覆盖准则在挪威使用时,常采用1.05~1.1的安全系数。这是因为挪威的地质条件一般较好,绝大部分为花岗岩或片麻岩,只有20%多一点是云母片岩、片岩、千枚岩等稍差的石头。但是,在我国较差的岩石所占比例比20%高得多,我们在不衬砌隧洞的设计中所积累的经验还不多,为了慎重起见,笔者建议我国目前在利用覆盖准则时安全系数不妨用得稍大一些,例如采用1.2~1.3。
在挪威采用覆盖准则时,覆盖厚度从地表算起,而并不考虑地表附近岩石风化层的厚度,原因是挪威地表风化岩层很薄,它在几万年前整个大地全是为冰层覆盖的,现在地表的风化层只是近若干万年前冰盖消融后形成的,年代不长,一般风化厚度只有3~5m。所以不仔细考虑,关系不大。但是在我国许多地区,地层很古老,风化层很深,少则全风化、强风化可达20~30m,多则上百米。这些风化岩石,其容重虽然减少不多,但没什么承载能力。为安全计,笔者建议覆盖层的顶面从全强风化的下界面算起,使得不衬砌隧洞上面及侧面有足够厚的微新岩石及弱风化岩石,从密实性抗渗透性上都有较好的保证。
另外,1984年挪威科技大学NTNU地质教研组E.Broch教授在参与了哥伦比亚Chiver工程的咨询工作后发现,如果压力管道位于一道突出的山梁下面时,由于山梁两侧有深沟切割,地应力释放较多,因此最好把突出的地形加以修改,把等高线取直一些,然后再按山梁削去后的地面线来计算覆盖厚度。
根据覆盖准则,根据隧洞沿线各个断面处的内水压力,结合地形在平面上大致定出洞线位置。定线的控制点多半在线路的跨沟处,因为这个地方的覆盖是最薄的。起始点是进水口,这可以先定下来,终点是在厂房,这也可以事先大致定下来。
平面上初步确定之后,再考虑施工支洞的布置。若用钻爆法施工,每个工作面的长度不宜超过2km,其中包括施工支洞的长度。为了布置施工支洞,可能会调整一下洞线的平面布置,以便某些施工支洞不至于太长。(www.xing528.com)
由于考虑到施工及检修时排水的方便,洞线在纵坡布置上可能也要作一些变动。在向上游开挖的洞段,纵坡可以大一些。在向下游开挖的洞段必要时纵坡可以小一些,甚至局部做成平段。支洞则做成倾向洞口的坡度,因此支洞口将略低于主洞相应地段的洞底高程。隧洞纵坡一般对于无轨运输可陡到5%~6%,局部地段可以陡到10%~12%。对于有轨运输,一般不要陡于2‰。对于一坡到底的引水道,通常是用无轨运输,不能用有轨运输。
洞线上应尽量避免采用斜井、竖井,否则对施工、检修都将带来不便。
根据上述原则,结合具体工程的要求,可以反复调整布置,最后定出比较满意的线路。
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