第章山嶺隧道襯砌計(jì)算

第四章山嶺隧道襯砌計(jì)算從目前地下結(jié)構(gòu)理論研究成果看，山嶺隧道設(shè)計(jì)計(jì)算方法大致分為:結(jié)構(gòu)力學(xué)方法巖體力學(xué)方法監(jiān)控設(shè)計(jì)法及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法第一節(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法一、基本原理結(jié)構(gòu)力學(xué)方法是將支護(hù)和圍巖分開考慮的，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體。當(dāng)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載確定后，可應(yīng)用普通結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求解超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。1．主動(dòng)荷載模式該模式只考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)在圍巖主動(dòng)荷載作用下的受力情況，它主要應(yīng)用于采用淺埋暗挖法或明挖法施工的城市地鐵工程及明洞工程。2．主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載（彈性抗力）模式

該模式認(rèn)為圍巖不僅對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加主動(dòng)荷載，而且圍巖由于受支護(hù)結(jié)構(gòu)的擠壓作用，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)還施加約束反力（彈性抗力）。3．實(shí)劍際荷寧載模們式它是坑采用提量測(cè)侄儀器雁實(shí)地綢量測(cè)嗓作用覺在襯頁(yè)砌上萬(wàn)的荷末載值汗，這牽樣能浙綜合役反映紹圍巖罷與支舍護(hù)結(jié)耕構(gòu)的漫相互情作用糾。當(dāng)認(rèn)支護(hù)舉結(jié)構(gòu)邪與圍核巖牢參固接另觸時(shí)程，不享僅能憑量測(cè)些到徑挽向荷刊載而賄且還凳能量狹測(cè)到遣切向消荷載敬。及搭支護(hù)艘結(jié)構(gòu)劈燕背后叨回填醬的質(zhì)貴量。二碰、社隧午道冒圍心巖喚的牙彈摔性程抗文力隧道耍襯砌敞變形彈檢性可抗匠力柏：就是造由于敘支護(hù)綢結(jié)構(gòu)預(yù)發(fā)生考向圍落巖方得向的能變形掠而引刑起的扯圍巖姑對(duì)支拘護(hù)結(jié)還構(gòu)的霸約束喬力．彈朝性棒抗芽力妻的弓大跌小稱，托目俯前澡常牽用胖文鉗克菊爾W麻i汁n橫k雕l及e刊r假腐定紙為踐基茫礎(chǔ)自的站局糕部顯變卡形孤彈離簧神模輩型鋒理漏論令來棵確睬定礎(chǔ)。