3安全度分析根據(jù)標準圖的設(shè)計說明，隧道按照噴錨構(gòu)筑法原理，襯砌結(jié)構(gòu)由初支和二次襯砌組成，支護參數(shù)主要以工程類比為主，并輔以結(jié)構(gòu)數(shù)值分析檢算。計算時，初期支護為主要承載結(jié)構(gòu)。U~川級圍巖二次襯砌作為安全儲備，按承受圍巖荷載的30%檢算；W"級圍巖二次襯砌作為承載結(jié)構(gòu)，分別按承受圍巖荷載的50%~70%檢算，得出荷載與結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。圍巖壓力計算襯砌荷載根據(jù)隧道的地形和地質(zhì)條件、埋置深度、結(jié)構(gòu)特征和施工方法等因素，按有矢公式計算或按工程類比確定，主要考慮圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重、圍巖約束襯砌變形的彈性反力等，不考慮列車活載、凍脹力、地下水壓等附加荷載。當施工發(fā)現(xiàn)其與設(shè)計不符時，應及時修正。對復雜地質(zhì)條件的隧道，必要時應通過實地量測確定荷載的計算值及其分布規(guī)律，本圖考慮在淺埋地段的隧道視具體情況采用加強襯砌。深埋隧道圍巖壓力計算計算深埋隧道襯砌時，圍巖壓力按松散壓力考慮，其垂直及水平勻布壓力可按下列規(guī)定確定。（1）豎直壓力qh0.452s1 （3-1）式中：q 圍巖垂直勻布壓力（kPa）;丫一-巖重度（kN/m3）;h圍巖壓力計算高度（m）；S——圍巖級別；3——寬度影響系數(shù)， 1i（B5）；B——坑道寬度（m）；

I二0.2,i——坑道寬度每增減1m時的圍巖壓力增減率。當I二0.2,B>5m時‘可取i=0.1。(2)側(cè)壓力水平勻布壓力可按下式計算確定。eq式中：一一側(cè)壓力系數(shù)，其取值參照圍巖級別分別取值。淺埋隧道圍巖壓力計算地面基本水平的淺埋隧道，所受的荷載具有對稱性。其計算為:(1)豎直壓力htan(3-3)htan(3-3)(3-4)tantan曠匚”%》(3-4)tantan曠匚”%》Ytanctan(3-5)tantanctan1tan(tanctan)tanctan(3-6)(3-6)ha0.452s1(3-7)10.1B0.5(3-8)(2)側(cè)壓力e(hh2.5ha式中：q…垂直壓力(N/m?)；丫一■巖重度(N/m3)；

