課程設(shè)計資料.

1、北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院土木工程專業(yè)（ 2014 級）地下結(jié)構(gòu)設(shè)計 課程設(shè)計（巖土工程專業(yè)方向）設(shè)計名稱： 鐵路隧道設(shè)計、施工與管理指導(dǎo)教師：高謙教授2017年6月目錄1前言 .12隧道區(qū)域地應(yīng)力 .13隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 .33.1隧道工程圍巖巖性 .33.2隧道工程地質(zhì)構(gòu)造 .43.3隧道工程不良地質(zhì)條件 .43.4隧道水文地質(zhì)條件 .44鐵路隧道工程設(shè)計要求 .54.1設(shè)計依據(jù) .54.2基本要求 .55隧道設(shè)計步驟 .95.1隧道圍巖分類與分區(qū) .95.2隧道工程開挖設(shè)計 .95.3隧道工程支護設(shè)計 .95.4隧道圍巖變形監(jiān)測設(shè)計 .95.5提交隧道工程設(shè)計圖 .96鐵路

2、隧道工程分區(qū)設(shè)計 .106.1隧道進出口段設(shè)計 .106.2中部段隧道設(shè)計 .117鐵路隧道施工技術(shù) .167.1 光面爆破 .167.1.1光面爆破作用機理 .167.1.2光面爆破特點 .167.1.3光面爆破參數(shù)設(shè)計 .177.2鐵路隧道支護與施工 .187.2.1新奧法概述 .187.2.2鐵路隧道施工工序 .197.2.3鐵路隧道施工注意事項 .201前言某鐵路隧道平剖面圖如圖1-1 所示，該隧道是雙線鐵路隧道，位于京廣線坪石至樂昌段，是京廣線上的關(guān)鍵工程。 隧道全長 14.295km，設(shè)計寬約 11m，高約 9m。埋置深度為70500m。隧道穿越大瑤山山區(qū)和武水峽谷，地形地質(zhì)條件極

3、為復(fù)雜。圖 1-1 隧道地表等高線和剖面圖以及地應(yīng)力測試位置圖2 隧道區(qū)域地應(yīng)力鐵道科學(xué)院西南研究所開展現(xiàn)場地應(yīng)力測試，地應(yīng)力測量位置如圖 1-1 所示，由此獲得的地應(yīng)力測試結(jié)果見表2-1表 2-3。主應(yīng)力123組別第一組合第二組合表 2-1 滑石排 1 號試驗洞初始應(yīng)力應(yīng)力 /MPa方位角 /（ o）傾角 /（ o）38N88W6021N54W-2613S33W-15表 2-2 滑石排 2 號試驗洞初始應(yīng)力主應(yīng)力應(yīng)力值 /MPa方位角 /（ o）傾角 / （o）13.3NE1040125.7SW29494.1SE7293113.7NE324528.1SE38194.8SW68893說明： 1

4、、方位角、傾角是按以測點為原點坐標計算，X 指北、 Y 指西、 Z 指上。2、傾角為正是仰角，負者為俯角。表 2-3滑石排1 號試驗洞應(yīng)力分量表/MPay/MPaz/MPaxy /MPaxz/MPayz/MPax-24.0-15.0-33.6-2.86.16.2在該處最大主應(yīng)力為38.4MPa，約為滑石排 2 號初始應(yīng)力的 3 倍，其方位角為 NW88°。大致垂直與斷裂構(gòu)造線，與構(gòu)造應(yīng)力基本一致，同時也與地形有關(guān)，在應(yīng)力量級方面考慮該處埋深只有600m，自重應(yīng)力不超過 24MPa，因此該處構(gòu)造應(yīng)力占比重很大。從上述兩個試點來看， 隧道圍巖初始應(yīng)力較高， 在隧道穩(wěn)定性分析中，不應(yīng)采用最