鍬該勢(shì)理刻論恰認(rèn)更為勉圍廉巖塊的煌彈肆性溉抗岸力基與斯圍踩巖跳在餡該捐點(diǎn)刪的捎變威形慰成盆正竭比病，灘用森公絕式記表稼示鎖為：文欠氏允假光定幟，蠅相礎(chǔ)當(dāng)吧于急把米圍露巖白簡(jiǎn)去化膜為琴一披系往列銅彼圓此熔獨(dú)汗立隨的方彈鞋簧雙，壤某驗(yàn)一鄰彈代簧煮受皮到乖壓庸縮淋時(shí)驢所遞產(chǎn)彎生毯的浙反帽作校用待力握只醋與計(jì)該悔彈妻簧陸有綱關(guān)襖，攤而很與蘋其物他靠彈傲簧壤無民關(guān)由。彈刺簧撤模扮型三據(jù)、慈隧船道壇襯隸砌蠻荷抽載哪和繪荷廊載撥組榮合（1）牙主峽要旨荷泉載長(zhǎng)獸期據(jù)及巷經(jīng)務(wù)常止作奴用請(qǐng)的要荷臉載豬為拘主團(tuán)要籌荷匆載喘，寨如分：圍雀巖噸壓留力圍怪巖沾對(duì)頃支碼護(hù)竟的捷彈滑性臭抗怪力支舟護(hù)議結(jié)慣構(gòu)畫的井自恩重地伍下站水柿壓恐力音及蹦列隱車帖或懂汽端車掠活柔載半等（2）液附甜加階荷記載即總偶胞然掘的避、娘非蹄經(jīng)窄常風(fēng)作乖用臺(tái)的陵荷保載換，百如咐：溫著差濟(jì)應(yīng)允力灌誰(shuí)漿別壓劣力組凍過脹驕力地駝?wù)鹎鹆ζ錂?quán)中響主融要薄的季是貿(mào)地闊震眼力嬸，門其追大創(chuàng)小務(wù)可性按澆有都關(guān)薦的攝抗雄震倉(cāng)設(shè)岡計(jì)辰規(guī)向范屠規(guī)缸定健執(zhí)席行欺。公兩路注隧向道頸標(biāo)秧準(zhǔn)阿將螺隧謝道誼所棋承竄受耗的代荷暖載笛分走為場(chǎng)：永勇久赴荷取載可變工荷載偶然尚荷載四例、甜隧技道彩襯秋砌范結(jié)棚構(gòu)犬按礎(chǔ)結(jié)但構(gòu)爬力麻學(xué)悼原邀理腰計(jì)居算球的披幾擦種濫方記法隧越道罩襯紋砌垃結(jié)橡構(gòu)眠計(jì)賞算份的圣主準(zhǔn)要逃內(nèi)完容深有箱：按工副程類集比方罷法初吩步擬塞定襯哄砌斷山面的笛幾何喝尺寸拾，確雹定作霞用在惱襯砌態(tài)結(jié)構(gòu)僑上的夾荷載似，進(jìn)泥行力慣學(xué)計(jì)榮算，旺求出闊襯砌咐截面歲的彎趕距M和軸炕向力N等內(nèi)券力；五驗(yàn)算玩襯砌頌截面改的承分載安灑全系俯數(shù)K值帽。（以一聞）祥假補(bǔ)定森抗竟力怪圖勉形倍法1．基雪本原隆理根弱據(jù)紫經(jīng)貿(mào)驗(yàn)魂，址某陜些降形政式名襯雁砌猾的僻彈從性使抗嘴力難有密一距定隙的中分冶布懶規(guī)姻律鼠。災(zāi)通仇過眨假忠定萍抗緣瑞力吩分背布沸區(qū)蝦范吼圍女及屋抗鋤力配規(guī)到律胖，男來總求懂解杯襯若砌稱的滾內(nèi)肚力隆大席小產(chǎn)。采用慮“假漸定抗貧力圖衡形法稀”這讓種方眨法，智求得伯某一瞞特定驕點(diǎn)的決彈性歡抗力襲，就虛可求討出其叫他各洲點(diǎn)的吩彈性休抗力蓮值。①泥抗釣力慮區(qū)媽的狹上耽零砌點(diǎn)繼在姨拱名頂束兩心側(cè)頃約4刺5拿°附復(fù)近鋼的b點(diǎn)（φ席≈仆4程5蓄°），劇下零般點(diǎn)在眼墻腳a點(diǎn)，沒最大很抗力杜發(fā)生乳在h點(diǎn)，h點(diǎn)的缸位置皂約在仇抗力羞區(qū)2／3高度虹處，養(yǎng)即弧a逗h＝錫（2／3）ah弧特，等或?yàn)I者艦在投最會(huì)大沉跨姨度震附題近賓；②b果h段怪抗伴力滿圖太形淺按棒二蒼次或拋決物迅線駛分遞布省。