隧道工程课程设计报告书

学习参考学习参考本科生课程设计课程名称隧道工程学部理工农学部目录TOC\o"1-5"\h\z第一部分隧道主体结构设计任务书1一．课程设计题目1二．适用专业、班级、时间1\o"CurrentDocument"三．课程设计目的及任务1四．设计方法与步骤5五．时间及进度安排5六．建议参考资料5第二部分隧道主体结构计算书6\o"CurrentDocument"建筑限界6一般规定6隧道总体设计原则6隧道设计技术标准6隧道建筑限界图7内轮廓图确定8隧道洞口的设计9洞门形式的选择9洞门构造要求9验算满足条件10洞门结构设计计算10初期支护设计142.4.1支护形式的选择及参数确定15□□□□□□□□□□□15初期支护设计及验算17二次衬砌的计算252.6施工组织设计266.1编制说明266.2工程概况262.6.3工程特点、难点及施工措施276.4施工总体部署27施工组织机构28施工组织流程29附图301、建筑限界图、内轮廓图302、洞口立面图303、洞口侧面图304、复合式衬砌断面布置图30

第一部分隧道主体结构设计任务书一．课程设计题目隧道主体结构设计二．适用专业、班级、时间张家界学院学院建筑工程专业三．课程设计目的及任务（一）设计目的：□□□□□□□:①建筑限界和内轮廓图；②□□□□□□□;③隧道洞身□□□□□□□□□□□;□□□□□□□□（二）设计任务：1.设计资料（1）隧道总体概况已知隧道为山岭两车道公路隧道，示意简图如图1.1所示。整个隧道原本分为左右线，并且左右线都为相向施工，但本次课程设计只要求设计单洞单向施工到达贯通位置的情况，只要求设计主洞的一般断面，不要求设计紧急停车带与横洞等附属洞室。隧道采用新奥法理念施工，隧道采用复合式衬砌，设计使用年表1.1不同的围岩级别文中简写表示意义围岩情况描述□级叮围岩砂岩，岩体较完整，块状结构□级叮围岩页岩，岩体局部破碎，层状结构

□级叮围岩砾岩，岩体破碎，泥质胶结表1.2□□□□□□围岩级别重度(kN/m3)弹性抗力系数(MPa/m)变形模量(GPa)泊松比内摩擦角(°)粘聚力(MPa)□级围岩251200200.3501.5□级围岩2350060.35390.7□级围岩2020020.45270.2表1.3□□□□□□□□□文中简写表示意义速A设计行车速度为100km/h速B设计行车速度为80km/h速C设计行车速度为60km/h表1.4不同的隧道设计长度文中简写表示意义长A表示隧道设计长度1500m长B表示隧道设计长度2500m长C表示隧道设计长度3500m40m□隧道洞口段依据规范设计洞门并对洞门挡土墙进行验算。洞门挡土墙的倾斜度与嵌入基底深度根据规范选定。洞门挡土墙(隧道中线处)图1.2埋深示意图表1.5不同的洞口段埋深文中简写洞口段埋皿m)洞口A2.5洞口B3.5洞口C4.5

（3）隧道洞身段根据围岩级别与隧道洞身段埋深计算围岩压力，根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表，确定初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定初期支护与二次衬砌的设计参数。表1.6不同的洞身段埋深文中简写隧道洞身段埋深（开挖轮廓线拱顶至地表的距离）洞身A15m洞身B30m洞身C50m洞身D70m洞身E90m洞身F120m（4）验算二次衬砌的强度目前数值模拟软件已经广泛应用于隧道设计中，确定二次衬砌的设计参数后，最好用某一种数值模拟软件计算二次衬砌的内力，进一步验算二次衬砌所有截面的强度。由于本次课程设计时间短，没有足够的时间学习数值模拟软件，因此下面假定已经计算出了二次衬砌的内力（二次衬砌的设计参数与荷载不同，计算出来的内力也不同），同学们按照图中指定的截面，验算二次衬砌在这一截面的强度，目的是掌握计算原理与思路。图1.3二次衬砌验算指定截面（注：你设计的二次衬砌可能有仰拱也可能无仰拱，但不影响这里的验算表1.7不同截面的二次衬砌内力文中简称轴力（kN）剪力（kN）弯矩(kNDm)截面A-2506-64-43截面B-208614526截面C-2823-5110