5、大主應(yīng)力考慮，如以隧道縱軸為X 軸，往廣州方向為正， Y 、Z 軸按右手法則取向，則六個應(yīng)力分量見表2-3。上述數(shù)據(jù)中， 的大小、方向非常接近， 、 差別大，但其值123相差不大?？紤]地質(zhì)差異， 可以認為上述數(shù)據(jù)具有代表性，反映了這一地區(qū)的應(yīng)力條件。應(yīng)力狀態(tài)與地質(zhì)條件的關(guān)系見圖1-1。按山高為750m 來考慮， h=15.6MPa，其中h=750160=590m3（160m 為測點標高）， =26.5kN/m。按覆蓋層厚度計算應(yīng)力大于實測應(yīng)力，因此可以認為該處初始應(yīng)力主要是自重應(yīng)力引起的，構(gòu)造應(yīng)力是次要的。3 隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件3.1 隧道工程圍巖巖性隧道進出口兩端為震旦、 寒武系淺變

6、質(zhì)碎屑巖， 中部為泥盆統(tǒng)桂頭群砂礫巖、砂巖、頁巖及東崗組的白云巖、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。這些巖石是一套以硅質(zhì)、 泥質(zhì)為膠結(jié)物的碎屑巖系， 經(jīng)加里東構(gòu)造運動，發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)。 兩個時代的巖體的組成基本相似。在較大規(guī)模的巖脈侵入帶中，有的巖層發(fā)生了石英巖化的現(xiàn)象。上述巖石呈互層狀。巖層的單層厚度一般為2050cm，厚者達 12m，薄者僅 15cm。淺變質(zhì)巖中發(fā)育有三組或三組以上的節(jié)理， 其產(chǎn)狀和性狀受局部構(gòu)造的影響。巖體中的體積節(jié)理數(shù) Jv 值是單位體積各組節(jié)理條數(shù)的總和，是評價巖體節(jié)理密度和可能被切割單元巖塊大小的一種指標。據(jù)統(tǒng)計：厚層至巨厚層砂巖，板巖 Jv=13 條/m3，中厚層砂巖，砂質(zhì)板巖

7、Jv=820 條/m3、薄層板巖 Jv=1325 條/m3、風(fēng)化破碎巖體 Jv30條/m3。隧道圍巖的巖石力學(xué)特性見表 3-1。表 3-1 隧道淺變質(zhì)巖系的主要物理力學(xué)特性巖石灰綠色石英巖灰綠色長石砂質(zhì)板巖泥質(zhì)板巖巖體指 標砂巖板巖容量 / t m32.732.712.692.70孔隙比 /%1.72.6單軸抗壓強度 /MPa75.196.887.358.5抗壓強度 t /MPa11.79.35.1粘聚力 C/MPa2.11.81.5內(nèi)摩擦角 /（ °）514842靜彈性摸量 E/GPa85.468.842.065.712.823.4泊松比 0.200.230.250.30動彈性摸量

8、 Ed/GPa609045804098縱波速度5.6655.43.85.24634.5Vp/ms -1 ×1033.2 隧道工程地質(zhì)構(gòu)造圖 3-1 顯示隧道地質(zhì)剖面圖。由此可見，隧道處于湘桂徑向斜構(gòu)造的東側(cè)，南嶺東西經(jīng)向構(gòu)造帶的南緣，越北山字型的脊柱部位。因此，隧道地處多種構(gòu)造體系，區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜的復(fù)合交接帶。隧道穿過復(fù)式褶皺瑤山北斜的東翼，馬寨背向斜的北端。 這些褶皺均呈緊密的向斜倒轉(zhuǎn)狀，軸向NEE 至近 SN，部分軸向 NW。圖 3-1 隧道地質(zhì)剖面示意圖3.3 隧道工程不良地質(zhì)條件隧道通過區(qū)存在大量小斷層。只要有適當?shù)某暗刭|(zhì)預(yù)報措施，注意及時按反饋信息進行支護修改即可。3.

9、4 隧道水文地質(zhì)條件隧道區(qū)圍巖主要是灰綠色石英砂巖、灰綠色長石、砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，經(jīng)測定其滲透系數(shù)不大，結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、裂隙）中水量并不豐富。隧道所在地區(qū)，全年降水量較大，有緊鄰武水峽谷，設(shè)計、施工中應(yīng)注意防水，擬采用1.5mm 厚的 PVC 做防水層。4 鐵路隧道工程設(shè)計要求4.1 設(shè)計依據(jù)隧道工程施工與設(shè)計規(guī)范：鐵路隧道設(shè)計規(guī)范 TB10003-2005錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范GB50086-20014.2 隧道工程圍巖圍巖主要工程地質(zhì)條件圍巖結(jié)構(gòu)特征和級別主要工程地質(zhì)特征完整狀態(tài)極硬巖（單軸飽和抗壓強度Rc>60MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)呈巨塊狀整造影響輕微，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱面（或夾

