第四章地下工程的利用形態(tài),地下工程的基礎(chǔ)技術(shù),地下工程的基礎(chǔ)技術(shù),規(guī)劃和調(diào)查技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)施工技術(shù)地下空間的環(huán)境條件防災(zāi)和安全技術(shù)建筑景觀設(shè)計(jì)維修養(yǎng)護(hù)管理技術(shù),第一節(jié)規(guī)劃和調(diào)查技術(shù),地下工程的規(guī)劃技術(shù)與地面工程的規(guī)劃和調(diào)查沒(méi)有什么差別.地下工程的調(diào)查主要是環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)調(diào)查。,一、規(guī)劃技術(shù)（一）地下設(shè)施規(guī)劃的特征地下空間利用規(guī)劃的特點(diǎn)有：公共利用性：土木設(shè)施共有的，與個(gè)人及集團(tuán)生活的便利等相聯(lián)系。不同的群體會(huì)有不同的要求，在矛盾中尋找和諧、最優(yōu)設(shè)計(jì)方案！,一、規(guī)劃技術(shù)（一）地下設(shè)施規(guī)劃的特征地下空間利用規(guī)劃的特點(diǎn)有：空間固定性：土木設(shè)施共有的，意味著巨額投資，及物理上的壽命長(zhǎng)。在時(shí)間、空間上影響深遠(yuǎn)，難于改變或取替；空間閉鎖性：地下工程所特有的，充分地考慮其安全性是極為重要的。安全隱患，導(dǎo)致極大安全事故,（二）規(guī)劃的構(gòu)成規(guī)劃的構(gòu)成要素有：“主體、對(duì)象、目的、手段”四個(gè)靜態(tài)要素和一個(gè)動(dòng)態(tài)要素“構(gòu)成”。規(guī)劃包含兩層含義：一是形成一個(gè)怎樣的規(guī)劃：即規(guī)劃應(yīng)達(dá)到怎樣的目的、要求二是進(jìn)行規(guī)劃的過(guò)程，形成方案-初步設(shè)計(jì)-施工設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)營(yíng)管理-工程廢棄。,規(guī)劃的形成階段構(gòu)思：基本構(gòu)思基本規(guī)劃：總體規(guī)劃整體規(guī)劃：五年、十年實(shí)施規(guī)劃：五年實(shí)施規(guī)劃管理規(guī)劃：變更、改正,規(guī)劃的思考過(guò)程,（三）規(guī)劃中的調(diào)查1、規(guī)劃階段中的調(diào)查目的為了編制規(guī)劃的方針、決定方法提供依據(jù)；為了獲得對(duì)正確判斷有用的情報(bào)資料；是要正確地認(rèn)識(shí)規(guī)劃所涉及的環(huán)境，并預(yù)測(cè)對(duì)規(guī)劃的影響等。,（三）規(guī)劃中的調(diào)查2、調(diào)查的內(nèi)容自然環(huán)境的調(diào)查環(huán)境影響、氣候、地下水、地質(zhì)規(guī)模相當(dāng)大經(jīng)濟(jì)條件的調(diào)查GDP（GrossDomesticProduct）、經(jīng)濟(jì)影響社會(huì)條件的調(diào)查人口動(dòng)態(tài)、居民意識(shí)、工程利用狀態(tài)、就業(yè)者動(dòng)態(tài)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),（四）、規(guī)劃的評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)的目的：是提供用于解釋、判斷規(guī)劃方案優(yōu)劣的數(shù)據(jù)，以便選擇最優(yōu)方案評(píng)價(jià)方法：不同項(xiàng)目不同指標(biāo)，從而確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)：技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn)和社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)基準(zhǔn)相互關(guān)聯(lián)，應(yīng)綜合考慮；以上基準(zhǔn)評(píng)價(jià)難度依次上升,技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn),性能與費(fèi)用之比的極值決定隨技術(shù)革新、社會(huì)需求變動(dòng)需要同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)變動(dòng)的預(yù)測(cè)和社會(huì)變動(dòng)的預(yù)測(cè),經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn),以營(yíng)利為目的：私人利用、狹義的原則，以經(jīng)濟(jì)核算為中心為國(guó)家和地區(qū)服務(wù)的公共設(shè)施，成本有可能變?yōu)榇螢橐蛩?