2．價(jià)抗捷力之分復(fù)布挪假陷設(shè)假龜定嗓坑耐力技圖緣瑞形鼻法在b稱h弧段奴上有微：在ah弧段屠上有脹：3．計(jì)村算方枝法h點(diǎn)玩的抽襯州砌睜變紫形待：（1）可求銅在氣主麻動(dòng)竊荷剃載羨作麥用螺下射襯眠砌陸截岡面i的鉗內(nèi)蓋力換：（2）膠求份在堆單起位牛被誓動(dòng)石荷族載暢即掠單萬(wàn)位禽抗暑力籃（σ鞭h＝1）作哲用下外所產(chǎn)腫生的i截?fù)u面帽的爪內(nèi)棉力訂：（3）求促最大防抗力（4）求僑襯砌德截面凱的總損內(nèi)力裙：（二令）彈茶性地上基梁硬法1．程基左本圈原另理這瓣種帥方桌法偽是州將誰(shuí)襯冒砌液結(jié)褲構(gòu)六看緞成捷是饒置疲于腐彈舊性躍地劣基金上芝的蛋曲視梁烘或缺直香梁爸，籃彈柴性此地恒基事上炒抗求力嫩按傲文攀克矛爾裳假絮定必的圍局民部晉變賢形逮理寶論蠢求漁解幫。市當(dāng)禁曲伸墻綱的東曲遣率恥是參常穗數(shù)誼或喘直蘿墻跳時(shí)鉆，勁可圈采甚用薦初趕參艇數(shù)漏法黎求棚解證結(jié)迎構(gòu)錫內(nèi)燒力游，診一肆般旦直受墻村式仰襯仆砌娛的田直令邊任墻撲采步用素此機(jī)方財(cái)法乏求房誠(chéng)解乖。2．計(jì)肚算方氧法直墻從式襯赴砌將江其拱侵、墻厲分開雕計(jì)算刑。拱詢?nèi)樗粋€(gè)榴彈性越固定擦在邊擋墻頂梢上的牽無鉸處平拱伯，邊賽墻為紙一個(gè)遷置于辣彈性叼地基揪上的銅直梁委。邊百墻在脹拱腳張和墻哨頂連顯接處蛾應(yīng)滿以足力臣的平閘衡條達(dá)件和符變形倘協(xié)調(diào)半條件奸。拱腦腳處迫除有還轉(zhuǎn)角坦和豎或直位鑰移外迅，尚元有水嘴平位逢移。妄在結(jié)怠構(gòu)和鮮荷載聰均對(duì)娛稱時(shí)扒，拱稻腳的諒豎直顯位移存對(duì)拱漫圈內(nèi)逐力無傲影響箏，可統(tǒng)以不長(zhǎng)計(jì)。直墻亭式襯績(jī)砌計(jì)愉算圖怠式（找三輛）脂彈驗(yàn)性儀鏈并桿穴法1．基希本原慎理采用月符合虜“局鏡部變置形原屆理”們的彈洪簧地徒基來補(bǔ)模擬熄圍巖毛；再拳將襯謙砌與輸圍巖憤二者療所組問成的濟(jì)襯砌走結(jié)構(gòu)竄體系走離散綿為有幸限個(gè)然襯砌免單元退和彈摩簧單樓元所鉆組成關(guān)的組枝合體療；其披次確永定由頸主動(dòng)濾荷載僚（如斤圍巖裙壓力篩、襯抬砌自轟重等雞）直性接作鄰用在憐計(jì)算制模式億上所仁引起疤的變迷形，艷變形推的輪催廓就厚是襯燦砌與太圍巖剛相互特作用鄙區(qū)域擴(kuò)。（1）緒襯宅砌捧本辛身炮理懲想卷化對(duì)贏于成隧汁道母襯丸砌污結(jié)熔構(gòu)攜來集說化，避其際理乳想犬化撓包齊括止下死面姿四壓部晚分險(xiǎn)內(nèi)女容:圍柴巖孫彈芝性況鏈勿桿漠的晝?cè)O(shè)廊置（2）圍寒巖的羅理想母化左圖應(yīng)示等效難節(jié)點(diǎn)磁荷載央計(jì)算（3）娛荷艷載騰理哄想瘡化——等效勿節(jié)點(diǎn)怒荷載（4）單賀元和括節(jié)點(diǎn)率編號(hào)解，邊理界條舊件2．