查人口動(dòng)態(tài)、居民意識(shí)、工程利用狀態(tài)、就業(yè)者動(dòng)態(tài)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),（四）、規(guī)劃的評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)的目的：是提供用于解釋、判斷規(guī)劃方案優(yōu)劣的數(shù)據(jù)，以便選擇最優(yōu)方案評(píng)價(jià)方法：不同項(xiàng)目不同指標(biāo)，從而確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)：技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn)和社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)基準(zhǔn)相互關(guān)聯(lián)，應(yīng)綜合考慮；以上基準(zhǔn)評(píng)價(jià)難度依次上升,技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn),性能與費(fèi)用之比的極值決定隨技術(shù)革新、社會(huì)需求變動(dòng)需要同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)變動(dòng)的預(yù)測(cè)和社會(huì)變動(dòng)的預(yù)測(cè),經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn),以營利為目的：私人利用、狹義的原則，以經(jīng)濟(jì)核算為中心為國家和地區(qū)服務(wù)的公共設(shè)施，成本有可能變?yōu)榇螢橐蛩?社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn),評(píng)價(jià)依社會(huì)要求而達(dá)到某一水準(zhǔn)的價(jià)值保證居民有完善、健康、舒適、有效率的生活是最低條件隨時(shí)間變化，工程壽命長(zhǎng)的對(duì)象應(yīng)考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的變動(dòng),（四）、規(guī)劃的評(píng)價(jià)各評(píng)價(jià)基準(zhǔn)相互關(guān)聯(lián)，應(yīng)綜合考慮；技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn)---》經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn)---》社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn)以上基準(zhǔn)評(píng)價(jià)難度依次上升,（五）、城市地下空間利用規(guī)劃的編制原則和方法,二、調(diào)查技術(shù)（一）、概述地層的調(diào)查流程，一般分為下述幾個(gè)階段。規(guī)劃階段的調(diào)查（概略調(diào)查）；主要以收集地形、地質(zhì)資料，判讀航空照片，進(jìn)行地表勘察為主。必要時(shí)還可進(jìn)行彈性波測(cè)定和少數(shù)的鉆孔調(diào)查。設(shè)計(jì)階段的調(diào)查（精密調(diào)查）；使用機(jī)具進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，獲取力學(xué)性能參數(shù)施工階段的調(diào)查（施工中調(diào)查）；巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀察。維修、管理階段的調(diào)查（施工后的調(diào)查）。主要實(shí)施巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀測(cè)，結(jié)構(gòu)的安全性和損傷。,二、調(diào)查技術(shù)（二）、現(xiàn)狀地層分為土體和巖體兩大類，其調(diào)查是為了收集從規(guī)劃到設(shè)計(jì)、施工、維修管理各階段所需的情報(bào)P121,表4.4-4.6,（三）、鐵路隧道調(diào)查,1、調(diào)查目的：隧道位置、工期、工程費(fèi)用、施工方法，運(yùn)營和維修提供基礎(chǔ)資料2、調(diào)查內(nèi)容：自然概況：地形、地貌特征；地質(zhì)條件：工程地質(zhì)特征和水文地質(zhì)特征；影響隧道洞口安全或洞身穩(wěn)定的不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象,判明其對(duì)隧道影響程度；有害氣體和礦體：應(yīng)查明其分布范圍、成份和含量；地震：查明基本烈度等級(jí)；氣象資料：氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速以及雨量、雪量、寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的凍結(jié)深度等；施工條件：建筑材料、水電可資供應(yīng)情況，交通運(yùn)輸現(xiàn)狀，施工場(chǎng)地及棄碴條件等。,3、調(diào)查重點(diǎn)：地質(zhì)調(diào)查——規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和維修管理階段的地質(zhì)調(diào)查。