
第 29 卷第 1 期 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2010年 2 月
Vol.29
No.1 Journal of Liaoning Technical University(Natural Science) Feb . 2010
收稿日期:2008-12-08
基金项目:安徽省交通投资集团科研基金资助项目(TJ2005L0110)
作者简介:朱正国 (1977-),男,安徽 枞阳人,博士,讲师,主要从事岩土工程与地下工程方面的研究。本文编校:曾繁慧
文章编号:1008-0562(2010)01-0075-04
偏压连拱隧道围岩压力及结构计算
朱正国,刘志春,孙明磊,陈明长
(石家庄铁道学院 土木工程分院, 河北 石家庄 050043)
摘 要:为了解决目前在设计中尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩载荷估计
偏差较大问题,应用岩柱理论求得塌落拱曲线方程,用作图法确定地形偏压临界覆土厚度,对偏压连拱隧道与非
偏压连拱隧道进行界定。在此基础上,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压载荷和被动不均匀载荷确定方法及地
形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数
的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用载荷结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考。
关鍵词:偏压连拱隧道;围岩压力;塌落拱;载荷结构模式;计算方法
中图分类号:O 343.1 文献标识码:A
Calculation of surrounding rock pressure and structure
of multi-arch tunnel under unsymmetrical pressure
ZHU Zhengguo,LIU Zhichun,SUN Minglei,CHEN Mingzhang
(School of Civil Engineering, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang 050043, China)
Abstract:Currently there is no surrounding rock pressure theory which meets multi-arch tunnel features. In
particularly, estimation error in rock load is still large under shallow and unsymmetrical pressure conditions. The
curve equation of slumping arch is derived using rock pillar theory. The critical overburden thickness under the
condition of unsymmetrical pressure terrain is established by graph method and used for boundary definition
between unsymmetrical pressure and symmetrical pressure tunnels. Based on the discussions above, a
determination method of active unsymmetrical load and passive uneven load for shallow unsymmetrical pressure
multi-arch tunnels and a calculation method for support structure of tunnels under the condition of unsymmetrical
pressure terrain are proposed. Also, the elastic resisting coefficient of shallow buried soil under the condition of
different slopes and rock classification is obtained, which provides reference for moderate unsymmetrical pressure
multi-arch tunnels with load-structure model.
Key words:multi-arch tunnel under unsymmetrical pressure;surrounding rock pressure;slumping arch;
load-structure model;calculation method
0 引 言
由于双连拱隧道的连拱结构,多分部开挖支护
的结构载荷转换过程多,围岩应力变化和围岩与结
构相互作用关系复杂,目前在设计、施工中仍然存
在一些问题
[1-9]
。例如,《铁路隧道设计规范》(TB
10003-2005)提出了偏压隧道外侧拱肩山体最大覆
盖厚度表(表 1),并规定了当地面倾斜时,隧道外
侧拱肩至地面的垂直距离等于或小于该表所列数
值时,应按偏压隧道设计,且在此规范的附录 B 中
给出偏压隧道衬砌作用(载荷)计算方法。而多车
道公路隧道,特别是连拱公路隧道,其跨度往往大
于铁路隧道,《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)
虽然也在此规范的附录 F 中给出了偏压隧道衬砌载
荷的计算方法,但没有指出何种情况下按偏压隧道
衬砌载荷计算,即没给出地形偏压临界覆土厚度
(偏压隧道外侧拱肩山体最大覆盖厚度)。另外,
当地面倾斜时,二车道偏压连拱公路隧道外侧拱肩
至地面的垂直距离等于或小于地形偏压临界覆盖
厚度时,应按偏压隧道设计。地层结构模式本身能
反映出隧道偏压特性,但目前设计仍习惯采用载荷
结构模式,而对于偏压连拱隧道,目前做法是假定
主动载荷偏压分布图形与地面坡一致,抽象出来的
被动载荷仍采用均匀体,取深浅埋侧土体的弹性抗