社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn),評(píng)價(jià)依社會(huì)要求而達(dá)到某一水準(zhǔn)的價(jià)值保證居民有完善、健康、舒適、有效率的生活是最低條件隨時(shí)間變化，工程壽命長(zhǎng)的對(duì)象應(yīng)考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的變動(dòng),（四）、規(guī)劃的評(píng)價(jià)各評(píng)價(jià)基準(zhǔn)相互關(guān)聯(lián)，應(yīng)綜合考慮；技術(shù)價(jià)值基準(zhǔn)-經(jīng)濟(jì)價(jià)值基準(zhǔn)-社會(huì)價(jià)值基準(zhǔn)以上基準(zhǔn)評(píng)價(jià)難度依次上升,（五）、城市地下空間利用規(guī)劃的編制原則和方法,二、調(diào)查技術(shù)（一）、概述地層的調(diào)查流程，一般分為下述幾個(gè)階段。規(guī)劃階段的調(diào)查（概略調(diào)查）；主要以收集地形、地質(zhì)資料，判讀航空照片，進(jìn)行地表勘察為主。必要時(shí)還可進(jìn)行彈性波測(cè)定和少數(shù)的鉆孔調(diào)查。設(shè)計(jì)階段的調(diào)查（精密調(diào)查）；使用機(jī)具進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，獲取力學(xué)性能參數(shù)施工階段的調(diào)查（施工中調(diào)查）；巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀察。維修、管理階段的調(diào)查（施工后的調(diào)查）。主要實(shí)施巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀測(cè)，結(jié)構(gòu)的安全性和損傷。,二、調(diào)查技術(shù)（二）、現(xiàn)狀地層分為土體和巖體兩大類，其調(diào)查是為了收集從規(guī)劃到設(shè)計(jì)、施工、維修管理各階段所需的情報(bào)P121,表4.4-4.6,（三）、鐵路隧道調(diào)查,1、調(diào)查目的：隧道位置、工期、工程費(fèi)用、施工方法，運(yùn)營(yíng)和維修提供基礎(chǔ)資料2、調(diào)查內(nèi)容：自然概況：地形、地貌特征；地質(zhì)條件：工程地質(zhì)特征和水文地質(zhì)特征；影響隧道洞口安全或洞身穩(wěn)定的不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象,判明其對(duì)隧道影響程度；有害氣體和礦體：應(yīng)查明其分布范圍、成份和含量；地震：查明基本烈度等級(jí)；氣象資料：氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速以及雨量、雪量、寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的凍結(jié)深度等；施工條件：建筑材料、水電可資供應(yīng)情況，交通運(yùn)輸現(xiàn)狀，施工場(chǎng)地及棄碴條件等。,3、調(diào)查重點(diǎn)：地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和維修管理階段的地質(zhì)調(diào)查。（1）規(guī)劃階段調(diào)查：地質(zhì)圖（1/500001/10000）手段：地質(zhì)踏勘地質(zhì)踏勘根據(jù)露頭的情況獲取地質(zhì)學(xué)情報(bào)和土木工程地質(zhì)。土木工程地質(zhì)：巖石的軟硬、裂隙狀態(tài)、風(fēng)化程度、變質(zhì)程度、破碎程度。地質(zhì)學(xué)情報(bào)：巖質(zhì)、層理走向、傾斜、斷層、褶皺構(gòu)造等,3、調(diào)查重點(diǎn)：地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段和維修管理階段的地質(zhì)調(diào)查。（2）設(shè)計(jì)階段調(diào)查：圍巖的物性指標(biāo)，手段：精密地質(zhì)調(diào)查、彈性波勘探、鉆孔調(diào)查彈性波勘探調(diào)查地下結(jié)構(gòu)和物性（圍巖的級(jí)別）。彈性波速度與地層的物理強(qiáng)度成正比分析地下構(gòu)造，地層的固結(jié)度、裂隙程度、風(fēng)化程度、變質(zhì)程度分主測(cè)線和副測(cè)線（洞口附近或預(yù)計(jì)有斷層、破碎帶地區(qū)，與主測(cè)平行或斜交）鉆孔調(diào)查采集巖心觀察，物理實(shí)驗(yàn)和化學(xué)試驗(yàn)和鉆進(jìn)記錄分析。（巖體的物理力學(xué)指標(biāo)）強(qiáng)度、硬度、礦物組成，含水狀態(tài)，空隙率等，每一地點(diǎn)做23個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)。,（3）施工階段調(diào)查：手段：開(kāi)挖工作面直接觀察，或利用超前鉆孔、輔助導(dǎo)坑、試驗(yàn)坑道方法進(jìn)行；根據(jù)對(duì)圍巖性質(zhì)的直接觀察和量測(cè)、試驗(yàn)結(jié)果、核定巖層構(gòu)造、巖性、地下水等情況；及時(shí)預(yù)測(cè)和解決施工中遇到的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題；為驗(yàn)證或修改設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（4）維修管理階段調(diào)查主要實(shí)施巖體和地下水位、水質(zhì)等變化的長(zhǎng)期觀測(cè)。