隧皆道襯辟砌結(jié)誼構(gòu)桿白系有皆限元嬌分析（1）計(jì)浴算圖稻式（2）匹單邁元接剛錄度鍬矩恢陣拿。計(jì)悅算看襯牌砌儲(chǔ)結(jié)伸構(gòu)各內(nèi)壺力寫共販用3種單古元：率偏心灘受壓恥的襯致砌單盛元；尤支承疑鏈桿訊單元做；墻稈底地恭層彈靠性固招定的歉彈性姥支座謊單元固。襯砌庸單元?dú)w與坐達(dá)標(biāo)系襯砌銜單元脆的剛缸度矩閱陣。內(nèi)襯砌戒單元曠的截駕面本懷來是環(huán)變化訴的，句但為或了便范于計(jì)選算，看把它抬看作笛是截纖面尺匆寸不押變的窗在單業(yè)元端蔬點(diǎn)作榆用有塞軸力會(huì)瓦彎狹矩元紀(jì)和剪啟力Q的悼等器直比梁券單啊元冤．簡(jiǎn)觀寫捆為勇：簡(jiǎn)盈寫代為氏：同磁理株，母可伶求既得炕單星元疼節(jié)強(qiáng)點(diǎn)曠位嚇移分在溝兩長(zhǎng)個(gè)神坐鞏標(biāo)項(xiàng)系狀中春的衣關(guān)穗系壩式銜：式啦子蓄代湖入注得百到吼：則義有寇：上式梢用分胃塊矩駛陣表節(jié)達(dá)：展開隔得：（特４恐－梢１巖９致）（廳４榆－郵１截８灰）（４泰－１襲６）（４悼－１押７）支臘承厭鏈譯桿粱單申元缸剛槐度旱矩授陣導(dǎo)。護(hù)支掘承奶鏈瓶桿秩單葉元i的彈扒性抗揚(yáng)力三更；與秀其端告點(diǎn)壓叉縮位撐移民施的關(guān)撈系按嫌文克爺爾假瓶定可杏寫為:也即仙：襯砌叛單元珠與支暴承鏈嘴桿單心元（率４開－濱２紋１寬）（４堡－２趴０）支環(huán)承球鏈搶桿醉單丟元弓的均剛袍度雨矩嬌陣站為申：上隙圖衛(wèi)所椒示琴的沙襯兇砌宜單總元帶與蝦支愿承得鏈寨桿肌單懸元簡(jiǎn)寫模為：墻底逝彈性盒支座處單元（４艦－２顆４）（４牛－２茅２）（3）石結(jié)械構(gòu)匆剛盜度康方珍程夾的攏形煉成現(xiàn)湊將棚式瓶（4—附21）改剖寫成漏如下膝矩陣往形式遇：（４義－２翼５）（巧４桑－辱２絲式６咐）（４前－２假７）根源據(jù)端靜漲力吊平聚衡給條宿件丹：穿在鑒同濱一唉節(jié)隨點(diǎn)鋤上菌作工用后的蠻各蛙單筐元瘋節(jié)毅點(diǎn)介力爺?shù)凝埧偹篮秃鈶?yīng)農(nóng)與歡該文節(jié)雨點(diǎn)貿(mào)的刊節(jié)銀點(diǎn)印荷雜載頑相孩平塊衡撲，想因萬(wàn)此繳有緞：（科４拐－哨２柿８澇）（強(qiáng)４踐－找２日９桑）（4）襯恭砌內(nèi)琴力計(jì)虹算在求撥得最欄終的腔結(jié)構(gòu)蓋節(jié)點(diǎn)脅位移孩值后縫，便生可求點(diǎn)解襯仔砌的揪內(nèi)力犬。根龍據(jù)逃變窯形窯協(xié)支調(diào)們條娃件準(zhǔn)，稈結(jié)微構(gòu)諷節(jié)彎點(diǎn)煤位研移限與脖匯月交趨于釣此習(xí)節(jié)漢點(diǎn)售的擇單吼元辰節(jié)他點(diǎn)呈位愁移撞相氣等促，鐮即格：（４止－３韻０）（某４晉－之３由１京）（5）醒隧識(shí)道犯襯漆砌蝕結(jié)希構(gòu)播桿抖有勸限添元頑分北析能基燭本單步俘驟寶如女下附：①襯引砌結(jié)戶構(gòu)離厘散化搖。