隧道工程课程设计-zm

隧道工程

课程设计指导书

土木工程学院

2016年12月

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目录

1 2

设计目的 ................................................................................................................ 3 设计资料 ................................................................................................................ 3 2.1

工程概况 .......................................................................................................... 3

2.工程地质条件 ......................................................................................................... 3 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

地形地貌 .......................................................................................................... 3 地质构造 .......................................................................................................... 3 地层岩性 .......................................................................................................... 3 岩石强度 .......................................................................................................... 4 岩体的完整性 .................................................................................................. 4 隧道围岩级别划分 .......................................................................................... 4

进、出口稳定性评价 ............................................................................... 4 隧道洞身 ................................................................................................... 4

2.7.1 2.7.2 2.8

气象及水文地质条件 ...................................................................................... 5

气象 ........................................................................................................... 5 地表水 ....................................................................................................... 6 地下水 ....................................................................................................... 6

2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.9

抗震设计参数及地震效应 .............................................................................. 6

2.10 区域稳定性评价 .............................................................................................. 6 2.11 不良地质现象 .................................................................................................. 6 2.12 设计标准 .......................................................................................................... 6 2.13 .计算断面资料 ............................................................... 错误！未定义书签。 2.14 隧道洞门设计与检算资料 ............................................ 错误！未定义书签。 2.15 设计计算内容 .................................................................................................. 7 2.16 提交的资料 ...................................................................................................... 7 2.17 设计依据 .......................................................................................................... 7

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1 设计目的

通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算设计方法，熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法，以及掌握隧道暗挖洞门的形式，洞门的结构要求，设计方法和洞门作为重力式挡土墙的各项验算。

2 设计资料

2.1 工程概况

某隧道进出口附近有国道附近，交通条件便利，洞轴线走向方位角约165°。隧道总体走向呈南北向曲线展布。采用分离式隧道，其中：起讫桩号为ZK39+321~ZK39+568，长247米，采用灯光照明，自然通风，属短隧道。

2.2 工程地质条件

2.2.1 地形地貌

隧道整体属于中低山地貌区、斜坡、冲沟地形，隧道轴线地面标高792~875m之间，相对高差约83m，隧道洞室最大埋深70m。隧道进、出口处总体为斜（陡）坡地形，进口处自然坡度角为35~45°，出口处自然坡度角约为45~50°，局部略陡。

进口处为斜坡地形，出露基岩为强~中风化流纹斑岩，植被发育，主要为杂草及小灌木丛为主，进口下方为修建国道的弃方。

出口处基岩裸露，为强~中风化流纹斑岩，植被发育，多为小灌木丛。出口处为国道。 2.2.2 地质构造

隧址区未发现对隧道方案有明显影响的褶皱和断裂发育。浅部岩石风化裂隙发育，岩石性较差，深部节理裂隙较发育。节理裂隙降低了隧道围岩的稳定性。 2.2.3 地层岩性

据工程地质调绘及钻孔显示，隧道围岩主要为中元古界熊耳群马家河组（Pt2m）和许山组（Pt2x）的流纹斑岩组成，地层岩性特征如下：流纹斑岩：灰绿、紫红色，斑状结构，呈强~微风化状，岩体极破碎~破碎，根据地质调查显示，

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隧道区岩层受构造影响，小的次级断层及褶皱、节理裂隙发育，是较硬岩，分布于整个隧道区。 2.2.4 岩石强度

隧址山体岩层属于较硬岩石工程地质岩组，中风化流纹斑岩饱和单轴抗压强度Rc=57MPa，属于较硬岩。 2.2.5 岩体的完整性

隧址地层年代为中元古界老地层，主要为硬质岩，岩体坚硬性脆，经历长期的构造运动和风化剥蚀作用后，岩体裂隙很发育~较发育，裂隙面大多倾角较大，贯穿性较好，多成张开、微张状。愈接近地表，风化裂隙和构造裂隙愈发育，无充填或少量粘土或碎石充填，掩饰的完整性厚道破坏。山体内岩体的结构为层状、块状结构。根据洞口节理裂隙统计，岩体完整性系数Kv=0.13~0.30，为破碎岩体。

2.3 隧道围岩级别划分

2.3.1 进、出口稳定性评价

进、出口段围岩风华裂隙发育，岩体破碎，完整性差，围岩分级为V级。成洞条件较差，围岩易坍塌，处理不当可能出现坍塌及冒顶。 2.3.2 隧道洞身

根据隧道围岩分级标注，综合钻探资料集地调成果。隧道围岩课划为IV、V两级，详细如下：

ZK39+321~ZK 39+390 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4259m/s，围岩基本质量指标BQ值为230，Rc41.7Mpa，Kv0.14，围岩级别为V级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深20m。

ZK39+390~ZK 39+500 围岩为中~微风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙块状结构，围岩稳定性一般，无支护时，侧壁和拱顶部易产生小坍塌，未见地下水，雨季有滴水渗漏现象，应加强支护。弹性波纵波速度4488m/s，围岩基本质量指标BQ值为321，Rc57Mpa，Kv0.32，围岩级别为IV级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深30m。