結(jié)構(gòu)的安全性和損傷,4、鐵路隧道圍巖分級(jí)（1）基本概念1）圍巖地殼中受開(kāi)挖影響的巖體。范圍：從力學(xué)角度分析，圍巖邊界應(yīng)劃在因開(kāi)挖應(yīng)力變化可以忽略不記的地方。從變形角度分析，圍巖邊界上因開(kāi)挖而產(chǎn)生的位移為零的地方。經(jīng)驗(yàn)上，圍巖邊界在橫斷面上約為6-10倍洞徑。2）隧道圍巖分級(jí)隧道圍巖分級(jí)（隧道圍巖穩(wěn)定性分級(jí)）：根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)主要指標(biāo)將無(wú)限的巖體序列劃分為具有不同穩(wěn)定程度的有限個(gè)類別。（2）、影響圍巖穩(wěn)定性的因素地質(zhì)因素：巖體結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合、巖石的力學(xué)性質(zhì)、圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)、地下水狀況人為因素：如隧道的形狀、跨度、施工方法、隧道軸線與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系等等。分級(jí)的本身則主要從地質(zhì)因素考慮。,（3）、圍巖分級(jí)的指標(biāo)作為隧道圍巖分級(jí)的指標(biāo)，大體上有以下幾種：?jiǎn)我坏膸r性指標(biāo)單一的綜合巖性指標(biāo)多因素定性和定量的指標(biāo)相結(jié)合多因素組合的復(fù)合指標(biāo)（4）、鐵路隧道圍巖分級(jí)分級(jí)思路：鐵道隧道圍巖分級(jí)方法是根據(jù)地質(zhì)勘察資料，對(duì)巖石堅(jiān)硬程度和圍巖完整程度兩個(gè)因素應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。在此基礎(chǔ)上確定圍巖的基本分級(jí)，再結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，考慮地下水和初始地應(yīng)力的狀態(tài)等因素進(jìn)行修正。1）圍巖的基本質(zhì)量分級(jí),a巖石堅(jiān)硬程度,b.巖體的完整程度,圍巖基本分級(jí),2）圍巖基本分級(jí)的修正a地下水狀態(tài)對(duì)圍巖基本分級(jí)的修正,b圍巖初始應(yīng)力狀態(tài)對(duì)圍巖基本分級(jí)的修正,圍巖巖體為較破碎的極硬巖、較完整的硬巖時(shí)，定為級(jí)，圍巖巖體為完整的較軟巖、較完整的軟硬互層時(shí)，定為級(jí)；圍巖巖體為破碎的極硬巖、較破碎及破碎的硬巖時(shí)，定為級(jí)，圍巖巖體為完整的較完整軟巖、較完整及較破碎的較軟巖時(shí)，定為級(jí)。,（四）、地下埋設(shè)物調(diào)查調(diào)查包括以下內(nèi)容：地上結(jié)構(gòu)物供給設(shè)施和通信電纜井和古井文物和古跡臨時(shí)工程遺跡（五）、環(huán)境保護(hù)調(diào)查噪聲和振動(dòng)地層變異地下水和有害氣體藥液壓漿施工廢棄物(六)、調(diào)查結(jié)果整理勘測(cè)結(jié)果是工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等的重要資料，故應(yīng)有效地利用并整理。地質(zhì)學(xué)、工程學(xué)地質(zhì)平面圖及地質(zhì)縱剖面圖：其比例尺通常為1/10001/5000，洞口附近及坑道采用1/1001/500較好。各種試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析,第二節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù),一、概述所謂設(shè)計(jì)就是為了最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的構(gòu)思，而進(jìn)行的耐久性、安全性、使用性、經(jīng)濟(jì)性的研究，具體地決定實(shí)施的形態(tài)、尺寸、使用材料、施工方法等的行為。安全性設(shè)計(jì)技術(shù):指地下設(shè)施的設(shè)計(jì)，是保證在使用期內(nèi)對(duì)預(yù)測(cè)的外因是安全可靠的?；A(chǔ)資料分析方法分析結(jié)果判定結(jié)果可靠性使用性設(shè)計(jì)技術(shù):指地下設(shè)施的的設(shè)計(jì)是按其使用性為目的進(jìn)行的，一般決定于設(shè)施的功能外，還牽涉到社會(huì)的各個(gè)方面。經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)技術(shù):各項(xiàng)費(fèi)用總和來(lái)判斷的。使之為最小值就是最優(yōu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)建設(shè)費(fèi)作為判斷基準(zhǔn)。