（5）施工组织设计施工组织设计包括施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。每个人的隧道围岩级别、隧道埋深与隧道长度等不同，因此制定的隧道施工组织设计也应不同。2.设计工作及要求每个人针对的工程情况均有不同之处（详见下表），自己只做自己对应的工每个人针对的工程情况均有不同之处（详见下表），自己只做自己对应的工况，不要抄袭别人的设计。表1.8设计分组情况一览表1,16,31,46DD速C长A洞口A洞身A截面A2，17,32,47DD速B长C洞口B洞身B截面B3，18,33,48DD速A长C洞口C洞身C截面A4，19,34,49DD速C长A洞口A洞身D截面C5，20,35,50DD速B长B洞口C洞身E截面B6，21,36,51DD速C长C洞口B洞身F截面C7，22,37,52DD速A长B洞口B洞身B截面A8，23,38,53DD速A长A洞口A洞身C截面A9，24,39,54DD速B长A洞口C洞身D截面B10，25,40,55DD速C长C洞口B洞身E截面C11，26,41,56DD速A长B洞口C洞身F截面A12，27,42,57DD速C长A洞口A洞身A截面C13，28,43,58DD速B长B洞口C洞身C截面B14，29,44,59DD速C长C洞口A洞身A截面C15,30,45,60DD速B长B洞口B洞身B截面B学号设计工况每位同学均应根据上表的分组名单与对应设计时速完成本设计，应完成的设计工作包括：（1）根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。（2）设计隧道洞门（如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等），并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞门立面图与侧面图。185页的荷载根据规范选定洞指出应采取的措施。（3）185页的荷载根据规范选定洞指出应采取的措施。身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。（4）验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格，（5）编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。图纸要求采用3号图纸，比例自行确定。应提交的设计成果应提交给指导老师的设计成果包括：（1）设计说明书一份，包括前述应完成设计工作的各项内容，内容详细充实，能体现出设计的具体过程，写明设计参数的选择依据，特别要详细写明洞门实，能体现出设计的具体过程，写明设计参数的选择依据，特别要详细写明洞门挡土墙验算、围岩压力计算、二次衬砌截面强度验算等计算过程。（2）设计图纸一套，包括前述应完成设计工作的各项图纸，要求线条清晰、整洁美观，□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□CAD绘制，一律采用A3□□□□□□□□□然后四．设计方法与步骤（1）根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。（2）设计隧道洞门（如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等），并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞门立面图与侧面图。（3）计算隧道洞身段的围岩压力，根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表，确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。（4）验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格，根据规范选定洞指出应采取的措施。（5）编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。五．时间及进度安排布置设计内容及准备相关参考书、设计规范：0.5天建筑限界和内轮廓图：0.5天洞口设计：1天洞身设计：1天二次衬砌验算及施工组织设计：1.5天完成设计说明书及相关图纸：0.5天六．建议参考资料1.《隧道工程》，陈秋南北京：机械工业出版社，2014.《公路隧道设计细则北京：人民交通出版社，《公路隧道设计规范《公路隧道设计细则北京：人民交通出版社，《公路隧道设计规范4.《公路隧道施工技术规范北京：人民交通出版社，JTG/TD70-2010》，中华人民共和国交通运输部，2010.JTGD70-2004》，中华人民共和国交通部，北京：人民交通出版社，2004.JTGF60-2009》，中华人民共和国交通运输部，2009.5.《铁路工程设计技术手册6．《交通隧道工程》，彭立敏-隧道》，北京：中国铁道出版社，1995.长沙：中南大学出版社，2003.第二部分隧道主体结构计算书2.1建筑限界2.1.1一般规定隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、构以及通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准》进行设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计分期修建。2.1.2隧道总体设计原则（1）隧道设计遵循充分发挥隧道功能，安全、经济建设隧道的基本原则。设计中有完整的勘测、调查资料，综合考虑地形、地质、水文、气象和交通量及其构成，以及营运和施工条件，进行多方案的技术、经济、环保比较，使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。（2）隧道主体结构按永久性建筑设计，具有规定的强度、加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、交通监控等营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计。开展专项设计和研究。（3）隧道土建设计体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案。（4）隧道设计贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地采用新技术、新材料、新设备。（5）隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求。注意节约用地，保护农田及水利设施，尽量保护原有植被，妥善处理弃渣和污水。断面净空、隧道主体结稳定性和耐久性；照明、供配电、消防、对有关的技术问题2.1.3隧道设计技术标准（1）公路等级：一级公路。（2）隧道设计速度：（3）隧道建筑限界标准见表（4）隧道纵坡不应小于短隧道可适当加大，不宜大于（7）设计荷载：公路－60km/h。2.1。0.3%，一般情况不应大于4%。本隧道为短隧道。I级。3%，对于受地形限制的中、2.1.4隧道建筑限界图可确定限界参数如表2.1所示：表2.1建筑限界设置（单位：m)设计速度车道宽度W侧向宽度L□□道J（km/h）左侧右侧左侧右侧6020.500.750.750.75□□□□□□□□：9.75m,净高：4.5m。因为本隧道为两车道的短隧道，所以本隧道不设置紧急停车带和横向通道。建筑限界如图1.1。图2.1隧道建筑限界2.2内轮廓图确定根据《公路隧道设计规范》（心半圆R1=514cm,侧墙为大半径圆弧根据《公路隧道设计规范》（心半圆R1=514cm,侧墙为大半径圆弧拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接图2.2。0设计中线JTGD70—2004）规定，隧道的内轮廓拱部为单R=764cm,仰拱圆弧半径R=1500cm,仰24R=100cm。两车道的60km/h□□□□□□□隧道内轮廓图2.3隧道洞口的设计2.3.1洞门形式的选择结合洞口排水要求，遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，综合考虑，该隧道进口洞门图2.3.1端墙式洞门简图洞门构造要求按《公路隧道设计规范(JTG-2004)!,洞门构造要求为：洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m,洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于LOrib洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m.洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。|(3)洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够的度,□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□1.0m,嵌入岩石地基□□□□□0.5m；□□□□□□□□□□□□□□□□0.25m。□□□□□□应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。(4)松软地基上的基础，可采取扩大基础措施。

