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5.1 隧道结构的设计模型一、计算理论（力学模型）发展历史1.刚性结构阶段2.弹性结构阶段3.连续介质阶段1.刚性结构阶段将地下结构视为刚性结构的压力线理论。
支护结构上的压力是其上覆岩层的重力，没有考虑围岩自身的承载能力。
2.弹性结构阶段地下结构开始按弹性连续拱形框架用超静定结构力学方法计算结构内力。
作用在结构上的压力：围岩坍落体积内松动岩体的重力——松动压力。
并考虑了地层对结构产生的弹性反力的约束作用。
对于围岩自身承载能力的认识有又分为两个阶段：（1）假定弹性反力阶段（2）弹性地基梁阶段20世纪初期，假定弹性反力的分布图形位置线为三角形或梯形1934年，按结构的变形曲线假定地层弹性反力的分布图形为月牙形局部变形弹性地基梁理论共同变形弹性地基梁理论3.连续介质阶段坑道开挖——向洞室内变形而释放的围岩压力——支护结构与围岩组成的地下结构体系共同承受。
这种反作用力和围岩的松动压力极不相同，它是支护结构与围岩共同变形过程中对支护结构施加的压力，称为形变压力。
二、国际隧道协会归纳的四种设计模型①以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比为主的经验设计法；②以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，例如以洞周位量测值为根据的收敛－约束法；③作用与反作用模型，即荷载—结构模型，例如弹性地基圆环计算和弹性地基框架计算等计算法；（结构力学模型）④连续介质模型，包括解析法和数值法。
数值计算法目前主要是有限单元法。
（岩体力学模型）常用计算模型图5-23 隧道计算模型1、结构力学模型2、岩体力学模型1、结构力学模型——松弛（动）荷载理论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。
它将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。
在这类模型中隧道支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接地考虑。
一、衬砌1衬砌形式整体式模筑混凝土衬砌—就地灌筑混凝土衬砌装配式衬砌—将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。
喷锚支护—喷射混凝土和加设锚杆、金属网和钢架共同支护复合式衬砌—外衬和内衬两层，所以也叫它为“双层衬砌”2衬砌的适用条件整体式模筑混凝土衬砌—对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌模板台车等装配式衬砌—拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。
目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中采用。
喷锚支护—喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段，适用于各种围岩地质条件，但是若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。
复合式衬砌—是一种较为合理的结构形式，适用于多种围岩地质条件，有其广阔的发展前途。
3衬砌的一般结构要求混凝土与钢筋混凝土隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15洞门用混凝土整体灌筑，其强度不应低于C20强度等级对于衬砌段不应低于C20，对于洞门不应低于C15片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。
当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。
选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。
石料和混凝土预制块石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。
石料的强度等级不应低于MU60，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。
混凝土预制块强度等级不应低于MU20。
喷射混凝土喷射混凝土的强度等级采用C20，所用的水泥应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥喷射钢纤维混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成，等效直径为0.3～0.5㎜的方形或圆形断面，长度宜为20～25㎜锚杆锚杆的杆体宜用20 MnSi钢筋，也可采用Q235钢筋；缝管式锚杆宜采用16 MnSi钢管，亦可采用Q235钢管；锚杆直径宜为18～22㎜，垫板可采用Q235钢板。