在這種評(píng)價(jià)中，也有采用概率方法對(duì)危險(xiǎn)補(bǔ)償費(fèi)加以計(jì)算或?qū)κ孢m、美觀等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的。,二、地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程與解析技術(shù),1地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程特點(diǎn)：邊設(shè)計(jì)邊施工，在實(shí)際施工過(guò)程中觀測(cè)其動(dòng)態(tài)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果的分析，修正施工方法的設(shè)計(jì)流程，就成為地下結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的主要手段。流程：概略設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)：規(guī)劃及調(diào)查、結(jié)構(gòu)要求的功能（安全、適用、經(jīng)濟(jì)）達(dá)到要求：方案選擇，材料、形狀、尺寸、施工方法的確定和各費(fèi)用的計(jì)算（建設(shè)、維修、危險(xiǎn)補(bǔ)償），編制設(shè)計(jì)圖。詳細(xì)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)：施工調(diào)查，概略設(shè)計(jì)達(dá)到要求：修正設(shè)計(jì)，方案選擇，材料、形狀、尺寸、施工方法的修正和各費(fèi)用的計(jì)算（建設(shè)、維修、危險(xiǎn)補(bǔ)償），編制設(shè)計(jì)圖。經(jīng)濟(jì)性研究，編制設(shè)計(jì)圖,2地下工程的解析技術(shù)結(jié)構(gòu)解析技術(shù)：研究空洞本身的力學(xué)穩(wěn)定性。地下水解析技術(shù)：安全修建結(jié)構(gòu)物并長(zhǎng)期保持結(jié)構(gòu)的功能。地下洞室抗震解析技術(shù)：地下結(jié)構(gòu)物的抗震性能都比較好。熱解析技術(shù)：了解結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力和作用在結(jié)構(gòu)上的凍結(jié)土壓。環(huán)境影響解析技術(shù)：環(huán)境的影響。環(huán)境影響的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)以及對(duì)策等。三、地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法地下結(jié)構(gòu)：泛指在地下修筑的各種結(jié)構(gòu)物。地下結(jié)構(gòu)是由周邊圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩者組成共同的并相互作用的結(jié)構(gòu)體系，即地下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊圍巖；圍巖既是地下結(jié)構(gòu)承載的主體，又是造成荷載的主要來(lái)源；支護(hù)僅用來(lái)約束地層，不使它產(chǎn)生過(guò)大變形而破壞坍塌。1.地下結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型,1.地下結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型,目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下四種設(shè)計(jì)模型：以參照過(guò)去隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了工程類比為主的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法；以現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為主的實(shí)用設(shè)計(jì)方法；作用反作用模型，即荷載結(jié)構(gòu)模型；連續(xù)介質(zhì)模型；2.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法荷載結(jié)構(gòu)模型概念：它將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開(kāi)來(lái)考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來(lái)源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承。在這類模型中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過(guò)彈性支承對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來(lái)體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時(shí)間接地考慮。