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ZK39+500~ZK 39+568 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4234m/s，围岩基本质量指标BQ值为224，Rc40.8Mpa，Kv0.13，围岩级别为V级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深40m。

YK39+313~YK 39+363 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4254m/s，围岩基本质量指标BQ值为227，Rc41.7Mpa，Kv0.13，围岩级别为V级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深50m。

YK39+363~YK 39+448 围岩为中~微风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙块状结构，围岩稳定性一般，无支护时，侧壁和拱顶部易产生小坍塌，未见地下水，雨季有滴水渗漏现象，应加强支护。弹性波纵波速度4306m/s，围岩基本质量指标BQ值为316，Rc57Mpa，Kv0.30，围岩级别为IV级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深60m。

YK39+448~YK 39+515 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4306m/s，围岩基本质量指标BQ值为222，Rc40.8Mpa，Kv0.12，围岩级别为V级，围岩容重：27kN/m3，隧道埋深70m。

2.4 气象及水文地质条件

2.4.1 气象

隧址进口端所在县位于暖温带半干旱性季风气候区，四季分明，降水量、蒸发量、气温等气象要素年内、年际变化明。据灵宝市气象站1956-2000年气象资料：多年平均气温13.6℃，元月最冷，平均气温-1.0℃；七月最热，平均气温26.1℃。历年最高气温42.7℃，最低气温-16.2℃。无霜期年平均215天，最短无霜期199天。

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隧址出口端所在县跨亚热带、暖温带两个气候带，均具有性季风气候的共同特点，季节性变化明显，温度低，日照时数少，无霜期短，气候因素垂直变化大，年平均日照时数2118.0小时，平均日照率为47.7%.年平均气温12.6℃，元月最冷，平均气温-1.5℃；七月最热，平均气温25.6℃，极端最高为42.1℃。卢氏盆地无霜期平均为184天，年平均降水量为90~99气象部门提供的（十年）资料为630mm。 2.4.2 地表水

隧道进、出口位于分水岭的下方，四周山体汇水区域较大，仅沿斜披在大气降雨时有一定的地表面流。隧道进出口位于山体斜坡位置，应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采用截流、疏排措施。 2.4.3 地下水

在隧道设计标高范围内基岩裂隙水总体不甚发育，暂时性地表水体大部分顺冲沟或斜坡坡面向外排泄，地下水不甚发育。

2.5 抗震设计参数及地震效应

根据国家地震局2015年颁布实施的《中国地震参数区划分》

（GB18306-2015)、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2012)等资料，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为0.25s，相当于地震基本烈度7度。按照《公路隧道设计规范》（JTJ004-2014）并结合区域构造较差的特点，高速公路隧道应提高1度设防。

2.6 区域稳定性评价

隧址区属构造剥蚀中低山地貌单元，无区域性深大断裂通过，近代无强震记录，属相对稳定地块。下伏基岩属较硬岩类，稳定性一般，适宜拟建隧道的建设。

2.7 不良地质现象

地质调会资料显示，隧道进出口地形较陡，岩体较破碎，在隧道施工时可能产生浅层的岩石崩塌，需采取相应的支护措施。

2.8 设计标准

设计等级：高速公路单向双车道隧道 地震设防烈度：7级 设计速度：100km/h

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设计荷载：高速公路

2.9 设计计算内容

（1）隧道横断面设计； （2）围岩压力计算； （3）隧道复合式衬砌设计； （4）隧道施工方案；

2.10 提交的资料

（1）图纸：隧道横断面图、复合式衬砌设计图、隧道防排水设计图； （2）计算说明书：隧道洞身断面设计、围岩压力计算、复合式衬砌设计、隧道洞内防排水设计、隧道开挖及施工方案。

2.11 设计依据

本设计严格按照交通部颁布的行业规范、规程及《工程建设标准强制性条文》（公路工程部分）。

《公路工程技术标准》 （JTG B01-2014)； 《公路隧道设计规范》 （JTG D70-2014)； 《公路隧道通风照明技术规范》 （JTJ F60-2009)； 《公路隧道施工技术规范》 （JTJ026-2009）

《公路水泥混凝土路面设计规范》 （JTG D40-2011)； 《公路沥青路面设计规范》 （JTG D50-2006)； 《公路工程抗震设计规范》 （JTGB02-2013)； 《地下工程防水技术规范》 （GB50108-2008)； 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 （GB 50086-2001)； 《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2010)；

《公路建设项目环境影响评价规范》 （JTG B03-2006)； 《公路环境保护设计规范》 （JTGB04 -2010)； 《建筑设计防火规范》 （GB 50016-2014)； 《隧道工程》彭立敏 主编 中南大学出版社；

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《地下结构静力计算》 天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室 编 中国建筑工业出版社。

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