验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3.1和表3.2(《公路隧道设计规范》JTG－2004)的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。表3一1洞门墙设计参数仰坡坡率计算摩擦角X)容重孑脚质\基底摩擦系数f基底控制压应1：0.570250.600.80.1：0.7560240.50「"1R0.601：150200.400.40^0.351：1.2543-45180.400.30-0.251：1.538^40170.35^0.400.25表32洞门墙主要验算规定T墙身截面荷载效应值片〔按极限狀态算)墙身截面荷效应值昜构抗力效应值假极限状态计算)墙身截面偏心距盘创一3倍截面厚度滑动稳定安全系数1■基融力孝也基容许承载力倾覆稳定安全系数瓦＞1>1.6基底偏心距玄岩石地基书Z5〜B/4；土质地基引倍2.3.4洞门结构设计计算1)边、仰坡坡度1：0.1；2)仰坡坡率1：0.5；3)地层容重Y=25kN/m3；4)地层计算摩擦角,=70。；1、计算参数确定((((

（5）基底摩擦系数0.6；（6）□□控□□力fc］，0.8MPa2、建筑材料的容重和容许应力MulOO,水泥砂浆的（1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为强度等级为M10MulOO,水泥砂浆的□2）容许压应力€）］，22MPa，重度Y=22kN/m3t3、洞门各部尺寸拟定端墙式洞门的正墙斜度取设基础埋深为阶梯为中衬砌拱顶到截水沟沟底的距离为坡坡底的距离为本隧道取条带宽度1：O.1，仰坡坡率取1.8m（其中基底采用阶梯状扩大基础，0.7m,基底宽度为B'，3m）,□□□□□□1.1m,□□□□□□0.5m,□□□□□□□□□□□□□□□b=1m。1：0.5,设端墙厚度为B=2.0m,□□□□□□□0.3m。下层0.05m,衬砌厚度为0.5m,其0.2m,□□□□□□□a=2m，设墙H=12m。3Q0D图2.2洞门侧视图1、洞门土压力计算边坡坡率1:0.5,查表最危险破裂面与垂直面夹角„：tan2…+tanatan&_、1(1+tan2…)(tan…一tans)(tan…+tana)(1-tanatans)tan„，—tans(1+tan2…)-tan…(1-tanatans)□3.2)word格式整理版word格式整理版0学习参考0学习参考tan63.5(l+tan63.5(l+tan270)-tan70(1-tan6)tan63.5)=0.266□:€=14.89。土压力系数„按下式计算：(3.3)(tan€-tana)(1-tanatan…)

tan(€+申)(1-tan€tan(3.3)(tan14.89。一tan6。)(1-tan6°tan63.5。)=0.025tan(14.89°,63.5°)(1-tan14.89°tan63.5°)洞门土压力按下式计算：2.0=12.05mtan3-tana0.266一0.1h=——a==5.0m0z=33.67kN(3.4)0m-0.10.5-0z=33.67kN(3.4)E=-2□□□□□□□2□□□□□□□2取5=—申=300E=Ecos(5-a)=25.37kNXEy=Esin(5-a)=22.05kN墙体自重按下式计算:G=丫(H-h)B+YhB'(3.aG5)=22x(12-1.8)x2,20x1.8x3=55-水泥砂浆砌片石重度，取Y=22kN/m3;aaH-洞门高度;h-基础埋深，包括扩大基础在内;B'-扩大基础的宽度；-基础及回填土之平均重度，取Y=20KN/m3。GG2、洞门抗倾覆验算根据公式工Mk=y(3.6)0乙Mword格式整理版word格式整理版(3.10(3.10)学习参考M=GZ€EzyGyy（3.7）（3.8）M-全部垂直力对墙址O点的稳定力矩yM-全部水平力墙址O点的稳定力矩0E对墙址的力臂：Z=—=4.0m3E对墙址的力臂：ZE对墙址的力臂：Zyy=B'€=3.4m3G对墙址的力臂：G对墙址的力臂：ZGB'€Htan„==2.1m故：M=556.8x2.1€20.05x3.4=1244.25kN…myM=25.37x4.0=101.48KN…m0yMyM

0满足抗倾覆要求。3、洞门抗滑移验算M=注=12.26>1.6101.48Nf(3.」(3.9）N-作用于基底上的垂直力之和E-墙后主动土压力之和f=0.6(556.8€22.05)x0.6K=c25.37=13.69>1.3满足抗滑动要求。N，其对墙址的力臂为N，其对墙址的力臂为Z，合力偏心距N4、基底合力偏心矩验算与基底承载力验算设作用于基底的合力法向分力为为e,□:GxZ€ExZ-ExZGyyxxG€Eword格式整理版word格式整理版2.4初期支护设计2.4初期支护设计学习参考€1.9B'e€—-Z=—0.4