（1）規(guī)劃階段調(diào)查：地質(zhì)圖（1/50000~1/10000）手段：地質(zhì)踏勘地質(zhì)踏勘——根據(jù)露頭的情況獲取地質(zhì)學(xué)情報(bào)和土木工程地質(zhì)。土木工程地質(zhì)：巖石的軟硬、裂隙狀態(tài)、風(fēng)化程度、變質(zhì)程度、破碎程度。地質(zhì)學(xué)情報(bào)：巖質(zhì)、層理走向、傾斜、斷層、褶皺構(gòu)造等,3、調(diào)查重點(diǎn)：地質(zhì)調(diào)查——規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和維修管理階段的地質(zhì)調(diào)查。（2）設(shè)計(jì)階段調(diào)查：圍巖的物性指標(biāo)，手段：精密地質(zhì)調(diào)查、彈性波勘探、鉆孔調(diào)查彈性波勘探——調(diào)查地下結(jié)構(gòu)和物性（圍巖的級(jí)別）。彈性波速度與地層的物理強(qiáng)度成正比分析地下構(gòu)造，地層的固結(jié)度、裂隙程度、風(fēng)化程度、變質(zhì)程度分主測(cè)線和副測(cè)線（洞口附近或預(yù)計(jì)有斷層、破碎帶地區(qū)，與主測(cè)平行或斜交）鉆孔調(diào)查——采集巖心觀察，物理實(shí)驗(yàn)和化學(xué)試驗(yàn)和鉆進(jìn)記錄分析。（巖體的物理力學(xué)指標(biāo)）強(qiáng)度、硬度、礦物組成，含水狀態(tài)，空隙率等，每一地點(diǎn)做2~3個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)。,（3）施工階段調(diào)查：手段：開挖工作面直接觀察，或利用超前鉆孔、輔助導(dǎo)坑、試驗(yàn)坑道方法進(jìn)行；根據(jù)對(duì)圍巖性質(zhì)的直接觀察和量測(cè)、試驗(yàn)結(jié)果、核定巖層構(gòu)造、巖性、地下水等情況；及時(shí)預(yù)測(cè)和解決施工中遇到的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問題；為驗(yàn)證或修改設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（4）維修管理階段調(diào)查主要實(shí)施巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀測(cè)。結(jié)構(gòu)的安全性和損傷,4、鐵路隧道圍巖分級(jí)（1）基本概念1）圍巖地殼中受開挖影響的巖體。范圍：從力學(xué)角度分析，圍巖邊界應(yīng)劃在因開挖應(yīng)力變化可以忽略不記的地方。從變形角度分析，圍巖邊界上因開挖而產(chǎn)生的位移為零的地方。經(jīng)驗(yàn)上，圍巖邊界在橫斷面上約為6-10倍洞徑。2）隧道圍巖分級(jí)隧道圍巖分級(jí)（隧道圍巖穩(wěn)定性分級(jí)）：根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)主要指標(biāo)將無限的巖體序列劃分為具有不同穩(wěn)定程度的有限個(gè)類別。（2）、影響圍巖穩(wěn)定性的因素地質(zhì)因素：巖體結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合、巖石的力學(xué)性質(zhì)、圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)、地下水狀況人為因素：如隧道的形狀、跨度、施工方法、隧道軸線與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系等等。分級(jí)的本身則主要從地質(zhì)因素考慮。,（3）、圍巖分級(jí)的指標(biāo)作為隧道圍巖分級(jí)的指標(biāo)，大體上有以下幾種：?jiǎn)我坏膸r性指標(biāo)單一的綜合巖性指標(biāo)多因素定性和定量的指標(biāo)相結(jié)合多因素組合的復(fù)合指標(biāo)（4）、鐵路隧道圍巖分級(jí)分級(jí)思路：鐵道隧道圍巖分級(jí)方法是根據(jù)地質(zhì)勘察資料，對(duì)巖石堅(jiān)硬程度和圍巖完整程度兩個(gè)因素應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。在此基礎(chǔ)上確定圍巖的基本分級(jí)，再結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，考慮地下水和初始地應(yīng)力的狀態(tài)等因素進(jìn)行修正。1）圍巖的基本質(zhì)量分級(jí),a．巖石堅(jiān)硬程度,b.巖體的完整程度,圍巖基本分級(jí),2）圍巖基本分級(jí)的修正a．地下水狀態(tài)對(duì)圍巖基本分級(jí)的修正,b．圍巖初始應(yīng)力狀態(tài)對(duì)圍巖基本分級(jí)的修正,①圍巖巖體為較破碎的極硬巖、較完整的硬巖時(shí)，定為Ⅲ級(jí)，圍巖巖體為完整的較軟巖、較完整的軟硬互層時(shí)，定為Ⅳ級(jí)；②圍巖巖體為破碎的極硬巖、較破碎及破碎的硬巖時(shí)，定為Ⅳ級(jí)，圍巖巖體為完整的較完整軟巖、較完整及較破碎的較軟巖時(shí)，定為Ⅴ級(jí)。,（四）、地下埋設(shè)物調(diào)查調(diào)查包括以下內(nèi)容：地上結(jié)構(gòu)物供給設(shè)施和通信電纜井和古井文物和古跡臨時(shí)工程遺跡（五）、環(huán)境保護(hù)調(diào)查噪聲和振動(dòng)地層變異地下水和有害氣體藥液壓漿施工廢棄物(六)、調(diào)查結(jié)果整理勘測(cè)結(jié)果是工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等的重要資料，故應(yīng)有效地利用并整理。