10、層）；層體結(jié)構(gòu)狀巖層為巨厚層或厚層，層間結(jié)合良好，巖體完整硬質(zhì)巖（ Rc>30MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，有少量軟弱面（或夾層）和貫通微張節(jié)理，呈巨塊或大但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系不致產(chǎn)生滑動；層狀巖層為中厚塊狀結(jié)構(gòu)層或厚層，層間結(jié)合一般，很少有分離現(xiàn)象，或為硬質(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石硬質(zhì)巖（ Rc>30MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴重，節(jié)理呈塊（石）碎發(fā)育，有層狀軟弱面（或夾層），但其產(chǎn)狀及組合關(guān)（石）狀鑲嵌系尚不致產(chǎn)生滑動；層狀巖層為薄層或中層，層間結(jié)結(jié)構(gòu)合差，多有分離現(xiàn)象；硬、軟質(zhì)巖石互層較軟巖（ Rc15 30MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，呈大塊狀結(jié)節(jié)理較發(fā)育；層狀巖層為

11、薄層、中厚層或厚層，層間構(gòu)一般圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)（單線）圍巖穩(wěn)定，無坍塌，可能產(chǎn)生巖爆暴露時間長，可能會出現(xiàn)局部小坍塌；側(cè)壁穩(wěn)定；層間結(jié)合差的平緩巖層，頂板易塌落拱部無支護時可產(chǎn)生小坍塌，側(cè)壁基本穩(wěn)定，爆破震動過大易坍圍巖彈性縱波速度 vp（ km/s ）>4.53.5 4.52.5 4.0硬質(zhì)巖（ Rc>30MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)造影響極嚴重，節(jié)呈碎石狀壓理很發(fā)育；層狀軟弱面（或夾層）已基本破壞碎結(jié)構(gòu)軟質(zhì)巖（ Rc5? 30MPa ）：受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴重，呈塊（石）碎（石）狀鑲嵌節(jié)理發(fā)育結(jié)構(gòu)土體： 1.具壓密或成巖作用的黏性土、粉土及砂類土1和2呈大塊狀壓密結(jié)構(gòu)，2.黃土（ Q1

12、 、Q2 ）3 呈巨塊狀整3.一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土體結(jié)構(gòu)巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部呈角礫碎石極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴重的破碎帶）狀松散結(jié)構(gòu)非黏性土呈土體：一般第四系堅硬、硬塑黏性土，稍密及以上、松散結(jié)構(gòu)，黏稍濕或潮濕的碎石土著人、卵石土、圓礫土、角礫土、性土及黃土粉土及黃土（ Q3 、 Q4 ）呈松軟結(jié)構(gòu)巖體：受構(gòu)造影響嚴重呈碎石、角礫及粉末、泥土狀黏性土呈易的斷層帶壖動的松軟結(jié)構(gòu)，砂性土土體：軟塑狀黏性土、飽和的粉土、砂類土等呈潮濕松散結(jié)構(gòu)注：層狀巖層的層厚劃分：拱部無支護時，可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁有時失去穩(wěn)定圍巖易坍塌，處理不當會出現(xiàn)大坍塌，側(cè)

13、壁經(jīng)常小坍塌；淺埋時易出現(xiàn)地表下沉（陷）或塌至地表圍巖極易坍塌變形，有水時土砂常與水一齊涌出；淺埋時易塌至地表1.5 3.01.0 2.0<1.0( 飽和狀態(tài)的土 <1.5)巨厚層：厚度大于1.0m ； 厚層：厚度大于0.5m ，且小于等于1.0m ；中厚層：厚度大于0.1m ，且小于等于 0.5 m ； 薄層：厚度小于或等于0.1m 。4.3 V、級圍巖施工V 級圍巖開挖 , 由于巖石較發(fā)育破碎 , 采用 42 注漿小導(dǎo)管進行超前支護；并設(shè)有工字鋼拱架、 級圍巖設(shè)置格柵支架加強初期支護及錨、噴、網(wǎng)綜合加固方式，先拱后墻噴錨支護進洞，然后先墻后拱分段完成模注混凝土。 開挖采用臺階法

