黄土隧道设计Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:13480573
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:374.76KB
黄土隧道设计Word文档下载推荐.docx
《黄土隧道设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《黄土隧道设计Word文档下载推荐.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
分布着全新统的黄土质土,一般具有较弱的湿陷性,当含粘土颗粒较
多时,湿陷性较小或无湿陷性,如关中、河南、河北等黄土冲积洪积平原。
三、黄土的物理、力学特征
(一)黄土的地层划分
黄土是第四纪以来在干旱、半干旱气候条件下陆相沉积的一种特殊土,土颗粒成分以粉粒
为主,富含钙质、呈棕黄、灰黄或黄褐色,具有大孔性的大陆沉积物,黄土包括老黄土和新黄土。
老黄土是下更新统的午城黄土(Q1)和中更新统的离石黄土(Q2)的统称,其大孔结构多经压密,一般没有湿陷性或仅在Q2黄土的上部有轻微湿陷性。
覆盖在上述黄土上部及阶地上的上
更新统马兰黄土(Q3)及全新统的新近堆积黄土(Q4),称为新黄土,土质均匀,较疏松,大孔和虫孔发育,具垂直节理,有较严重的湿陷性。
我国各层黄土形成时代和成因如表16-1。
黄土的地层划分和特性表16-1
年代
黄土名称
成因
备注
全新世
(Q4)
近期
新黄土
新近堆积
以水成为主
杂乱无章,具不均匀性高压缩性、强湿陷性
早期
一般湿陷性黄土
风成为主
浅黄,一般具湿陷性
晚更新世(Q3)
马兰黄土
中更新世(Q2)
离石黄土
老黄土
非湿陷性黄土
褐红,一般不具湿陷性或在高压下具轻微湿陷性
早更新世(Q1)
午城黄土
(二)黄土的物理、力学特征
言,由于垂直节理及大孔隙的存在,使得原状黄土的强度随方向而异。
风积黄土的抗剪强度水
平方向最大,垂直方向最小;
冲积、洪积黄土垂直方向最大,水平方向最小。
就含水量的影响看,黄土的抗剪强度随含水量增大而剧烈降低,当含水量接近塑限时,强度降低减慢。
一般而言,黄土的0值介于19°
至420的范围之内,c值介于10至110kPa之间。
黄土浸水后在外荷载或土的自重作用下,发生的下沉现象称为湿陷。
根据性质又可分为
自重湿陷和非自重湿陷两类。
自重湿陷是指土层浸水后仅仅由于土的自重发生的湿陷;
非自重
湿陷是指土层浸水后,由于自重及附加压力的共同作用而发生的湿陷。
一般用相对湿陷系数3
判别黄土是否具有湿陷性。
湿陷试验可以在实验室用普通固结仪完成。
当3sh>
0.02时为湿
陷性黄土。
黄土湿陷原因,是黄土浸水时胶结物质发生化学和物理化学反应,使结构强度降低;
其湿陷的条件是黄土中存在孔隙直径大于周围颗粒直径的架空结构。
湿陷性黄土对工程建设的
影响最为显著。
一般湿陷性黄土主要分布在表层,以新黄土及新近堆积的黄土为主,其厚度一
般在20m以内,而郑州至西安铁路客运专线所经过的三门峡地区湿陷性黄土厚度最大达到35ni
黄土的水理性质包括:
渗透性、收缩与膨胀性、崩解性等。
由于黄土的各向异性,一般垂直方向的渗透性大于水平方向;
此外,粘粒含量越多,其透水性越差。
一般黄土的渗透系数K约为ix102〜103m/s,老黄土的渗透系数约为ix103〜105m/s。
黄土遇水膨胀,干燥后又收缩,多次反复容易形成裂缝和剥落。
由于黄土的堆积作用,其水平方向的收缩量比垂直方
向大,一般大约50%〜100%各类黄土的崩解性相差较大,新黄土浸水后会完全崩解,老黄土则要经过一段时间后才全部崩解,午城黄土浸水后基本不崩解。
第二节黄土隧道的工程特征
一、黄土隧道研究现状
黄土隧道的工程特征,由于黄土特殊的物理力学性质,而表现出与普通岩石隧道相当大的
差异。
在黄土隧道建设的历史过程中,设计院、科研院校以及施工单位结合黄土的特性对黄土
隧道的工程特征进行过大量研究工作:
对陇海线三门峡〜
铁路部门:
上世纪六十年代铁道部成立黄土双线隧道现场设计研究组,
潼关段13座出现裂缝的黄土双线隧道进行试验研究;
八十年代铁科院在大秦线对浅埋黄土隧道做过大断面开挖与喷锚支护的研究;
1989年中铁隧道局主持“浅埋黄土质双线铁路隧道施
工新技术”研究;
九十年代修建的宝中线、神延线、神朔线、西延线、朔黄线等出现了大量的单线及部分双线黄土隧道,神延铁路公司与西南交通大学“黄土隧道施工研究”;
1999年铁
一局主持“大跨度黄土隧道新奥法施工综合技术研究”。
公路部门:
随着近年西北高速公路的大量修建,公路系统针对双车道公路隧道(开挖断面
105m2)做过比较多的研究。
如2000年〜2001年甘肃省交通厅与长安大学“公路黄土隧道围岩特性及支衬结构受力性状研究”;
黄陵延安高速公路公司与长安大学“黄土隧道结构设计与施工控制研究”。
