深埋隧道围岩松动压力确定方法

目前，我国铁路隧道和公路隧道所采用的计算围岩均布压力的计算方法，是以工程类比法为基础，根据大量隧道坍方资料的统计分析拟定的。

单线、双线及多线铁路隧道按破坏阶段设计时及公路隧道垂直松动压力q可按下式计算：

式中hq——等效荷载高度值（m）。

S——围岩级别，如Ⅲ级围岩S=3，《公路隧道设计规范》规定有围岩BQ或[BQ]时，可以用[S]代替：

其中　[S]——围岩级别修正值（精确至小数点后一位），当BQ或[BQ]值大于800时，取800；

BQ上、[BQ]上——该围岩级别的岩体基本质量指标BQ和岩体修正质量指标[BQ]的上限值，按表6-2-1取值；

BQ下、[BQ]下——该围岩级别的岩体基本质量指标BQ和岩体修正质量指标[BQ]的下限值，按表6-2-1取值。

表6-2-1　岩体基本质量指标BQ和岩体修正质量指标[BQ]的上、下限值

γ——围岩的重度（kN/m3）。

ω——宽度影响系数：

其中　B——坑道宽度（m）；

i——每增加1 m时，围岩压力的增减率，以B=5 m为基准，铁路隧道规定当B＜5 m时取i=0.2，B＞5 m时取i=0.1；公路隧道按表6-2-2取值。

表6-2-2　围岩压力增减率i取值表

在上述产生垂直压力的同时，隧道也会有侧向压力出现，即围岩水平分布松动压力e，e按表6-2-3中的经验公式计算（一般取平均值）。(www.xing528.com)

表6-2-3　围岩水平均布松动压力

以上公式的适用条件为：

（1）深埋隧道。

（2）Ⅰ～Ⅵ级围岩。

（3）不产生显著的偏压力及膨胀压力的一般隧道。

（4）采用钻爆法施工为主的隧道。当采用掘进机、盾构、固结法等时，荷载值可适当减少；对于喷射混凝土、锚杆支护，因荷载性质有很大不同，不宜采用。

在确定了围岩压力的数值后，还要考虑压力的分布状态。我国隧道垂直围岩压力的一些量测资料表明，作用在支护结构上的荷载是很不均匀的。这是因为：在Ⅰ级及Ⅱ级围岩中，局部坍方是主要的；而在其他级别的围岩中，岩体破坏范围的大小和形状，受岩体结构、施工方法等因素的控制极不规则。根据统计资料，围岩垂直松动压力的分布图大概可概括为以下几种，如图6-2-4所示。用等效荷载，即非均布压力的总和应与均布压力的总和相等的方法来确定各荷载图形的高度值。另外，还应考虑围岩水平松动压力非均匀分布的情况。

图6-2-4　垂直松动压力的分布特征

上述压力分布图形只概括了一般情况，当地质、地形或其他原因可能产生特殊荷载时，围岩松动压力的大小和分布应根据实际情况分析确定。

在分析支护结构时，一般以垂直和水平的均布荷载图形为主，并用局部压力、偏压以及非均布的荷载图形进行校核，较好的围岩着重于局部压力校核。

【例6-2-1】某深埋隧道通过Ⅳ级围岩，开挖尺寸如图6-2-5所示。采矿山法施工，围岩天然容重γ=22 kN/m3，试确定围岩压力值。

【解】可采用q=γhq=0.45 ×2S-1γω计算垂直均布围岩压力。

因为Bt=9.9 m ＞5 m ，故i=0.1

则ω=1 +0.1×(9.9 -5)=1.49

所以q =0.45 ×2S-1×22 ×1.49 =118 kPa

水平均布围岩压力为

e=(0.15～0.3)q=(0.15～0.3)×118 =17.7～35.4 kPa