14、開挖， 用線形微震爆破法施爆。為了防止塌方保證施工安全 , 開挖后及時架立鋼支撐和施作初期支護。開挖、支護過程中量測緊跟及時反饋，以調(diào)整支護參數(shù)，襯砌前拆除臨時支護，為確保施工安全量測及時進行。4.4 級圍巖地段施工級圍巖地段采用正臺階法施工方案，臺階長 1520m，微震光面爆破，裝載機和自卸車出碴。關(guān)鍵工藝要求：1、上臺階開挖采用簡易臺架人工風(fēng)槍鉆眼， 楔形復(fù)式減震掏槽，微震光面爆破開挖，循環(huán)進尺 1.5 2m。2、拱部初期支護施工順序為初噴、砂漿錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、補噴C25砼至 12cm。3、下部左側(cè)開挖后及時進行錨噴初期支護，下部右側(cè)開挖后及時進行錨噴初期支護。4、鋪設(shè)環(huán)向排水波紋管及隧道

15、防水卷材，初期支護基本穩(wěn)定后施做整體模筑二次襯砌，二襯段與臺階距離不大于80m。5 隧道設(shè)計步驟5.1 隧道圍巖分類與分區(qū)針對整個隧道的地質(zhì)條件、 埋深以及進出口段特征， 將整個工程按照圍巖穩(wěn)定性和受力特性進行分類與分區(qū)。并根據(jù)圍巖類別僅圍巖穩(wěn)定性判別、支護與施工設(shè)計。5.2 隧道工程開挖設(shè)計針對劃分的不同區(qū)段的隧道，根據(jù)圍巖分類和經(jīng)驗類比， 進行隧道工程的初步設(shè)計，包括：1、開挖方法（鉆爆法）2、開挖設(shè)計（全斷面開挖、分步開挖、控制爆破、超前支護等）5.3 隧道工程支護設(shè)計1、支護型式（初次支護、二次支護）2、支護參數(shù)（初次支護、二次支護）5.4 隧道圍巖變形監(jiān)測設(shè)計1、開挖過程中圍巖穩(wěn)定性

16、評價；2、支護后鐵路隧道穩(wěn)定性分析結(jié)果；3、隧道變形監(jiān)測設(shè)計。5.5 提交隧道工程設(shè)計圖1、鐵路隧道開挖設(shè)計圖；2、鐵路隧道支護設(shè)計圖；3、鐵路隧道變形監(jiān)測設(shè)計圖。6 鐵路隧道工程分區(qū)設(shè)計根據(jù)隧道通過區(qū)地質(zhì)條件，將支護分成兩地段來設(shè)計。6.1 隧道進出口段設(shè)計1、隧道圍巖穩(wěn)定性分級采用地質(zhì)力學(xué)分類，對鐵路隧道進行圍巖分級。（ 1）巖石單軸抗壓強度隧道進出口巖石抗壓強度均在60MPa 以上。圍巖判為極硬巖。（ 2）巖體完整程度巖體的體積節(jié)理數(shù)Jv 大于 30 條/m3。且節(jié)理多以風(fēng)化型為主。完整程度判為破碎。（ 3）基本分級依據(jù)上述兩項判斷，進出口段的圍巖定為 級圍巖。2、基本分級的修正（1）地

17、下水的分級地下水分級由表6-1 確定。表 6-1 地下水狀態(tài)的分級表級別狀態(tài)滲水量干燥或濕潤<10偶有滲水10-25經(jīng)常滲水25-125說明：上表中滲水量的單位是L/ （ min*10m ）。（ 2）地下水對圍巖級別的修正（表 6-2）（ 3）圍巖初始應(yīng)力影響的修正（表 6-3）綜上所述，考慮地下水和地應(yīng)力影響，該段圍巖定為 級圍巖。表 6-2 地下水影響的修正表圍巖級別地下水分級表 6-3初始地應(yīng)力影響修正表圍巖級別初始應(yīng)力狀態(tài)極高應(yīng)力或高應(yīng)力或說明：圍巖巖體為較破碎的極硬巖、較完整的硬巖時，定為級；圍巖巖體為完整的較軟巖、較完整的軟硬互層時，定為級 圍巖巖體為破碎的極硬巖、較破碎及破