地質(zhì)學(xué)、工程學(xué)地質(zhì)平面圖及地質(zhì)縱剖面圖：其比例尺通常為1/1000～1/5000，洞口附近及坑道采用1/100～1/500較好。各種試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析,第二節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù),一、概述所謂設(shè)計(jì)就是為了最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的構(gòu)思，而進(jìn)行的耐久性、安全性、使用性、經(jīng)濟(jì)性的研究，具體地決定實(shí)施的形態(tài)、尺寸、使用材料、施工方法等的行為。安全性設(shè)計(jì)技術(shù):指地下設(shè)施的設(shè)計(jì)，是保證在使用期內(nèi)對(duì)預(yù)測(cè)的外因是安全可靠的。基礎(chǔ)資料—分析方法——分析結(jié)果——判定結(jié)果可靠性使用性設(shè)計(jì)技術(shù):指地下設(shè)施的的設(shè)計(jì)是按其使用性為目的進(jìn)行的，一般決定于設(shè)施的功能外，還牽涉到社會(huì)的各個(gè)方面。經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)技術(shù):各項(xiàng)費(fèi)用總和來判斷的。使之為最小值就是最優(yōu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)建設(shè)費(fèi)作為判斷基準(zhǔn)。在這種評(píng)價(jià)中，也有采用概率方法對(duì)危險(xiǎn)補(bǔ)償費(fèi)加以計(jì)算或?qū)κ孢m、美觀等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的。,二、地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程與解析技術(shù),1．地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程特點(diǎn)：邊設(shè)計(jì)邊施工，在實(shí)際施工過程中觀測(cè)其動(dòng)態(tài)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果的分析，修正施工方法的設(shè)計(jì)流程，就成為地下結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的主要手段。流程：概略設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)：規(guī)劃及調(diào)查、結(jié)構(gòu)要求的功能（安全、適用、經(jīng)濟(jì)）達(dá)到要求：方案選擇，材料、形狀、尺寸、施工方法的確定和各費(fèi)用的計(jì)算（建設(shè)、維修、危險(xiǎn)補(bǔ)償），編制設(shè)計(jì)圖。詳細(xì)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)：施工調(diào)查，概略設(shè)計(jì)達(dá)到要求：修正設(shè)計(jì)，方案選擇，材料、形狀、尺寸、施工方法的修正和各費(fèi)用的計(jì)算（建設(shè)、維修、危險(xiǎn)補(bǔ)償），編制設(shè)計(jì)圖。經(jīng)濟(jì)性研究，編制設(shè)計(jì)圖,,2．地下工程的解析技術(shù)結(jié)構(gòu)解析技術(shù)：研究空洞本身的力學(xué)穩(wěn)定性。地下水解析技術(shù)：安全修建結(jié)構(gòu)物并長(zhǎng)期保持結(jié)構(gòu)的功能。地下洞室抗震解析技術(shù)：地下結(jié)構(gòu)物的抗震性能都比較好。熱解析技術(shù)：了解結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力和作用在結(jié)構(gòu)上的凍結(jié)土壓。環(huán)境影響解析技術(shù)：環(huán)境的影響。環(huán)境影響的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)以及對(duì)策等。三、地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法地下結(jié)構(gòu)：泛指在地下修筑的各種結(jié)構(gòu)物。地下結(jié)構(gòu)是由周邊圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩者組成共同的并相互作用的結(jié)構(gòu)體系，即地下結(jié)構(gòu)＝支護(hù)結(jié)構(gòu)＋周邊圍巖；圍巖既是地下結(jié)構(gòu)承載的主體，又是造成荷載的主要來源；支護(hù)僅用來約束地層，不使它產(chǎn)生過大變形而破壞坍塌。1.地下結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型,1.地下結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型,目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下四種設(shè)計(jì)模型：以參照過去隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了工程類比為主的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法；以現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為主的實(shí)用設(shè)計(jì)方法；作用—反作用模型，即荷載—結(jié)構(gòu)模型；連續(xù)介質(zhì)模型；2.