2n—'Ie1=0.4,—=0.56满足计算要求max=—'（3.11）min可得：…=347.31,[…]=0.8MPamax…=38.59,[…]=0.8MPamin符合地基承载力要求。5、墙身截面偏心矩验算及强度验算墙身偏心矩e：（3.12）式中：M——计算截面以上各力对截面型心力矩的代数和；N——作用于截面以上垂直力之和。—N=G+E=578.85kNyM=E（H/2N=G+E=578.85kNyxy2□□□□□□□□□□e□□□,□□：e==0.05,0.3—=0.3x2=0.6mN所以计算结果满足要求。应力°:„N6e◎二(1+)bb=0.75MPa<Q]=22MPa所以计算结果满足要求。经验算，翼墙的验算也满足要求。word格式整理版word格式整理版学习参考学习参考支护形式的选择及参数确定隧道采用复合式衬砌支护，即由初期支护、二次衬砌以及中间防水层组合而成的衬砌形式进行支护。砌支护，即由初期支护、同时还采用大管棚、小导管等预支护措施。其中初期支护采用喷射混凝土、钢筋网、钢拱架支护。□□□□□□□□□□□□□JTGD70—2004）的有关规定，二车道复合式衬□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□□衬砌厚度□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□□衬砌厚度35cm；锚杆采用中空注浆锚杆，锚杆的直径为□□□□□□10mm。□□□□□□□□□□,10cm。□□□□□□□□□□□10cm,□次20mm,长度为300cm,□□□□□□□□□C35,厚度为1、隧道的深浅埋确定：按荷载等效高度值,并结合地质条件、按荷载等效高度值,并结合地质条件、施工方法等□□□□□□□□□□□□□□□B=B=10.28m,围岩容重为Y，25KN/m3,Hp，2hq式中：H--深浅埋隧道的分界深度；P化——荷载等效高度，hq十则围岩的坍塌高度为h：h，0.45x2s-ix[1„i(B—5)]，0.45x23-1x1„0.1x(10.28-5)]=2.式中：S--围岩的级别；y□□□□□；B--隧道的宽度；i—每增减1m□□□□□□□□□□,□B>5m时取i，0.1。荷载等效高度：h，-，yh，h，2.75mqyy□□界□□:H，2h，2x2.75，5.5mPq埋深H=1.5m,小于2、隧道围岩压力的确定word格式整理版word格式整理版(4.2)学习参考(4.2)学习参考值：重度□□□□□□□□□□□：根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004),叮围岩物理力学指标Y€25kN/m3,□□□□□□k€1200MPa/m，变形模量E€20GPa，泊松比,=0.3，□算□□角p=70，内摩擦角0p=50，粘聚力c€1.5MPa。图2.4.1浅埋隧道围岩压力计算隧道埋深H=2.5m,□□□□□□□□=2.75m,□□□□□□□□□力，按下式计算：q=yH=25„2.5=62.5kN/m2(4.1)式中：q——垂直均布压力kN/m3)侧向压力H——隧道埋深kN/m3)；m),指坑顶至地面的距离。浅埋隧道支护结构上的荷载图2.4.2e□□□□□□□□□：fH+Ht「tan2145上112丿I2丿e=丫word格式整理版word格式整理版学习参考学习参考(8.34,…70。,e=25x1.5+xtan245。„2J„2丿=4.41kN/m2其中：e-侧向均布压力kN/m2H_隧道高度(m)t<-围岩计算摩擦角(。)c初期支护设计及验算□□□□□□□□□□,初期衬砌厚度10cm，二次衬砌厚度算：开挖半径为a=5.64m(R1=5.14m，预留变形量□□□□□□□□□□,初期衬砌厚度10cm，二次衬砌厚度算：开挖半径为a=5.64m(R1=5.14m，预留变形量35cm)，□以□□□□□□□□□50mm，1.5m处计支护材料取喷射混凝土采用钢筋直径10mm，网格间距C25，厚度为10cm，钢筋网选用25U25cm。锚杆为全长粘结型，长度HPB235钢筋，3m,直径20mm,150mmD150mmD6mm。150mmD150mmD6mm。钢支撑选用I20工字钢F=35.58cm2，每榀间距1m。