18、碎的硬巖時，定為級；圍巖巖體為完整及較完整軟巖、較完整及較破碎的較軟巖時，定為級。2、隧道圍巖支護設(shè)計 （支護設(shè)計圖，考核點5）考慮圍巖條件、 經(jīng)濟條件、建成后的運營條件，初期支護采用錨噴網(wǎng)支護；二次支護采用整體式模注混凝土襯砌，襯砌采用等截面曲墻式襯砌。截面厚40cm，混凝土強度為C30。3、開挖設(shè)計4、監(jiān)測設(shè)計5、穩(wěn)定性分析6.2 中部段隧道設(shè)計1、圍巖分級由地質(zhì)力學(xué)分類方法進行圍巖分級。（ 1）巖石單軸抗壓強度。隧道進出口巖石抗壓強度均在60MPa以上。圍巖判為極硬巖。（ 2）巖體完整程度。 淺變質(zhì)巖中發(fā)育有三組或三組以上的節(jié)理，其產(chǎn)狀和性狀受局部構(gòu)造的影響。據(jù)統(tǒng)計：厚層至巨厚層砂巖，板

19、巖的 Jv=813 條 /m3、中厚層砂巖，砂質(zhì)板巖 Jv=820 條/m3、薄層板巖Jv=1325 條/m3。節(jié)理裂隙中等發(fā)育，以構(gòu)造性裂隙為主。完整程度判為較完整。（ 3）基本分級。依據(jù)上述兩項判斷，進出口段的圍巖定為 - 級圍巖。（ 4）基本分級的修正 地下水的分級地下水的分級由表6-1 確定。 地下水對圍巖級別的修正修正采用表 6-2 進行修正。 圍巖初始應(yīng)力影響的修正修正采用表 6-3 進行修正。綜上，考慮地下水和地應(yīng)力的影響，將該段圍巖定為-級圍巖。2、隧道開挖設(shè)計 （隧道開挖設(shè)計圖，考核點6）開挖方法與施工步驟3、隧道支護設(shè)計1）初期支護（ 1）錨桿：直徑 20mm 的 Q235

20、 鋼筋、長度為 2.0m、間距為 1.5m，設(shè)置于拱墻和仰拱部位，錨桿用全長砂漿錨桿。（ 2）噴射混凝土：混凝土強度 C30，厚度 10cm。噴射于拱墻和仰拱位置。2）永久支護考慮工程的重要性及以后的運營條件，采用復(fù)合襯砌進行支護。按照由地質(zhì)力學(xué)分類所給定的復(fù)合襯砌選擇支護參數(shù)。表 6-4 列出了和級圍巖的復(fù)合支護參數(shù)。4、變形監(jiān)測設(shè)計5、隧道穩(wěn)定性計算按照支護的不同，分兩部分進行計算。表 6-4 鐵路隧道 和 類圍巖復(fù)合支護參數(shù)表圍初期支護二次襯砌厚度巖噴射混凝土厚度錨桿 /m類/cm仰拱鋼筋網(wǎng)鋼架拱墻 /cm別/cm拱墻仰拱位置長度間距5局部2.02.51.5301010拱、墻2.02.5

21、1.21.535351）整體式模注混凝土計算由于襯砌埋深為20m，屬于深埋襯砌， 計算理論采用基于有界破裂區(qū)的計算方法。這理論是將破裂區(qū)內(nèi)的巖體自重作為隧道襯砌上的荷載，為確定破裂區(qū)的范圍，必須首先對破裂邊界做出假定。其中以普氏壓力拱理論在我國應(yīng)用最廣。普氏認為，隧道開挖后，頂部巖石失去穩(wěn)定，產(chǎn)生坍塌，并形成自然拱。隨之，隧道兩側(cè)由于應(yīng)力集中而逐漸破壞。普氏假定壓力拱形狀為二次拋物線。計算壓力拱高h12）復(fù)合襯砌中錨噴支護計算雖然在軸非對稱情況下， 圍巖塑性區(qū)位于洞室兩側(cè)， 噴層兩側(cè)回出現(xiàn)剪切破壞，但由于噴層柔性大，容易調(diào)整壓力，使四周壓力比較均勻，因而，噴層仍然是由于四周受壓而剪切破壞。因而