②將堅(jiān)所有買荷載跟換算染成等腫效節(jié)測(cè)點(diǎn)荷江載；③傍計(jì)徹算遣各串襯肥砌倚單葵元定的碧剛扯度寺矩傅陣摸（株按拘局霉部敢坐犁標(biāo)潔系隨）北；④計(jì)鵝算各溪支承陸鏈桿士單元照的彈永性支辟座單注元的餓剛度什矩陣鋼（局沾部坐劃標(biāo)系付和結(jié)著構(gòu)坐病標(biāo)系領(lǐng)相一叛致）六；⑤份把融局杜部怎坐哈標(biāo)晉系社建姜立醬的鐵襯昆砌驕單錯(cuò)元羽剛監(jiān)度掛矩犯陣皆轉(zhuǎn)脾換畢成巖結(jié)擱構(gòu)偽坐嬸標(biāo)晃系礦的微襯隙砌轎單慘元冬剛徐度扯矩汗陣深；構(gòu)⑥粒形倉(cāng)成白結(jié)田構(gòu)薄剛釘度肅矩酷陣差［K］墳；⑦撈按求襯攜砌市結(jié)騎構(gòu)晌的欺邊樹界早條賊件劫（稼位令移康邊降界騰條姐件具）剖修棕改業(yè)結(jié)渣構(gòu)掙剛筒度珍方隸程討；⑧臣求勵(lì)節(jié)五點(diǎn)撈位搭移欺的股第礎(chǔ)一恐次鴿近敏似盯值體，匪并但檢懲查悲和山取饑消白位恰移u會(huì)i＜0的封支憂承雙鏈更桿練單純?cè)_，第修忠改零剛優(yōu)度下矩商陣完，暢重叛新祥計(jì)辦算償；⑨辨據(jù)惜節(jié)級(jí)點(diǎn)貓水秋平誕位懷移目的賤第體二優(yōu)次鴉近茅似途值瞧，佳重記復(fù)諷⑧羅、喇⑨葛步丹驟田，狂直她到拘所倆有陷支優(yōu)承鏡鏈須桿椅處饒的敞節(jié)輛點(diǎn)臺(tái)位蟲移疤均江符征合u爺i＞0的陶條獅件驕為辛止蘋；⑩四數(shù)求解猶最終舌的結(jié)降構(gòu)節(jié)已點(diǎn)位晃移值鞭；（奪１竄１榮）潤(rùn)計(jì)續(xù)算細(xì)局糖部沸坐屬標(biāo)堵系貨中朱個(gè)顧襯音砌叨單襖元捧的或節(jié)呆點(diǎn)蠢位著移礎(chǔ)值銷；（客１水２同）眨計(jì)絕算腦拱趙頂弱截角面腐支冶座廊約篇束侵反鬼力懶．（4－3洲2）（4－33）五罰、菌隧竄道咽襯販砌挽截旅面題強(qiáng)也度善檢湖算檢慎算云所支得沾的狼安岸全云系釋數(shù)猶是完否暈滿癥足禿相賓應(yīng)借規(guī)叛范儲(chǔ)所星要重求漲的業(yè)數(shù)易值：拱形暮隧道脖和明帖洞襯乏砌屬付偏心完受壓湊構(gòu)件悟，其缺截面道極限炎承載穴力N水z的他計(jì)斤算算，港按筍軸絞力抱的命偏慌心喘距e＝M／N的爹大傲小匙有廟兩她種房誠(chéng)情羞況莫：（1）秒抗刮壓紡強(qiáng)病度啊控趕制濱（穗當(dāng)e＜0鞠.采2惰0名d）秒：（2）抗橫拉強(qiáng)吳度控臉制（古當(dāng)e＞0驢.慚2暫0碎d）型：第二半節(jié)語(yǔ)巖體牲力學(xué)喂方法整體考復(fù)合窗模型１.圍帆巖艙本勵(lì)身俊由開于刻支龜護(hù)怪結(jié)耗構(gòu)館提毫供芒了垃一變定勺的虛支區(qū)護(hù)蜘抗肌力約，渣而姐引聚起丑它擠的免應(yīng)妖力晚調(diào)仗整重，艷達(dá)炒到竭新覆的陣穩(wěn)損定向；２.由于最支護(hù)貞結(jié)構(gòu)撐阻止肥圍巖濟(jì)變形腰，也悅必然歪受到秒圍巖承給予師的反送作用他力而罪發(fā)生形變形沒。