讲义总结超详细隧道构造设计及结构设计.ppt

收敛与约束的理解 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 支护平衡关系平衡 收敛与约束曲线 围岩特性曲线 Pa－围岩径向压力 Ua－围岩径向位移 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 －径向压力与径向位移曲线 收敛与约束－支护刚度与时机 围岩和支护结构的相互作用 弹塑性分界 Pa ua Pa－围岩径向压力 Ua－围岩径向位移 支护时间相同，支护刚度不同 支护刚度大，承受围岩压力大 支护刚度小，承受围岩压力小 支护刚度相同,支护时间不同 支护过早，承受围岩压力大 支护过晚，承受围岩压力大适中 支护时间恰当，承受围岩压力小 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 围岩和支护结构的相互作用 弹塑性分界 Pa ua Pa－围岩径向压力 Ua－围岩径向位移 支护刚度适中，承受围岩压力适中 需要认识的主要问题 3.围岩稳定性准则:判断围岩二次应力状态和位移场是否符合稳定性条件 1.围岩的初始应力状态，或称一次应力状态 2.开挖隧道后围岩的二次应力状态和位移场 4.设置支护结构后围岩的应力状态，亦称围岩的三次应力状态和位移场， 以及支护结构的内力和位移 5.判断支护结构安全度的准则 围岩复杂多变 很难得到确定、可靠的结果 信息化设计与施工 必须充分认识！ 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 隧道信息化设计与施工 信息化设计与施工 使经验方法科学化 使理论分析具有实际背景 过程与要点 地质调查与室内试验 理论分析与工程类比 支护结构 施工决策 施工过程 监测围岩和支护结构的力学状态 量测信息处理 判断围岩与支护结构状态 反馈修改设计 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 浅埋暗挖法 核心技术被概括为18字方针： 主要的技术特点： 隧道信息化设计与施工的成功典范 管超前 严注浆 短开挖 强支护 快封闭 勤量测 动态设计、动态施工的信息化施工方法 强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用 研究、创新了劈裂注浆方法加固地层 开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护 建立了一整套变位、应力监测系统 发展了复合式衬砌技术 隧道结构设计-1隧道结构设计基础 王梦恕院士 隧道结构设计 1 隧道结构设计基础 2 隧道结构设计原则 4 隧道结构的计算方法 3 隧道结构计算模型 5 隧道结构计算的数值模拟方法 内容 2 隧道结构设计原则 支护结构的作用 支护结构的基本要求 支护结构类型的选择与设计 隧道结构设计-2隧道结构设计原则 支护结构的作用 隧道支护的作用 与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，能承受可能出现的各种荷载 保持隧道断面的使用净空 防止围岩质量进一步恶化 提供空气流通的光滑表面 隧道结构设计-2隧道结构设计原则 支护结构的基本要求 1.必须能与围岩大面积地牢固接触，即保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作。 接触状态影响荷载分布图形，改变支护结构与围岩的相互作用的性质 接触状态影响围岩的应力重分布和支护结构的受力状态 喷射混凝土支护能较好改善接触状态！ （喷混凝土、泵送混凝土衬砌） 牢固的 （土质隧道有回填层） 松散的 面接触 （钢支撑） 确定的 （模筑混凝土衬砌、木支撑） 任意的 点接触 的接触状态 围岩与支护结构 隧道结构设计-2隧道结构设计原则 支护结构的基本要求 2.重视早期支护的作用，并使早期支护与永久支护相互配合，协调一致地工作。 5.作为支护结构要能根据隧道围岩的动态(位移、应力等)，及时地进行调整和修改，以适应不断变化的围岩状态。 3.要允许隧道围岩能产生有限制的变形，以充分发挥围岩的承载能力而减少对支护结构的不利作用，使两者更加协调的工作。 4.必须保证支护结构及时施作。 喷锚支护是适合上述要求的有效支护方式！ 隧道结构设计-2隧道结构设计原则 支护结构类型的选择与设计 隧道结构设计-2隧道结构设计原则 1.防护型或封闭型支护 如喷锚支护 2.构造型支护 按构造要求选择支护参数 3.承载型支护 轻型、中型和重型 木支撑 钢支撑 锚杆 喷射混凝土 模筑混凝土 支护设计注意事项： 1.支护结构最好设计成封闭式 2.支护结构应避免受弯矩作用 隧道结构设计 1 隧道结构设计基础 2 隧道结构设计原则 4 隧道结构的计算方法 3 隧道结构计算模型 5 隧道结构计算的数值模拟方法 本章内容 隧道结构体系计算模型 隧道结构设计-3隧道结构计算模型 国际隧协ITA－4种模型 1.经验设计法-以工程类比为主 2.实用设计方法(收敛－约束法)-以现场量测和试验为主 3.荷载－结构模型 作用与反作用模型-结构与力学模型 4.连续介质模型 共同作用模型-岩体力学模型 结构力学方法 岩体力学方法 初期支护 仰拱 二次支护 围岩 隧道结构设计-3隧道结构计算模型 1.结构力学模型 将支护与围岩分开考虑：结构是承载主体，围岩是荷载来源 围岩对支护结构的作用：