適用條件：主要適用于圍巖因過(guò)分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況。只要在施工過(guò)程中不能使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖保持緊密接觸，有效地制止周圍巖體變形和松弛而產(chǎn)生松動(dòng)壓力，隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該按荷載結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)算。適用位置：淺埋的土質(zhì)地下結(jié)構(gòu)、隧道的洞口段、以及采用明挖法修筑的地下結(jié)構(gòu)等。關(guān)鍵問(wèn)題，主動(dòng)荷載（圍巖所產(chǎn)生的松動(dòng)壓力），被動(dòng)荷載（彈性抗力）。,（1）、荷載結(jié)構(gòu)模分類荷載結(jié)構(gòu)模型雖然都是承受巖體松動(dòng)、崩塌而產(chǎn)生的豎向和側(cè)向主動(dòng)壓力為主要特征，但對(duì)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的處理上卻有幾種不同的做法：主動(dòng)荷載模型（圖412a）；主動(dòng)荷載加圍巖彈性約束的模型（圖412b）；實(shí)地量測(cè)荷載代替主動(dòng)荷載的（圖412a）類模型的亞型（圖412c）；（2）主動(dòng)荷載模型松動(dòng)圍巖壓力的計(jì)算。,（2）主動(dòng)荷載模型松動(dòng)圍巖壓力的計(jì)算1）圍巖松動(dòng)壓力的形成坑道開(kāi)挖后的成拱作用：a坑道開(kāi)挖后，應(yīng)力重分布過(guò)程中，頂板開(kāi)始沉陷，并出現(xiàn)拉斷裂紋。b頂板中間部分的裂紋發(fā)展并張開(kāi)，石塊變松動(dòng)、掉落，支護(hù)壓力急劇增加。c頂板向上繼續(xù)坍落，石塊與圍巖母體分離，其界面多為拱形。此時(shí)垂直壓力穩(wěn)定在一定的數(shù)值內(nèi)，但側(cè)向壓力增加，即地層中原始應(yīng)力沿兩側(cè)傳遞。d頂板停止塌落，垂直壓力和側(cè)向壓力都趨于穩(wěn)定。,自然拱（塌落拱）：將坑道上方所形成的相對(duì)穩(wěn)定的拱形范圍，稱為自然拱，其過(guò)程也稱為“成拱作用”。圍巖壓力：坑道開(kāi)挖后，欲松動(dòng)變形的巖體作用在襯砌支護(hù)上的壓力。影響因素：圍巖地質(zhì)條件，支護(hù)架設(shè)時(shí)間、剛度、接觸狀態(tài)，坑道形狀與尺寸，坑道埋深，施工因素。2)確定圍巖松動(dòng)壓力的方法現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量法；理論公式計(jì)算法；統(tǒng)計(jì)法。a深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力的計(jì)算方法統(tǒng)計(jì)法我國(guó)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的方法,豎向均布（壓力）作用：式中豎向圍巖壓力，KPa；圍巖容重，KN/m3；計(jì)算圍巖高度,m；當(dāng)為單線鐵路隧道時(shí)：當(dāng)為雙線及以上隧道時(shí)：其中S圍巖級(jí)別的等級(jí)，如級(jí)巖，即S=2。開(kāi)挖寬度影響系數(shù),以B=5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)圍巖壓力的增減率,當(dāng)B5m，取i=0.1。,水平勻布?jí)毫κ褂脳l件：采用鉆爆法施工的深埋隧道；且H/B<1.7的范圍內(nèi)（H為坑道的高度，B為坑道寬度）沒(méi)有顯著偏壓力及膨脹性壓力的圍巖。例隧道穿經(jīng)級(jí)圍巖，其開(kāi)挖尺寸凈寬7.40m，凈高8.80m，圍巖天然容重，試確定其圍巖松動(dòng)壓力。若開(kāi)挖跨度為14.8m，試確定其圍巖松動(dòng)壓力。,解答,普氏理論巖體的堅(jiān)固性系數(shù)（又叫似摩擦系數(shù)）的概念：式中、巖體的似摩擦角和內(nèi)磨擦角；,天然拱高度的計(jì)算：圍巖豎向的勻布松動(dòng)壓力，則為：圍巖水平的勻布松動(dòng)壓力按郎金公式計(jì)算：,b淺埋隧道圍巖壓力的確定方法深淺埋隧道的判別原則由埋深經(jīng)驗(yàn)判定：由埋深與天然拱高度關(guān)系確定：深淺埋隧道的分界深度：判定：埋深,考慮兩側(cè)巖體挾持作用時(shí)的計(jì)算方法滑動(dòng)巖體的重力=滑面上的阻力+支護(hù)結(jié)構(gòu)的反作用力（圍巖松動(dòng)壓力）圍巖的松動(dòng)壓力=滑動(dòng)巖體重力滑面上的阻力,地面水平時(shí)的豎向均布?jí)毫Γ菏街校?全自重型的計(jì)算方法,（3）被動(dòng)荷載彈性抗力定義：彈性抗力:視圍巖為彈性體，襯砌在主動(dòng)荷載作用下，產(chǎn)生朝向圍巖方向的變形而擠壓圍巖引起圍巖的反作用力。