目前析對(duì)于暴這種低模型臂求解俘方法局有：解芬析成法盛、栽數(shù)慰值毛法君、波特宮征伙曲租線躲法野、算剪斬切剛滑赴移喂破所壞城法一、獲解析占法1．基叉本假迎設(shè)（１喬）深購(gòu)埋圓瞎形隧非道，別無限革長(zhǎng)；（２巴）原及巖應(yīng)鳴力各狀向等盡壓；（３載）圍框巖為晌理想瓦彈塑活性體變，符帥合庫(kù)徒侖強(qiáng)櫻度準(zhǔn)炕則。2．猴基鍵本絲式方監(jiān)程彈性臺(tái)區(qū)：寨積分混常數(shù)綁待定斤的彈庸性應(yīng)脊力解塑占性緊區(qū)咸：膊平中衡擊方項(xiàng)程強(qiáng)蝕度走準(zhǔn)余則慶方租程——庫(kù)侖威準(zhǔn)則塑滅性菌區(qū)陜：賺平售衡紅方洋程3．邊軍界條階件在躬彈緣瑞性混區(qū)劃內(nèi)教，外衣邊遷界占處錄有r飾→準(zhǔn)∞，σr＝σ久θ＝P0，矮在劈燕彈煉性起區(qū)蜓的脫內(nèi)表邊肅界鋤（途交拖界雙面舍）r＝R歌P（塑或性區(qū)嶺半徑皇）。在塑則性區(qū)欣的外總邊界完（交教界面瘦）在伏內(nèi)優(yōu)邊長(zhǎng)界炊（代周晶邊凳）擊處持：σr=0（舅不桌支劃護(hù)踏）拉，σ悅r=陰P（支萌護(hù)反趴力）4．問呢題的即求解式缸（4—3印8）、虹式（4—3局9）段聯(lián)唐解之并拘利塘用伴式奪（4—42）咸有（4－43）（4－4４）式執(zhí)（4—絮43）境代漲人漏式冶（4—斗39）懷，病整旨理轟得僅：由饒（各式4方—局3燭7）及加彈性膚邊界面條件漫有（4－45）由治式她（4—震43）、烏式（4－45）晶、辰塑陣性趙內(nèi)爬邊芹界胞條具件大式違（4－4便1）（4－4６）（4－4７）解的B，朝再不代屬人翼式遍（4—旗37）黑，煎整形理偵得貞彈憲性討區(qū)貞應(yīng)迷力括：由謙式單（4—遲41）、憐式（4—?jiǎng)?4）、坦式（4鮮—盼4膛7）又美有＝（4－4８）得歲塑披性小區(qū)般半免徑5．副結(jié)視果刮的耗列棍出彈性統(tǒng)區(qū)應(yīng)蛇力：（4－4９睛）塑段性?shī)Z區(qū)謎應(yīng)乳力（4－５骨１）（4－５開０）塑性云區(qū)半買徑（4－殘５蔑２內(nèi)）若獻(xiàn)式轉(zhuǎn)（4—香38）傲、綿式邊（4—朱39）聯(lián)蓮解后脹，改無用邊攤界條慣件σ援r=攏P決定蛛積分侮常數(shù)蔬，則件可得命有支乓護(hù)反笑力P情況達(dá)下的裹彈性救區(qū)應(yīng)丙力為罰：（擦４程－樣５竭３勞）塑蕉性腹區(qū)趁應(yīng)印力豬為（４豎－５藏４）（４欲－５膝５）塑急性勻區(qū)及半屆徑（西４滋－舅５跳６首）將式撿（4沾—能5訴5）改根寫為（４撒－５拜７）6．辜討腥論Rp與R0成正庭比，宗與Ｐ0成正驅(qū)變，途與Ｃ漏，Ｐ礦成反稼變關(guān)晃系。塑性諒區(qū)應(yīng)裁力與幫Ｐ0原帝始超應(yīng)拍力夜無趕關(guān)籠；支護(hù)驕反力柴Ｐ＝核０時(shí)璃，Rp最蟲大穩(wěn)。二、癢數(shù)值炭方法數(shù)肝值送計(jì)壩算授方附法互，面通鋸常挺包戴括棒：有限膏差分北法（墾離散蔑控制參方程輛）有限趴元法驕（離麗散解艷題全拜域）邊界忍元法兆（只幸離散凡邊界遷）離漫散厘元園法悶（耕塊詳體炮運(yùn)枯動(dòng)螺）（一沉）有