as采用剪切滑移破坏法计算：现假定锚杆、钢支撑、喷射混凝土所组成的联合支护，它们的总支护抗力可视为各支护抗力之和，即：式中:P——所提供的总的支护抗力；P1——喷混凝土提供的支护抗力；P2——钢支撑提供的支护抗力；P3——锚杆提供的支护抗力；P4——围岩本身提供的支护抗力。计算所得的P值应大于阻止剪切滑移所需的最小支护抗力值，即P>Pmin.1、喷混凝土提供的支护抗力1、喷混凝土提供的支护抗力P1值喷混凝土抗力是指沿剪切面喷层所提供的乎均分配在剪切区高度b上的抗剪力。剪切滑移体向坑道方向移动时对喷层产生水平推力，此时，如喷层强度不足，则在剪切滑移体的上下边缘处（应力集中区）形成两个剪切滑移面。当处于受力极限平衡时,其水乎推力与两个剪切面上的水平抗剪分力相乎衡’即:Pyb即:Pyb=2-Tscos艸bsinas式中:dr喷混凝土呈度;J——喷混凝土抗剪强度,S'=0.43J——喷混凝土抗剪强度,S'=0.43<7c（口匚为喷混凝土的抗压强度）;匕——喷混凝土的剪切角,取^=30°；b——剪切区高度;申——剪切滑移面的平均倾角，取经验数据:见一沈2=2c1,a€W0=,€ln0tan,a…50„,=45。-=45。--=20„(…□□□□□□□□□22其中，€为剪切滑移面与最小主应力轨迹线成角，a、0均见图02.4.1，b为剪切区高度。杆横向间距（见图W为加固带高度，取4.3），则有：t为锚W„(l+a)[cos(2b)+吩)tanGT—sin(2a)cos(+)2a4(4.5)得：d=10cm=0.10mst=0.43=0.43X12.5=5.38MPasb„10.6m€„20°，则2„5-644cos20°„5b„10.6mW„(3+5.63)W„(3+5.63)xcos(_1)+sin(11.2811.28»1))tan(丄+1)，—卩2811-284cos(丄+1)11.284sin(—5.64=2.0„20。+1ln5.64+3.0„87.14°0tan20°5.648714°-20°屮„870_„33.57°2dT将所有数据代入式P„cos屮得：将所有数据代入式1bsin€sp號4甞4cos33-57°„0-17MPa计算时可换算成相应的喷混凝土支护抗力，即(4.6)2FT(4.6)cos屮bsin€t式中F——每米隧道钢材的当量面积，此处取s35.58cm2；F——每米隧道钢材的当量面积，此处取s35.58cm2；T钢材的抗剪强度,t一般取Tt1„—'2tt0为钢材的允许抗拉强度‘也可用t„15t；ts€材剪切角，一般米用€„45°。tt得：t€15T€80.7MPa代入式中，得：ts2,2,35.58，80.7，10-410.6，sin45o，cos33.57°€0.064MPa(4.7)(4.7)2、锚杆提供的支护抗力P3值锚杆受力破坏有两种情况：（1）锚杆体本身的强度不足而被拉断。这种情况下锚杆提供的平均径向支护抗力：式中F——锚杆的断面积;Q——□□□□□□□；e、t——锚杆的纵向及横向间距。则…FQP=——=0.15MPa3e„t（2）锚杆粘结破坏，即砂浆锚杆与孔壁之间的粘结力不足而破坏。这种情况下锚杆提供的平均径向支护抗力：SP€S3e„t(4.8)式中S——为锚杆抗拔力，即锚杆的锚固力，S€兀DlT；sD——钻孔直径，在此设计中取D=60mm；L——锚固段长度;T——孔壁与注浆体之间极限粘结强度，砂岩取T=0.85MPass则S=兀x0.06,3.5,0.85=0.56,103kN代入式中得代入e„t0.56,1031,1€0.56MPa取其中的最小值，取其中的最小值，P'<P33则取锚杆提供的平均径向支护抗力P'€0.247MPa。3□□在a〜<□□□□□□□□□□□□□□□□□□,□：0P-P1(cosa—cos,)33cosa0-0.247x1x(cos20°—cos87.14°)=0.14MPacos20°3、围岩本身提供的支护抗力P4值剪切滑移体滑动时，度b/2上的抗滑力围岩在滑面上的抗滑力，P为4其水平方向的分力在剪切区高2S'<cos屮n—n—bS8sin屮n-bS…S…——剪切滑移体长度，其值为S…=L@0-a)tana—sina5.64[J=e(87.14°-20°)tan20°—1」sin20°=8.77r=a-expfo—a)tana]=8.648——分别为沿滑移面的剪切应力和垂直于滑移面的正应力，它们按n摩尔包络线为直线时的假定求出（见图）：8—8<=T3C0S3n28—8——3sinQ2由图4.3可知-83COS*=(c+8)tan*n将式8+88=—^~

