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1、隧道洞门设计及稳定性验算 一、概况 金鸡山隧道为分离式单向行车双线隧道，隧道右洞进口为级围岩，隧道右洞进口为级围岩，隧道区中部为分水岭，两侧沟谷切割较深，地表径流水水量较少，仅进口段处于冲沟交汇处（尤其右洞口）地表水较发育，出口段左右洞口均为级围岩。隧道入口洞门形式皆按照级设计，采用端墙式洞门，出口洞门形式皆采用翼墙式洞门。洞门设计计算参数 洞门墙主要验算规定 二、进口段洞门结构设计计算（端墙式）（一）基本参数 1.计算参数 1)边、仰坡坡度 1：2)计算摩擦角=53 3)仰坡坡角 tan=4)重度=24KN/m3 5)基底摩擦系数 f=6)墙身斜度 1:7)基底控制应力 =2.建筑材料容重及
2、容许应力 1)墙的材料为粗料石砌体，石料的强度等级为 Mu100，水泥砂浆的强度等级为 M10。2)容许压应力=5Mpa，重度t=25KN/m3。3.洞门各部尺寸拟定 级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰坡坡脚
3、洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩根据公路隧道设计规范（JTG-2004），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门的高度：H=12m；其中基底埋入地基的深度为，洞门与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度 1m，洞门与仰坡间的水沟深度为，洞门墙顶高出仰坡坡脚，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为 2m，墙厚，设计仰坡为 1:1,具体见图。（二）洞门土压力计算 根据公路隧道设计规范（JTG-2004），洞门土压力计算图示具体见图 1。最危险滑裂面与垂直面之
4、间的夹角：tantan1tantan1tantantan1tantantantan)tan1(tantantantan22202 h 式中：、地面坡角与墙面倾角（）；）围岩计算摩擦角（级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门
5、墙顶高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩 代入数据，得 Tan=，=根 据 公 路 隧 道 设 计 规 范（JTG 2004），土 压 力：图 1 级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为
6、水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩；墙背土体破裂角侧压力系数；地层重度）土压力（式中：3002m/;tantantantan1tantantan1tantanh21KNKNEahbhhHE 代入数据，得：kNEmhm1567.87;7135.6;0843.3h078.00；由 E计算得：墙背摩擦角式中：32sincosxEEEE
7、y 代入数据得：kNEkNE7374.482561.72yx（三）洞门抗倾覆验算 翼墙计算图示如图 2 所示，挡土墙在荷载作用下应绕 O点产生倾覆时应满足下式：6.10y0MMK 级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶
8、高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩 xxyyGyGZEMZEZGMHBZHBZHZBHG0yx2tan3tan3b 代入数值得：G=325kN;28.1;m72.1;4xmZZmZGy My=m；M0=m 代入6.17294.10y0MMK 图 2 级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞
9、门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩故抗倾覆稳定性满足要求。（四）洞门抗滑动验算 对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性：5.0ff3.1fxcc基底摩擦系数，取；，取墙后主动土压力之和力之和；作用于基底上的垂直滑动稳定系数；式
10、中：EEENKENK 3.15862.24.0 xycEEGK 故抗滑稳定性满足要求。（五）基底合力偏心矩验算 设作用于基底的合力法向分力为N，其对墙趾的力臂为nZ，合力偏心矩为 e，则：nyxxyy0yn2eZBEGZEZEZGNMMZG 代入数值得：0858.0e5642.0n；Z eB/5=计算结果满足要求。级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌
11、体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩（六）基底应力验算 BeBN51maxmin 代入数值得：MPakPaMPakPa6.06185.1926.03621.382minmax 计算结果满足要求。（七）墙身截面偏心矩及强度验算 墙身截面偏心矩 e EGNBEHHEMNMBNM2)323.0eyx（直力之和；作用于截
12、面以上的垂形心力矩的代数之和；计算截面以上各力对式中：代入数据得：M=m;N=；e=B=计算结果满足要求。)e51(BBN 计算得：a5a3108.621MPkP 满足要求。级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰
13、坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩 通过以上的验算，说明隧道洞门入口段端墙式洞门的尺寸合理。出口段同理计算满足。排水设计 隧道排水应根据防排堵截结合，因地制宜，综合治理的原则，采用切实可靠地设计和施工措施，达到防水可靠排水畅通经济合理的目的。1.在洞口仰坡 5m以外，设置天沟，并加以铺砌。2.对洞顶地表的陷穴，深穴加以回填，对裂缝进行堵塞。3.对洞顶天然沟槽加以整治，是山洪宣泄畅通。4.在地表水上游设截水导流沟。5.在仰坡到洞顶处 2m左右设计排水沟
14、。6.边坡设计排水沟。级围岩隧道区中部为分水岭两侧沟谷切割较深地表径流水水量较少仅进口段处于冲沟交汇处尤其右洞口地表水较发育出口段左右洞口均为级围岩隧道入口洞门形式皆按照级设计采用端墙式洞门出口洞门形式皆采用翼墙式洞门洞门设坡坡角重度基底摩擦系数墙身斜度基底控制应力建筑材料容重及容许应力墙的材料为粗料石砌体石料的强度等级为水泥砂浆的强度等级为容许压应力重度洞门各部尺寸拟定根据公路隧道设计规范结合洞门所处地段的工程地质条件拟沟深度为洞门墙顶高出仰坡坡脚洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为墙厚设计仰坡为具体见图二洞门土压力计算根据公路隧道设计规范洞门土压力计算图示具体见图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角式中地面坡角与墙面倾角围岩