22、可以用剪壓破壞理論。（ 1）計算塑性區(qū)半徑Rr0 e()ctg式中： R 塑性區(qū)半徑；r 0 隧道半徑取5.5m； 取 90°；破裂起始角，其取值按下表：0.20.50.50.850404035單位是度，在本工程中，取為 45°。塑性區(qū)半徑為Rr0e( ) ctg（） ctg（）8m5.5 e 244 9式中：是巖體摩擦角 .4 2（ 2）計算錨桿附加抗力 Pa1d 2 f u13.1415 0.02 2380440.035MPaPaK 1ei1.2 1.5 1.5式中： d 錨桿的直徑；f u 錨桿鋼筋的極限抗拉強度，取380MPa；K1 安全系數(shù)，取1.2；e 錨桿的間

23、距；i 錨桿的排距。（ 3）計算錨固后圍巖的 Ca0.6 f u0.6380228MPaa AS22813.14150.022C1 C2.042.03MPaei1.5 1.5式中：a 錨桿的抗剪強度；C 巖體的粘聚力；As 錨桿的面積。（ 4）計算支護抗力 Pi2sin1Pi( p C1 ctg 1 )(1 sin 1 )( r0 ) 1 sin1 =0.9MPaR式中： P原巖應(yīng)力，取33.6MPa； 1 巖體的摩擦角，取40°（ 5）噴層驗算K r0 (11) t 2.312PiRh式中： K 噴層的安全系數(shù)；Rh 混凝土的抗壓強度。驗算后得到隧道圍巖的穩(wěn)定安全系數(shù)為2.3，所以

24、圍巖是穩(wěn)定的。7 鐵路隧道施工技術(shù)隧道穿越地區(qū)大部分圍巖等級較高， 巖石較堅硬。為了加快施工速度，保證隧道早日完工，同時也考慮到隧道斷面比較大， 為機械化施工提供足夠的工作面。施工采用全斷面機械化一次光面爆破的方法。7.1 光面爆破7.1.1 光面爆破作用機理光面爆破是 20 世紀 50 年代才發(fā)展起來的一種控制爆破技術(shù)， 由于它具有明顯的優(yōu)越性所以其很快得以推廣。 但巖石爆破過程極為復(fù)雜，理論研究還不成熟，所以其作用機理也存在不同的解釋。（ 1）W. I. 杜瓦兒和 K. S.佩固等人理論。該理論認為相鄰炮孔爆炸應(yīng)力波疊加導(dǎo)致巖石受拉破壞而形成裂縫。（ 2）尹藤一郎等人理論。該理論認為裂縫的

25、形成主要是爆炸高壓氣體的作用，他們的鋁塊爆破實驗表明，不耦合系數(shù)為 2.5 時，空壁上的壓力值約為不耦合系數(shù)為 1.1 時的壓力值的 1 16 ，所以他們認為裂縫的形成主要是爆生氣體的高壓準靜態(tài)作用。（ 3）理論認為裂縫面的形成是應(yīng)力波和爆炸氣體共同作用的結(jié)果。認為應(yīng)力波的主要作用是在炮孔周圍產(chǎn)生一些初始的徑向裂縫，在爆炸氣體的準靜態(tài)應(yīng)力的作用下， 使徑向裂縫進一步擴展。 這種解釋比較符合實際情況。7.1.2 光面爆破特點（ 1）爆破后巖壁平整，減少了超挖、欠挖帶來的許多麻煩，節(jié)省了挖掘回填支護的工程量。（ 2）圍巖不受明顯的破壞，為巷道洞室的開挖和維護創(chuàng)造了良好的條件。（ 3）可提高施工的安

