隧道支护结构设计计算方法的基本原理

支护强度计算公式支护强度是指在矿山、隧道等工程中，为了保证围岩稳定所需要提供的支撑力的大小。

支护强度的计算对于工程的安全和经济合理性至关重要。

咱先来说说支护强度计算公式的基本原理。

这就好比你要盖一座房子，得先知道地基要承受多大的重量，才能决定用多厚的水泥、多粗的钢筋一样。

在工程里，支护强度的计算就是要弄清楚围岩会给支护结构施加多大的压力，然后才能确定支护结构得有多强才能顶住这个压力。

比如说，在一个煤矿巷道中，我们得考虑煤层的厚度、硬度，还有地质构造这些因素。

煤层厚、硬度低，地质构造复杂，那围岩给巷道支护的压力就大，需要的支护强度也就高。

那支护强度具体是怎么算的呢？这就得提到一些关键的参数和公式啦。

常见的支护强度计算公式里，会涉及到岩石的容重、巷道的跨度、高度，还有一些与地质条件相关的系数等等。

我给您举个例子吧。

有一次我去一个矿山实地考察，那个矿山正在进行新巷道的开拓。

工程师们正在为支护强度的计算发愁。

我跟着他们一起到了现场，看到那巷道周围的岩石有些破碎，还有些小的裂缝。

工程师们先是测量了巷道的尺寸，然后采集了岩石样本去做实验，确定岩石的容重和强度等参数。

回到办公室，他们就开始套用公式计算支护强度。

可是算出来的结果却让大家有点疑惑，因为按照这个结果设计的支护结构，成本太高了。

于是大家又重新审视了之前的数据采集和计算过程，发现原来是在测量巷道跨度的时候，因为测量工具的误差，导致数据偏大了一点。

重新修正数据后，再次计算，得到的支护强度就合理多了，既能保证安全，又不会造成太大的浪费。

这就告诉我们，在计算支护强度的时候，每一个数据都得准确无误，哪怕是一点点的误差，都可能导致结果的偏差，从而影响工程的安全性和经济性。

而且，不同的工程条件，使用的支护强度计算公式也可能会有所不同。

比如说，在软岩巷道和硬岩巷道中，计算方法就有差别。

软岩巷道可能需要更多地考虑岩石的变形和流变特性，而硬岩巷道则更侧重于岩石的强度和破裂模式。

隧道初期支护计算隧道初期支护计算是指在隧道开挖初期施工阶段，为了保障隧道的稳定，需要进行支护措施的计算和设计。

隧道初期支护计算的目的是确定在不同的地质条件下，采取何种支护结构和支护参数，以确保施工过程中的安全性和经济性。

地质勘察分析是隧道初期支护计算的基础。

通过对隧道所穿越地层的勘察和分析，可以了解地质环境的情况，如岩石的类型、岩层的厚度和倾角、地下水情况等。

地质勘察分析还能够判断地质体的稳定性，为支护结构的设计提供参考。

支护结构设计是隧道初期支护计算的核心内容。

根据隧道所处的地质条件和施工要求，选择合适的支护结构。

常见的支护结构包括：钢筋混凝土衬砌、钢拱架、锚杆、喷射混凝土、聚合物材料等。

支护结构设计需要综合考虑地质条件、施工工艺和经济性等因素，以确保支护结构的可靠性和经济性。

支护嵌岩稳定性分析是隧道初期支护计算的重要环节。

通过对地质体嵌岩稳定性进行分析，可以判断岩体的稳定性，确定支护结构的设计参数。

支护嵌岩稳定性分析主要包括：岩体的受力状态、岩体的变形特性、岩体的破坏机理等。

通过对这些因素的定量分析，可以确定支护结构的尺寸、布置方式、支护参数等。

内外力分析是隧道初期支护计算的另一个重要内容。

在隧道初期施工阶段，隧道周围的地层会受到各种内外力的作用，包括地下水压力、岩层应力、人工开挖引起的变形等。

通过对这些内外力的分析，可以确定支护结构的设计参数，以满足施工过程中的安全要求。

总之，隧道初期支护计算是隧道工程设计中的一个重要环节，对保障隧道施工的安全性和经济性具有重要意义。

通过对地质勘察分析、支护结构设计、支护嵌岩稳定性分析、内外力分析等内容的综合考虑，可以获得一个合理、可靠的支护方案，实现隧道初期施工的安全与效益。

隧道结构体系的计算模型与方法王丽琴主讲第五章隧道结构体系设计原理与方法第一节概述第二节围岩的二次应力场和位移场第三节隧道围岩与支护结构的共同作用第四节支护结构的设计原则第五节围岩压力第六节隧道结构体系的计算模型第七节隧道结构体系设计计算方法王丽琴主讲第六节隧道结构体系的计算模型一、计算模型的建立原则二、常用的计算模型王丽琴主讲一、计算模型的建立原则地下结构的力学模型必须符合下列条件：与实际工作状态一致能反映围岩的实际状态以及与支护结构的接触状态荷载假定应与在修建隧道过中（各作业阶段）中荷载发生的情况一致算出的应力状态要与经过长时间使用的结构所发生的应力变化和破坏现象一致材料性质和数学表达要等价。