n2—83sin申中8值代入上式，得n=8+2匸+8tan申]1+sin®3cos申图2.4.4包络线图式中的式中的G□□□□□□□□□□□3而变化，难以确定，所以假定G□□□□□□□□□□□□□□□□□□□,3„P，+P，+P,123式中PP'=2dTP——1bsinas„空21沔„0.20MPaxsin30。P，——钢支撑提供的径向支护抗力2P'=壬2bsina值代入代入2x35・58x1°-4x8°.7„0.08MPa10.6xsin45。P'„F^G„0.15MPa3e-1g„P'+P'+P'„0.20+0.08+0.15„0.43MPa3123„g+2(c+gtan€〕上€式得33cos€„O.43+2心+0・43xtan50°)x加„11-49MPaG-G=13COS€式得211.49—0.43€一cos50°，3.55MPan211.49+0.4311.49-0.43.„，—sm50°—1.72MPan22将以上数据代入n2S‘€cos屮2S„sin屮P，n—n式得4bbP，22叩x3・55Xcos33・57。一2X釣472X皿7。,3.32MPa410.610.6将P、P、P、P代入式中，得1234P，P+P+P+P，0.17+0.064+0.14+3.32，3.70MPa12344、最小支护抗力值Pmin按重力平衡条件求解。塑性区的岩体，随塑性径向位移增长而形成松散区。松散区的岩体由于重力作用而形成松散压力，为保持坑道的稳定，用支护力与它平衡（如图4.5）。当处于受力极限平衡状态时，所求得的支护抗力即为Pmin确定P□途min□□；□□□□□□□□□□□□□□根据围岩特征曲线求P。minr求P□□□□□□□□minP；□□□□□□□□□□□minP；□min图2.4.5开挖支护后坑道受力示意图□□□□□□□□□□□□□□□,□□□□□□□P：minbP，GminG，bh＜，b\r0Pmin丄丄g，1a(g-1)+R-