在黄土隧道基础加固方面,甘肃省交通厅与长安大学及中铁19局完成“土家
湾隧道软黄土地基加固技术试验研究”。
西安理工大学水电学院教授刘祖典编著的《黄土力学与工程》一书,总结了大量的研究成
果,对黄土力学与工程建设进行了深入细致的分析研究。
二、黄土隧道典型工程特征
通过以上长期的试验、研究和工程实践,可以将黄土隧道的主要工程特征概括归纳为以下几个方面:
(一)黄土隧道围岩压力特征
1、压力分布规律:
黄土双线隧道垂直地层压力在隧道两侧拱部450和起拱线处较大,向拱顶逐渐递减,可能成一反拱形分布;
2、侧向压力系数:
拱部有较大的侧向压力,侧向压力系数范围入=0.5〜0.8,墙部侧向压力较小;
3、豫西(郑西客专范围)黄土隧道土体破裂角,破裂面起点调查揭示在拱脚,为折线,可
能有多条,但主要的只要一条,角度58°
〜63°
;
4、黄土双线隧道的土体破坏一般不能形成所谓的普氏压力拱,岩石隧道设计采用的普氏理论与黄土隧道的实际压力分布不符。
(二)黄土隧道初期支护的变形特征
1、黄土隧道初期支护收敛变形量较岩石隧道大,且底鼓现象严重;
2、黄土隧道初期支护的变形量与黄土性质(如新老黄土)、洞室跨度,尤其是土体的含水量有着密切的关系。
隧道开挖后洞室变形具有“三大、三小”的特点:
新黄土变形量大,老黄土变形量小;
大
跨洞室变形量大,小跨度洞室变形量小;
土体含水量大时变形量大,土体含水量小时变形量小。
变形的主要表现形式为初期支护的整体下沉。
黄土隧道变形发展的规律性很强。
现以双车道高
速公路隧道台阶法开挖工程为例,现场施工监控量测资料表明,初期支护的变形发展一般分为
三个阶段:
第I阶段:
上导坑开挖后1〜3天,变形(下沉)小,拱部仅轻微下沉拱脚轻微内移,变形
量一般为1〜3cm。
第n阶段:
迅速发展阶段,该阶段从下半断面落底挖边墙马口开始,洞室变形发展迅速,
变形量往往达到3(无水)〜20cm(有水)。
第川阶段:
变形趋于稳定阶段,该阶段从仰拱初期支护封闭成环,仰拱模筑混凝土施工完
成后开始,至二次拱墙模筑衬砌施工完成止。
施工量测表明,该阶段变形(沉降)趋于稳定。
隧道开挖后总的变形量值和迅速变形阶段结束的时间,完全受控于仰拱封闭的时间,仰拱
早封闭则总变形量小,仰拱晚封闭则总变形量大。
黄土隧道初期支护变形量与仰拱施作时间的
关系如图16-2-1:
总吏形帑
/
I'
□吟応
m
图16-2-1初支变形量与仰拱施作时间关系
(三)围岩的含水量是影响围岩稳定、支护变形量的重要因素
根据陕西省交通厅公路勘察设计院的经验,黄土含水量可以分为三个等级,针对不同黄土含水量采用不同的支护、加固措施,如表16-2-1。
高速公路黄土含水量与支护关系表16-2-1
序号
黄土含水量
(%
特征
支护参数
1
<
17
天然含水量
围岩稳定性好,按普通黄土隧道设计
2
17〜26
土质变软,施工时仰拱可能积水
围岩较稳定,仰拱开挖后喷砼封闭(5〜10cm)
3
26〜32
水从钻孔中流出,若用手掌接触开挖面,手掌沾水。
围岩稳定性差,按有水黄土设计,仰拱紧跟,及时封闭,支护加强。
必要时仰拱采用钢花管压浆加固。
第三节黄土隧道设计
一、普速铁路、高速公路黄土隧道设计
从上世纪六十年代对陇海线三门峡〜潼关段13座开裂黄土双线隧道进行试验研究,到八
十年代铁科院对大秦线军都山隧道进口浅埋黄土段的研究,以及九十年代初我国第一座采用喷
锚构筑法设计施工的土质单线长隧道一一大寨岭隧道,再到宝兰二线高含水量新松树湾隧道的
建成,我国在黄土地区的隧道修建技术也从传统的矿山法逐渐过渡到喷锚构筑法,黄土隧道设
计方法与施工工艺亦逐渐走向成熟。
(1)普速铁路黄土隧道设计参数
近些年我国修建了大量单、双线铁路黄土隧道,在普通单、双线普通断面黄土隧道的设计
方面积累了一定的经验。
表16-3-1为神木〜延安铁路单线黄土隧道代表性支护参数。
神木〜延安铁路单线黄土隧道支护参数表16-3-1
围
M-I岩级别
初次衬砌
二次衬砌
预留变形
(cm)
喷层厚度(cm)
锚杆©
22
钢筋网
©
6
钢拱架
拱部
墙部
仰拱
长度
(m)
间距
型号
(m
厚度
厚度(cm)
V
15
3.0
1.0
20X20
I16
0.5〜1.0
35
40
7
IV
10
2.5
25X25
30
5
(二)高速公路黄土隧道设计参数
甘肃、陕西等黄土核心地区近十几年来修建了多条高速公路,出现了大量采用喷锚构筑法
设计施工的双车道公路黄土隧道(开挖断面约100m2),同时也完成了许多科研项目。
针对不同
大小的断面,已有了比较合理的支护参数系列。
表16-3-2为黄延高速公路黄土隧道支护参数
黄延高速公路黄土隧道支护参数表16-3-2
围岩类别
喷层厚度
径向锚杆
管棚©
89
二衬厚度
预留变形
直径
(mm
间距(cm)
I
28
4.5
8.0
20
120a
50
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 黄土 隧道 设计