王丽琴主讲目前,地下结构设计方法可以归纳为以下四种设计模型：①工程类比模型：参照过去隧道工程实践经验进行设计②监控量测模型：以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法例如通过洞周位移和衬砌应力的量测不断优化支护参数③荷载结构模型：即作用与反作用模型例如假定弹性抗力法、弹性地基梁法和弹性链杆法④地层结构模型：即连续介质模型包括解析法、数值法、特征曲线法和剪切滑移破坏法。

数值计算法目前主要是有限单元法。

王丽琴主讲第一类模型：以支护结构作为承载主体围岩作为荷载主要来源同时考虑其对支护结构的变形起约束作用传统结构力学模型第二类模型：与上述模型相反是以围岩为承载主体支护结构则约束和限制围岩向隧道内变形。

现代岩体力学模型二、常用的计算模型从各国的地下结构设计实践看目前在设计隧道的结构体系时主要采用两类计算模型：王丽琴主讲第七节隧道结构体系设计计算方法一、结构力学方法二、岩体力学方法三、以围岩分级为基础的经验设计方法四、监控设计方法（信息化设计和施工）王丽琴主讲这一类计算模型主要适用于围岩因过分变形而发生松弛和崩塌支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。

属于这一类模型的计算方法有：弹性连续框架(含拱形)法假定抗力法和弹性地基梁(含曲梁和圆环)法等。

隧道⼯程考点答案第⼀章绪论1.隧道的概念：隧道是埋置于地层中的⼯程建筑物，是⼈类利⽤地下空间的⼀种形式。

是“以某种⽤途，在地⾯下⽤任何⽅法按规定形状和尺⼨修筑的断⾯积⼤于2平⽅⽶的洞室。

”2.隧道按位置分类：⼭岭隧道、⽔底隧道和城市隧道。

3.隧道按⽤途分类：交通隧道、⽔⼯隧道和市政隧道和矿⼭隧道。

第⼆章隧道⼯程地质环境及围岩分级1.⼯程地质调查测绘主要内容：隧道通过地段的地质调查测绘是隧道⼯程地质勘测的核⼼⼯作。

①铁路⼯程地质技术规范的总要求②地形地貌调查③地层、岩性调查④地质构造调查⑤⽔⽂地质调查⑥滑坡、落⽯、岩堆、泥⽯流和岩溶地质调查⑦地温测定2.如何引起岩体的初始应⼒：由于岩体的⾃重和地质构造作⽤和地质地温作⽤引起3.RQD法的定义及公式：所谓岩⽯质量指标RQD是指钻探时岩芯复原率，或称岩芯采取率。

岩芯复原率即单位长度钻孔中10cm以上的岩芯占有的⽐例,可写为4.围岩分级的基本因素：①岩⽯坚硬程度②岩体的完整程度5.围岩的基本分级：P25表格6.隧道级别的修正：①地下⽔影响的修正②围岩初始地应⼒状态修正③风化作⽤的影响第三章隧道线路及断⾯设计1.越岭线上隧道位置选择考虑因素：主要以选择垭⼝和确定隧道⾼程两⼤因素为依据。

2.隧道洞⼝位置选择（“早进晚出”+9原则）：①“早进晚出”的原则②洞⼝不宜设在垭⼝沟⾕的中⼼或沟底低洼处③洞⼝应避开不良地质地段④当隧道线路通过岩壁陡⽴，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原⽣地表，以保持⼭体的天然平衡。

⑤减少洞⼝路埑段长度，延长隧道，提前进洞。

⑥洞⼝线路宜与等⾼线正交。

⑦当线路位于有可能被⽔淹没的河滩或⽔库回⽔影响范围以内时，隧道洞⼝标⾼应⾼出洪⽔位加波浪⾼度，以防洪⽔灌⼊隧道。

⑧为了确保洞⼝的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过⾼。

⑨当洞⼝附近遇有⽔沟或⽔渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以排泄⽔流。

⑩当洞⼝地势开阔，有利于施⼯场地地布置时，可利⽤弃渣有计划、有⽬的地改造洞⼝场地，以便布置运输便道、材料堆放场、⽣产设施⽤地及⽣产、⽣活⽤房等。