P「i)+R

ab<、1，sin45。”„—H.(1，sin45。)2sin45-.—1‘P“minP=„amin式中设处于均质岩体中，„=25KN/m3;设处于均质岩体中，则a=„h=25—1.5=0.128MPa;y1+sin申1+sin50-7.551一sin申1一sin50-1-sin50-=824MPa=2ccos申=1-sin50-=824MPa1-sin申1sin45。P-25—5.64—[25—1.5-(1sin45。)2sin45。.，1‘minLPmin得：P-0.008MPamin得：P™Pmin即，设计支护满足要求。表2.4.1各级围岩初期支护参数表喷混凝土钢筋网锚杆钢架围岩级别设置部位/厚度（cm）网格间距（cm）□□□设置部位长度（m）间距□□□纵）（m）规格每榀间距（m）纵）□拱墙、仰拱1025U25拱墙3.01D1120a工字钢1.□□□□02.5二次衬砌的计算□□□□□,□□□□□□□,□□□□□□□□□□□□□,□□□□□完全储备，因此不需要进行计算。中华人民共和国行业标准公路隧道设计规范CodeforDesignofRoadTunnelJTGD70—2004主编单位:重庆交通科研设i(■院批准部门：中华人民共和国交通部实施日期：2004年11月01U9.2.6复合式衬砌中的二次村砌,1~111级围岩中为安全储备，并按构造要求设计;IVV级围岩中为承载结构，可采用地层结构法计算内力和变形。图2.5.1《公路设计施工规范》2.6施工组织设计2.6.1编制说明1、编制依据1.《隧道工程》，陈秋南.北京：机械工业出版社，2014.2.《公路隧道设计细则北京：人民交通出版社，3.2.《公路隧道设计细则北京：人民交通出版社，3.《公路隧道设计规范人民交通出版社，2004.《公路隧道施工技术规范北京：人民交通出版社，《铁路工程设计技术手册6．《交通隧道工程》，彭立敏2、编制原则2010.JTGD70—2004》,中华人民共和国交通部，北京：JTGF60-2009□，中□□□□□□□□□□□,2009.1995.2003.1995.2003..长沙：中南大学出版社，1）资源节约和环境保护原则。2）符合性原则，满足建设工期和工程质量标准，符合施工要求。