隧道工程作业3
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1第四章 作业
1. 影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素
是哪几种？我国公路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育，R
b
＝26MPa，试问这是属于哪一级围岩？
2. 某公路隧道进口30米处围岩是IV级，容重25kN/m3
，开挖断面宽度12米，
净高为
8
m，隧道上覆岩体厚度8米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？
3. Ⅲ级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重γ＝22KN/m3
，计算内摩擦角φ＝
320
，隧道宽6m，高8m。试按浅埋隧道确定围岩压力。
4. 某隧道埋深为30m，围岩为Ⅴ级，净宽为12m，净高为10m，围岩天然容重20KN/m3
，
试计算该隧道围岩压力。
5. 沙性土质隧道，埋深h=40m，围岩容重γ＝20KN/m3
，内摩擦角φ＝280
，隧道宽6m，
高8m，试确定围岩压力。
6. 某隧道内空净宽6.4m，净高8m，Ⅳ级围岩。已知：围岩容重γ＝20KN/m3
，围岩似
摩擦角φ＝530
，摩擦角θ＝300
，试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。
7.一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m，围岩岩石容重γ＝23KN/m3
，内摩檫角
φ＝360
，岩石抗压强度R
b =8Mpa，隧道宽6m，高8m，使用泰沙基理论和普氏理论确
定围岩压力。
8. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50m，围岩容重γ＝24KN/m3
，φ＝360
，岩
体抗压强度R
b=12Mpa，隧道宽6m，高8m，试确定围岩压力。
2答案：
1. 影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素
是哪几种？我国公路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育，R
b
＝26MPa，试问这是属于哪一级围岩？
解：影响围岩稳定性的主要因素：①地质因素；②人为因素
围岩分级主要考虑：地质因素
围岩分级的基本要素：4种
①岩性要素――强度、变形性质等（力学性质）；
②地质构造要素―指围岩的完整性状态；
③地下水要素――地下水对围岩的软化作用；
④地应力要素――初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。
我国公路隧道围岩分级主要考虑因素有4种：
①岩体的结构特征与完整性状态；②岩石强度；③地下水；④初始地应力
这是Ⅳ级围岩，软岩。
2. 某公路隧道进口30米处围岩是IV级，容重25kN/m3
，开挖断面宽度12米，
净高为
8
m，隧道上覆岩体厚度8米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？
解：7.1)512(1.01=−+=ω
1537.125845.0245.014
=×××=×××=−
ωγqKpa
mq
h
q12.6
25153
===
γ
mhH
qq）（）3.15~24.1212.65.2~2()5.2~2(=×==
<30m
属于深埋隧道。
3. Ⅲ级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重γ＝22KN/m3
，计算内摩擦角φ＝
320
，隧道宽6m，高8m。试按浅埋隧道确定围岩压力。
解：1.1)56(1.01=−+=ω
56.431.122445.0245.013=×××=×××=−ωγqKpa
mq
h
q0.2
2256.43
===
γ
mhH
qq）（）5~425.2~2()5.2~2(=×==
属于深埋隧道。 356.431.122445.0245.013
=×××=×××=−
ωγq
Kpa
qe15.0=
=6.5 Kpa
4. 某隧道埋深为30m，围岩为Ⅴ级，净宽为12m，净高为10m，围岩天然容重20KN/m3
，
试计算该隧道围岩压力。
解：7.1)512(1.01=−+=ω
8.2447.1201645.0245.015
=×××=×××=−
ωγqKpa
mq
h
q24.12
208.244
===
γ
mhH
qq）（）6.30~5.2424.125.2~2()5.2~2(=×==
属于深埋隧道。
8.2447.1201645.0245.015=×××=×××=−ωγq Kpa
8.2445.0~3.05.0~3.0×==）（）（qe
=73.44~122.4 Kpa
5. 沙性土质隧道，埋深h=40m，围岩容重γ＝20KN/m3
，内摩擦角φ＝280
，隧道宽6m，
高8m，试确定围岩压力。
解：此时令侧压力系数1=λ，隧道顶部垂直压力：
−+=)
228
45tan(86
28tan400
0Pv=812KPa
水平压力：
)
228
45(tan8120
2
1−=e=294KPa
)
228
45(tan)820812(0
2
2−×+=e
=351 KPa
6. 某隧道内空净宽6.4m，净高8m，Ⅳ级围岩。已知：围岩容重γ＝20KN/m3
，围岩似
摩擦角φ＝530
，摩擦角θ＝300
，试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。
解：①求自然拱高度；②判断深浅埋分界；③分别按浅或深埋隧道求围岩压力。
结果(小数点后四舍五入)： 4 埋深3m时： q=128KPa， e=31KPa；
埋深7m时： q=60KPa， e=16KPa；
埋深15m时：q=84KPa，e=(13～25)KPa；
7.一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m，围岩岩石容重γ＝23KN/m3
，内摩擦角
φ＝360
，岩石抗压强度R
b =8Mpa，隧道宽6m，高8m，使用泰沙基理论和普氏理论确
定围岩压力。
解：
（1）泰沙基理论计算：
确定自然平衡拱的半跨：
mctgHctgaa08.7
23690
83
290000
1=+
+=+
+=ϕ
确定自然平衡拱的宽度：ma
b74.9
tan1
1==
ϕ
隧道的垂直压力为：12.134474.932322
1=×××==abpγ KPa
水平侧压力为：)
245(tan)2(
21
02
1ϕ
γ−+=hbe
=82.2 KPa
（2）普氏理论计算：
确定自然平衡拱的跨度：
mHBB
tt16.14)
236
45tan(826)
245tan(20
00
1=−×+=−+=ϕ
平衡拱高度为：
m
fb
h
kb85.8
10/82/16.14
===
隧道的垂直压力为：55.20385.823=×==hqγ
Kpa
水平压力 )
236
45(tan55.2030
02
1−=e
=52.94 Kpa
)
236
45(tan)82355.203(0
02
2−×+=e
=100.8 Kpa
8. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50m，围岩容重γ＝24KN/m3
，φ＝360
，岩
体抗压强度R
b=12Mpa，隧道宽6m，高8m，试确定围岩压力。
解：岩石坚固性系数fkp =12/10=1.2，压力拱高h为
−+=)
236
45(tan86
2.11
00
2h=6.73m 5隧道顶部垂直压力hqγ=
=24×6.73=162 Kpa
)
236
45(tan162
00
2
1−=e=42 Kpa
)
236
45(tan)824162(
00
2
2−×+=e
=92 Kpa