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法——荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法荷載結(jié)構(gòu)模型概念：它將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承。在這類模型中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時(shí)間接地考慮。適用條件：主要適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況。只要在施工過程中不能使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖保持緊密接觸，有效地制止周圍巖體變形和松弛而產(chǎn)生松動(dòng)壓力，隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該按荷載—結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)算。適用位置：淺埋的土質(zhì)地下結(jié)構(gòu)、隧道的洞口段、以及采用明挖法修筑的地下結(jié)構(gòu)等。關(guān)鍵問題，主動(dòng)荷載（圍巖所產(chǎn)生的松動(dòng)壓力），被動(dòng)荷載（彈性抗力）。,（1）、荷載結(jié)構(gòu)模分類荷載—結(jié)構(gòu)模型雖然都是承受巖體松動(dòng)、崩塌而產(chǎn)生的豎向和側(cè)向主動(dòng)壓力為主要特征，但對(duì)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的處理上卻有幾種不同的做法：主動(dòng)荷載模型（圖4－12a）；主動(dòng)荷載加圍巖彈性約束的模型（圖4－12b）；實(shí)地量測(cè)荷載代替主動(dòng)荷載的（圖4－12a）類模型的亞型（圖4－12c）；（2）主動(dòng)荷載模型——松動(dòng)圍巖壓力的計(jì)算。,（2）主動(dòng)荷載模型——松動(dòng)圍巖壓力的計(jì)算1）圍巖松動(dòng)壓力的形成坑道開挖后的成拱作用：a．坑道開挖后，應(yīng)力重分布過程中，頂板開始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋。b．頂板中間部分的裂紋發(fā)展并張開，石塊變松動(dòng)、掉落，支護(hù)壓力急劇增加。c．頂板向上繼續(xù)坍落，石塊與圍巖母體分離，其界面多為拱形。此時(shí)垂直壓力穩(wěn)定在一定的數(shù)值內(nèi)，但側(cè)向壓力增加，即地層中原始應(yīng)力沿兩側(cè)傳遞。d．頂板停止塌落，垂直壓力和側(cè)向壓力都趨于穩(wěn)定。,自然拱（塌落拱）：將坑道上方所形成的相對(duì)穩(wěn)定的拱形范圍，稱為自然拱，其過程也稱為“成拱作用”。圍巖壓力：坑道開挖后，欲松動(dòng)變形的巖體作用在襯砌支護(hù)上的壓力。影響因素：圍巖地質(zhì)條件，支護(hù)架設(shè)時(shí)間、剛度、接觸狀態(tài)，坑道形狀與尺寸，坑道埋深，施工因素。2)確定圍巖松動(dòng)壓力的方法現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量法；理論公式計(jì)算法；統(tǒng)計(jì)法。a．深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的計(jì)算方法①統(tǒng)計(jì)法——我國《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的方法,豎向均布（壓力）作用：式中——豎向圍巖壓力，KPa；?——圍巖容重，KN/m3；——計(jì)算圍巖高度,m；當(dāng)為單線鐵路隧道時(shí)：當(dāng)為雙線及以上隧道時(shí)：其中S——圍巖級(jí)別的等級(jí)，如Ⅱ級(jí)巖，即S=2。——開挖寬度影響系數(shù),以B=5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)圍巖壓力的增減率,當(dāng)B5m，取i=0.1。,水平勻布?jí)毫κ褂脳l件：采用鉆爆法施工的深埋隧道；且H/B<1.7的范圍內(nèi)（H為坑道的高度，B為坑道寬度）沒有顯著偏壓力及膨脹性壓力的圍巖。例隧道穿經(jīng)Ⅳ級(jí)圍巖，其開挖尺寸凈寬7.40m，凈高8.80m，圍巖天然容重γ，試確定其圍巖松動(dòng)壓力。若開挖跨度為14.8m，試確定其圍巖松動(dòng)壓力。,,解答,②普氏理論巖體的堅(jiān)固性系數(shù)（又叫似摩擦系數(shù)）的概念：式中、—巖體的似摩擦角和內(nèi)磨擦角；,天然拱高度的計(jì)算：圍巖豎向的勻布松動(dòng)壓力，則為：圍巖水平的勻布松動(dòng)壓力按郎金公式計(jì)算：,b．淺埋隧道圍巖壓力的確定方法深淺埋隧道的判別原則由埋深經(jīng)驗(yàn)判定：由埋深與天然拱高度關(guān)系確定：深淺埋隧道的分界深度：判定：埋深,,②考慮兩側(cè)巖體挾持作用時(shí)的計(jì)算方法滑動(dòng)巖體的重力=滑面上的阻力+支護(hù)結(jié)構(gòu)的反作用力（圍巖松動(dòng)壓力）圍巖的松動(dòng)壓力=滑動(dòng)巖體重力—滑面上的阻力,地面水平時(shí)的豎向均布?jí)毫Γ菏街校?