引调水工程深埋隧洞围岩变形、支护压力、护盾摩阻力、塌落深度和塌落体积计算方法

SL/TXXX-202XPAGEPAGE17附录A隧洞围岩变形计算方法A.0.1 在静水压力地应力状态下，围岩相对变形量ε(%)可按下列经验公式计算：ε(A.0.1-1)式中： ε(%)——隧洞围岩相对变形；pi——p0——初始Rcm——岩体抗压强度Rcm，当岩体的粘聚力c和内摩擦角φR(A.0.1-2)式中： c——围岩粘聚力；φ——围岩内摩擦角。岩体抗压强度RcmR(A.0.1-3)R(A.0.1-4)式中： Rc——mi——Hoek-Brown常数GSI——地质强度指标。A.0.2 在静水压力地应力状态下，对于沿隧洞轴线方向的围岩相对变形三维空间分布，也可按下列经验公式计算：ε(A.0.2-1)式中： εt(%)A.0.3 在静水压力地应力状态下，隧洞围岩收敛变形量U可按下列解析公式计算：R(A.0.3-1)U=(A.0.3-2)式中： E——围岩变形模量；ν——围岩泊松比；c——围岩粘聚力；φ——围岩内摩擦角；RP——R0——p0——初始pi——U——隧洞洞壁收敛变形。图A-1静水压力状态荷载简化示意图A.0.4 在非静水压力地应力状态下，围岩变形量U可按下列解析公式计算：R(A.0.4-1)U(A.0.4-2)式中： E——围岩变形模量；ν——围岩泊松比；P——铅直方向的地应力；λ——侧压力系数，P1=1+λRP——R0——U——隧洞洞壁收敛变形；θ——由水平正方向旋转至所求变形部位的角度；Rcm——岩体抗压强度，且Rc——围岩粘聚力；φ——围岩内摩擦角；k——与岩体强度参数相关的系数，且k=1+η——围岩的扩容梯度，一般情况可取1。图A-2非静水压力状态荷载简化示意图A.0.5 在非静水压力地应力状态下，对于沿隧洞轴线方向围岩的三维空间变形，可基于围岩位移释放系数u*U=(A.0.5-1)式中： u*xu0max——隧洞开挖后围岩最大变形x——距隧洞掌子面距离，x≤0为隧洞掌子面前方，x≥0为隧洞掌子面后方。围岩位移释放系数u*u(A.0.5-2)式中： u0*u*x——围岩R0——x——距隧洞掌子面距离，x≤0为隧洞掌子面前方，x≥0为隧洞掌子面后方。式A.0.3-2中RpmaxR(A.0.5-3)隧洞开挖后围岩最大变形u0maxu(A.0.5-4)附录B隧洞支护压力计算方法B.0.1 隧洞喷混凝土层或衬砌的支护压力，可按下列公式计算：p(B.0.1-1)式中： pic——作用于隧洞开挖面的压应力，用以反映喷混凝土或衬砌的支护效应Rsc——喷混凝土或衬砌的材料抗压强度设计值；D——隧洞直径（或等效直径）；δ——喷混凝土层或衬砌厚度。B.0.2 隧洞钢拱架的支护压力，可按下列公式计算：p(B.0.2-1)式中： pis——作用于隧洞开挖面的压应力，用以反映钢拱架的支护效应Rss——钢材料的抗压强度设计值；R——支护最外侧半径，通常可采用隧洞半径代替；tB——d——钢拱架埋置深度，即钢拱架到隧洞内壁的距离；As——型钢拱架的横截面积；Is——S——钢拱架榀与榀的间距；θ——两个阻块节点夹角的一半（弧度）。图B-1钢拱架支护示意图B.0.3 锚杆的支护压力，可按下列公式计算：p(B.0.3-1)式中： pib——作用于隧洞开挖面的压应力，用以反映锚杆的支护效应Tbf—— Sc—— Sl——图B-2锚杆支护示意图

附录C护盾摩阻力计算方法C.0.1 TBM掘进的护盾摩阻力FP可按下列公式计算：F(C.0.1-1)式中： Fp——护盾摩阻力，kNLs——护盾长度，mRc——岩石单轴抗压强度，MPaT——围岩总体评分，可根据GB50487取值；p0——地应力，MPami——Hoek-Brown∆R——预留变形量，mm；Ei——岩石弹性模量，GPaμ——静摩擦系数，无润滑剂取0.45，有润滑剂取0.25；α——掘进机选型系数，单护盾取1.0，敞开式取1.2，双护盾取0.6。

附录D隧洞围岩塌落深度和塌落体积计算方法D.0.1 松动型围岩大变形的塌落深度和塌落体积可按下列解析公式计算：L(D.0.1-1)V(D.0.1-2)式中： L——塌落深度；V——垮塌体积；R0——φ——围岩内摩擦角。式(D.0.1-1)中，h'为三角形塌落区的自稳深度，如图D-1h(D.0.1-3)σ(D.0.1-4)σ(D.0.1-5)式中： σθ——σr——k——与岩体强度参数相关的系数，且k=n——与