26、全性，工作面上幾乎不出現(xiàn)松石，在圍巖地質(zhì)條件不良的地帶施工，能保證工作正常的進行，不易觸發(fā)冒頂、滑坡等事故。（ 4）減少巖壁上的應(yīng)力集中現(xiàn)象，對地下工程防止巖爆危害起重要作用。7.1.3 光面爆破參數(shù)設(shè)計由于光面爆破的作用機理還沒有完全搞清楚，再加上巖石性質(zhì)的復(fù)雜性，目前還很難用理論計算的方法確定合理的爆破參數(shù)，所以常用的方法是工程類比法。表7-1 是光面爆破參數(shù)表。根據(jù)表7-1 和表7-2 中所列的光面爆破參數(shù)，結(jié)合隧道的工程圍巖條件，光面爆破參數(shù)的選定可參考表7-3（光面爆破炮眼布置設(shè)計圖，考核點 7）。表 7-1 國內(nèi)地下工程常用光爆參數(shù)洞室寬度光面爆破參數(shù)圍巖情況（m）炮眼直徑爆眼間距

27、光爆層厚線裝藥密度穩(wěn)定性好拱<535-45600-700500-7000.20-0.30部的中硬和>535-45700-800700-9000.20-0.25堅硬巖石側(cè)墻35-45600-700600-7000.20-0.25穩(wěn)定性較拱<535-45600-700600-8000.20-0.25差或一般部>535-45700-800800-10000.15-0.20中硬巖到硬巖側(cè)墻35-45600-700700-8000.20-0.25穩(wěn)定性差拱<535-45400-600700-9000.10-0.18裂隙發(fā)育部>535-45500-700800-1000

28、0.12-0.18的松軟巖石側(cè)墻35-45500-700700-9000.15-0.20說明：炮眼直徑、爆眼間距、光爆層厚的單位是毫米，線裝藥密度的單位是kg/m 。表 7-2錨噴支護規(guī)范光爆參數(shù)巖石類型單軸飽和抗壓強度裝藥不偶合系數(shù)周邊眼間距 /mm光爆層厚度 /mm硬巖>60MPa1.201.50550700700850中硬巖3060MPa1.502.00450650600750軟巖<30MPa2.002.50350600400600表 7-3 鐵路隧道光面爆破參數(shù)表炮眼直徑爆眼間距光爆層厚度線裝藥密度40mm700mm800mm0-25千克 /m7.2 鐵路隧道支護與施工7.

29、2.1 新奧法概述新奧法是由希臘布希維茲教授創(chuàng)建的，于1963 年正式命名的，目前已廣泛運用于歐美各國。 所謂 “新奧法 ”即為是在充分考慮圍巖自身承載能力的基礎(chǔ)上，對開挖隧道采用的支護工作， “新奧法 ”的“三大支柱 ”是錨桿支護、噴射混凝土支護和現(xiàn)場量測。新奧法不是一種純粹的理論，也不是一種施工方法， 而是一種設(shè)計和施工融為一體的技術(shù)方法。新奧法施工基本原則：1、合理利用和充分發(fā)揮巖體強度（ 1）地下地質(zhì)條件相當復(fù)雜，甚至在同一巖層中，巖性的好壞也會相差很大，巖石質(zhì)量好壞是影響穩(wěn)定的最根本、最重要的因素。因而，應(yīng)充分比較施工和維護穩(wěn)定兩方面經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)上， 盡量將工程位置設(shè)計在巖性好的巖

30、層中。（ 2）避免巖石強度的損壞。（ 3）充分發(fā)揮巖體的承載能力。（ 4）加固巖體。巖體結(jié)構(gòu)面，破碎帶等結(jié)構(gòu)破壞是巖體破壞的主要因素，采用加固巖體的錨噴支護、 注漿等經(jīng)濟的方法效果非常好。2、改善圍巖的應(yīng)力條件（ 1）選擇合理的隧道斷面形狀和尺寸。（ 2）選擇合理的隧道位置和方向。3、合理支護合理支護包括支護形式、支護剛度、支護時間、支護受力的合理性以及支護的經(jīng)濟性。支護是隧道圍巖穩(wěn)定的加強性措施。因而，支護參數(shù)的選澤應(yīng)著眼于充分改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，調(diào)動圍巖的自承能力和效率。4、強調(diào)變形監(jiān)測和信息反饋由于隧道地質(zhì)條件復(fù)雜且難以完全預(yù)知，因此巖石地下工程施工所引起的巖體效應(yīng)就不能像“白箱 ”那樣操作，容易獲得一個確定的結(jié)果。所以用圍巖在施工中的反響，來判斷圍巖變