③全自重型的計(jì)算方法,,（3）被動(dòng)荷載——彈性抗力定義：彈性抗力:視圍巖為彈性體，襯砌在主動(dòng)荷載作用下，產(chǎn)生朝向圍巖方向的變形而擠壓圍巖引起圍巖的反作用力。性質(zhì)：反映圍巖對(duì)地下結(jié)構(gòu)變形的約束能力，圍巖穩(wěn)定性越強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束能力越大；彈性抗力的大小和分布形態(tài)取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關(guān)，所以彈性抗力是主動(dòng)荷載與被動(dòng)荷載共同作用的結(jié)果。計(jì)算：按溫克爾局部變形理論：相當(dāng)于把圍巖簡(jiǎn)化成一系列彼此獨(dú)立的彈簧，某一彈簧受到壓縮時(shí)所產(chǎn)生的反作用力只與該彈簧有關(guān)，而與其它彈簧不相干.即僅與該處的變形成正比。,3.巖石力學(xué)的計(jì)算方法基本概念：將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，模型中圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來約束和限制圍巖的變形。特點(diǎn)：符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平，在圍巖—結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀，圍巖和支護(hù)材料的非線性特性，開挖面空間效應(yīng)所形成的三維狀態(tài)，以及地質(zhì)中不連續(xù)面、施工過程等。數(shù)值方法，主要是有限單元法。關(guān)鍵問題：如何確定圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)，以及表示材料非線性特性的各種參數(shù)及其變化情況。4.以圍巖分級(jí)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法5.情報(bào)化設(shè)計(jì)方法,四、鐵路隧道的設(shè)計(jì)方法1、鐵路隧道的設(shè)計(jì)方法基本上是采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，按結(jié)構(gòu)－荷載模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。2、設(shè)計(jì)步驟：3、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型：（1）錨噴襯砌：噴混凝土襯砌、錨桿噴混凝土襯砌、鋼筋網(wǎng)、錨桿噴混凝土襯砌。（2）復(fù)合式襯砌：由內(nèi)外層復(fù)合而成，外層為初期支護(hù)，宜采用錨噴支護(hù)，即由錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單一或組合而成；內(nèi)層為二次襯砌，一般采用模筑混凝土。,五、應(yīng)力設(shè)計(jì)與耐久性設(shè)計(jì)1．簡(jiǎn)述耐久性設(shè)計(jì)的流程采用耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：綜合考慮材料、設(shè)計(jì)、施工的因素，應(yīng)適用土木和建筑；具有定量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；耐久性設(shè)計(jì)時(shí)間；視結(jié)構(gòu)物的重要度、規(guī)模、特性等，應(yīng)能改變擬達(dá)到耐久性水準(zhǔn)；2．劣化所謂劣化，就是材料初期具有質(zhì)量或性能，因物理的或化學(xué)的因素，隨時(shí)間而逐漸降低的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)耐用期限設(shè)計(jì)耐用期限應(yīng)考慮項(xiàng)目如下：結(jié)構(gòu)物的規(guī)模、種類、重要度；使用期限；維修管理水平；維修加固，構(gòu)件交換的難易程度；經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)物的耐用期限一般分為1—3級(jí)，分別為100年，65年和30年。通常的構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)物，一般取65年，耐用年數(shù)短的結(jié)構(gòu)物取30年，要求耐久性高的結(jié)構(gòu)物，可取100年。4．結(jié)構(gòu)物的基本規(guī)格基本規(guī)格指在一般環(huán)境條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物為確保最小限度的耐久性所需的材料、設(shè)計(jì)和施工的規(guī)格?；疽?guī)格也就是對(duì)耐久性有重要影響的項(xiàng)目的最小限度的要求規(guī)格。,5．設(shè)計(jì)和施工的基本原則控制開裂寬度因施工中及使用中的作用荷載引起的開裂，其開裂寬度及混凝土的溫差開裂指數(shù)應(yīng)滿足規(guī)定的容許值。環(huán)境系數(shù)：與碳化有關(guān)的環(huán)境系數(shù)E質(zhì)量系數(shù)：與材料和配比、設(shè)計(jì)、施工有關(guān)的質(zhì)量系數(shù)等效保護(hù)層的計(jì)算,