隧道围岩分级及围岩压力计算过程案例综述
1.1围岩分级
通过综合定性和定量分析，划分隧道Ⅲ级围岩约占22%,IV级围岩约占31%,V级围岩约占47%。具体围岩划分指标及围岩特征可见下表1.1。
表1.1围岩划分指标及围岩特征表
围岩级别
分布地段
长度/m
围岩特征
III
K4+900~K4+97
0
70
中风化花岗片麻岩：麻灰色，花岗变晶结构，片
麻状构造，局部裂隙较发育，结合好，岩芯较完
整-完整，局部较破碎，采芯率85%。
IV
K4+830~K4+90
100
中风化花岗片麻岩：麻灰色，花岗变晶结构，片
0、K4+970~K5+000
麻状构造，裂隙较发育，结合一般，岩芯较破碎，
局部较完整，采芯率80%。
V
K4+760~K4+83
0、K5+000~K5+080
150
强风化花岗片麻岩：黄灰色，花岗变晶结构，片
麻状构造，裂隙发育，岩芯破碎，采芯率80%、
全风化花岗片麻岩：灰黄色，极易崩解呈土砂状，
松散结构。
1.2隧道各路段埋深确定
隧道断面参数可按下式计算：
隧道高度H=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量.
隧道(单洞)跨度B=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量计算得到隧道各级围岩参数如下表1.2和表1.3:
表1.2各级围岩隧道参数及计算高度表
围岩等级
内轮廓线高度/m
衬砌厚度/m
预留变形量/m
隧道高度H/m
Ⅲ
7.05
0.55
0.06
7.66
IV
8.67
1.36
0.08
10.11
V
8.67
1.5
0.12
10.29
表1.3各级围岩隧道参数及计算宽度表
围岩等级
内轮廓线宽度/m
衬砌厚度/m
预留变形量/m
隧道宽度B/m
IⅡ10.90.950.0611.91
IV10.91.130.0812.11
V10.91.250.1212.27各级围岩物理力学参数见下表1.4。
表1.4各级围岩的力学性能指标
力学指标
围岩等级
Ⅲ
IV
V
重度(kN/m3)
2325
20～23
17-20
弹性抗力系数K(MPa/m)
500
200
100
1200
500
200
变形模量E(GPa)
6~20.0
1.3~6.
0
1~2
泊松比μ
0.25~0
0.3~0.
0.35~0
.3
35
.45
计算内摩擦角φ
60~70
50~60
40~50
(°)
容许承载力σ。
2600
1500
1500
(kPa)
3000
2000
3500
饱和抗压强度Rb(MPa)
35.0~6
12.0~2
50.0~8
0.0
0.0
0.0
圬工/围岩摩擦系数f
0.55
0.45
0.60
根据隧道纵断面图，可以得到隧道各路段的最大及最小埋设深度，隧道的埋设深度取二者的平均值来计算：
表1.5隧道各路段埋深表
桩号
围岩等级最小埋深/m最大埋深/m
K4+760~K4+830
V
-12.065
29.755
K4+830~K4+900
IV
29.865
58.995
K4+900~K4+970
I
50.915
78.84
K4+970~K5+000
IV
23.735
49.145
K5+000~K5+080
V
-8.259
23.625
隧道埋深可以按照深埋、浅埋的经验公式区分：
H=(2～2.5)h
式中：H,——深浅埋隧道分界深度；
h—一荷载等效高度。
(1.1)
在矿山法施工的条件下，IV~V
级围岩取：
Hp=2.5h
(1.2)
I~II级围岩取：
Hp=2h
(1.3)
等效高度计算
隧道在实际开挖中，一般会出现超挖，因此在计算围岩压力时，在实际隧道跨和隧道高度的基础上加上超挖量，以下计算均取超挖量为0.1m。因为隧道宽度B5m,则围岩增减量i取0.1。
(1)一般隧道塌落拱等效高度计算荷载等效高度按下式计算：
(1.4)y——围岩容重，kN/m3;
q——深埋隧道竖向均布压力，kN/m2。
深埋隧道竖向均布压力按下式计算：
q=0.45×2?-1×γ@(1.5)
s——围岩级别；
@=1+i(B-5)—一宽度影响系数；
B——隧道宽度/m;
i——以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率，B5m,取0.2;B5m,取0.1。
则等效高度也可以通过