性質(zhì)：反映圍巖對(duì)地下結(jié)構(gòu)變形的約束能力，圍巖穩(wěn)定性越強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束能力越大；彈性抗力的大小和分布形態(tài)取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關(guān)，所以彈性抗力是主動(dòng)荷載與被動(dòng)荷載共同作用的結(jié)果。計(jì)算：按溫克爾局部變形理論：相當(dāng)于把圍巖簡(jiǎn)化成一系列彼此獨(dú)立的彈簧，某一彈簧受到壓縮時(shí)所產(chǎn)生的反作用力只與該彈簧有關(guān)，而與其它彈簧不相干.即僅與該處的變形成正比。,3.巖石力學(xué)的計(jì)算方法基本概念：將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，模型中圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來(lái)約束和限制圍巖的變形。特點(diǎn)：符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平，在圍巖結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀，圍巖和支護(hù)材料的非線性特性，開(kāi)挖面空間效應(yīng)所形成的三維狀態(tài)，以及地質(zhì)中不連續(xù)面、施工過(guò)程等。數(shù)值方法，主要是有限單元法。關(guān)鍵問(wèn)題：如何確定圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)，以及表示材料非線性特性的各種參數(shù)及其變化情況。4.以圍巖分級(jí)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法5.情報(bào)化設(shè)計(jì)方法,四、鐵路隧道的設(shè)計(jì)方法1、鐵路隧道的設(shè)計(jì)方法基本上是采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，按結(jié)構(gòu)荷載模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。2、設(shè)計(jì)步驟：3、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型：（1）錨噴襯砌：噴混凝土襯砌、錨桿噴混凝土襯砌、鋼筋網(wǎng)、錨桿噴混凝土襯砌。（2）復(fù)合式襯砌：由內(nèi)外層復(fù)合而成，外層為初期支護(hù)，宜采用錨噴支護(hù)，即由錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單一或組合而成；內(nèi)層為二次襯砌，一般采用模筑混凝土。,五、應(yīng)力設(shè)計(jì)與耐久性設(shè)計(jì)1簡(jiǎn)述耐久性設(shè)計(jì)的流程采用耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：綜合考慮材料、設(shè)計(jì)、施工的因素，應(yīng)適用土木和建筑；具有定量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；耐久性設(shè)計(jì)時(shí)間；視結(jié)構(gòu)物的重要度、規(guī)模、特性等，應(yīng)能改變擬達(dá)到耐久性水準(zhǔn)；2劣化所謂劣化，就是材料初期具有質(zhì)量或性能，因物理的或化學(xué)的因素，隨時(shí)間而逐漸降低的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)耐用期限設(shè)計(jì)耐用期限應(yīng)考慮項(xiàng)目如下：結(jié)構(gòu)物的規(guī)模、種類、重要度；使用期限；維修管理水平；維修加固，構(gòu)件交換的難易程度；經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)物的耐用期限一般分為13級(jí)，分別為100年，65年和30年。通常的構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)物，一般取65年，耐用年數(shù)短的結(jié)構(gòu)物取30年，要求耐久性高的結(jié)構(gòu)物，可取100年。4結(jié)構(gòu)物的基本規(guī)格基本規(guī)格指在一般環(huán)境條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物為確保最小限度的耐久性所需的材料、設(shè)計(jì)和施工的規(guī)格?；疽?guī)格也就是對(duì)耐久性有重要影響的項(xiàng)目的最小限度的要求規(guī)格。,5設(shè)計(jì)和施工的基本原則控制開(kāi)裂寬度因施工中及使用中的作用荷載引起的開(kāi)裂，其開(kāi)裂寬度及混凝土的溫差開(kāi)裂指數(shù)應(yīng)滿足規(guī)定的容許值。環(huán)境系數(shù)：與碳化有關(guān)的環(huán)境系數(shù)E質(zhì)量系數(shù)：與材料和配比、設(shè)計(jì)、施工有關(guān)的質(zhì)量系數(shù)等效保護(hù)層的計(jì)算,