h 洞頂?shù)孛娓叨?m)9洞頂土柱兩側(cè)摩擦角（°;X側(cè)壓力系數(shù)，按照圍巖級別分別取值；hi內(nèi)外側(cè)任意點至地面的距離（m）；C——圍巖計算摩擦角（°；0產(chǎn)生最大推力時的破裂角（°;ha--深埋隧道垂直荷載計算高度（m）；S——圍巖級別；3——深埋隧道的寬度影響系數(shù)；B——隧道開挖跨度（m）。3.2安全度計算方法3.2.1混凝土安全系數(shù)計算按照《隧道設(shè)計規(guī)范》（TB10003-2005）中混凝土安全系數(shù)計算。按抗壓強度計算的安全系數(shù)為：KRabh/N （3-10）按抗拉強度計算的安全系數(shù)為：K口5曲 （3?11）（6hd）N式中：K——安全系數(shù)；——穩(wěn)定系數(shù)，對襯砌結(jié)構(gòu)取 =1-0;N——荷載設(shè)計值產(chǎn)生的軸向力；b——截面寬度（m）；各級圍巖的物理力學指標見表 各級圍巖的物理力學指標見表 3-1,圍巖水平均布壓力見表 3-2，圍巖的計h 截面高度(m)；Ra——混凝土抗壓極限強度，按鐵隧規(guī)范取值，在鐵路隧道設(shè)計規(guī)范31頁；eo 軸向力偏心距M/N；R——混凝土抗拉極限強度，按鐵隧規(guī)范取值；——軸向力偏心影響系數(shù)，偏心影響系數(shù)的計算公式如下：2 31.0000.648(e)/h)12.569(e)/h)15.444(e°/h) (3-12)鋼筋混凝土安全系數(shù)計算鋼筋混凝土隧道襯砌偏心受壓構(gòu)件，按照偏心距大小及鋼筋配筋率等因素的不同，可以分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞。首先按照隧道規(guī)范和混凝土規(guī)范區(qū)別大小偏心，然后代入各自的極限狀態(tài)方程，經(jīng)過整合將大小偏心的極限狀態(tài)表達式合為一個。因此依據(jù)鋼筋混凝土襯砌截面破壞形態(tài)建立其相應的極限狀態(tài)表達式。鋼筋混凝土安全系數(shù)的計算公式為：ifcbX(彳匕?)fyAs(彳匕as)K 2 (3-13)(eoea^as)N2式中：1——為系數(shù)，在這里 取1.0:as、比——為受拉區(qū)的鋼筋合力點至截面近邊的距離(m)；ea——為附加偏心距，大小為eamax(20,h/30)，單位是mm；ho 為截面有效高度，hoh&，h為截面高度(m)；fy——為鋼筋強度設(shè)計值；As——為受壓區(qū)鋼筋面積。3.3基本參數(shù)算摩擦角和內(nèi)摩擦角見表 3?3,混凝土的極限強度見表 3?4,鋼筋的強度和彈性模量見表3-5。表3-1各級圍巖的物理力學指標圍巖級別重度(kN/m3)彈性反力系數(shù)(MPa/m)變形模量(GPa)泊松比n26150026.50.225出24850130.275IV21.53503.70.325V18.51501.50.4表3-2圍巖水平勻布壓力圍巖級別I~n出VV水平勻布壓力0<0.15q(0.15~0.30)q(0.30~0.50)q(0.50-1.00)q表3-3圍巖的計算摩擦角和內(nèi)摩擦角圍巖級別In出VV0.9o0.9o0.9o(0.7-0.9) o(0.5-0.7)o(0.3-0.5) o表3-4混凝土的極限強度(MPa)強度等級C15C20C25C30C35C40C50抗 壓12.015.519.022.52629.536.5彎曲抗壓15.019.424.228.132.536.945.6抗 拉1.41.72.02.22.452.73.1表3-5 鋼筋的強度和彈性模量鋼筋種類屈服強度(MPa)抗拉極限強度(MPa)抗拉或抗壓計算強度(MPa)彈性模量(GPa)延伸率(%)HPB235(Q235)24038021021025HRB335(20MnSi)340520300200163.4各標準圖安全系數(shù)計算結(jié)果按照以上的計算方法及相尖數(shù)據(jù)，進行各標準圖的安全度檢算，計算出每個斷面的每個截面單元的安全系數(shù)，根據(jù)控制截面的安全系數(shù)的大小檢算襯砌結(jié)構(gòu)的安全性能。

3.4.1時速200公里客貨共線鐵路單線隧道復合式襯砌時速200公里單線鐵路隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)各級圍巖的控制截面安全系數(shù)見表3?6~表3-11。表3-6II級圍巖無仰拱控制截面安全系數(shù)表拱頂拱腰拱腳邊墻墻腳節(jié)點號302318114彎矩(kN-m)4.563.860.410.328.72軸力(kN)44.5760.5079.15103127安全系數(shù)56.0668.8885.2865.58109.85破壞類型抗裂抗壓抗壓抗壓抗壓表3-7III級深埋控制截面安全系數(shù)表位置拱頂拱腰拱腳邊墻墻腳仰拱節(jié)點號35282316115彎矩(kN-m)12.9912.540.683.8631.885.5軸力(kN)64.3498.15129.08158176.82177.53安全系數(shù)13.7311.5361.0154.5472.0650.54破壞類型抗裂抗裂抗壓抗壓抗裂抗壓表3-8IV級深埋控制截面安全系數(shù)表位置拱頂拱腰拱腳邊墻墻腳仰拱

節(jié)點號37292418125彎矩(kN-m)37.7029.803.7814.4778.2815.02軸力(kN)162.26240.13296.51330.10352.38373.04安全系數(shù)9.017.4430.3526.1618.4723.01破壞類型抗裂抗裂抗壓抗壓抗裂抗裂圖3-9IV圍巖淺埋控制截面安全系數(shù)表位置拱頂拱腰拱腳邊墻墻腳仰拱節(jié)點號37292518125彎矩(kN-m)63.15441.2712.9625.24132.1224.45軸力(kN)313.3249.80514.47570.56594.37630.8安全系數(shù)3.795.0417.4015.1411.4013.68破壞類型抗裂抗裂抗壓抗壓抗裂抗壓表3-10V級圍巖深埋控制截面安全系數(shù)表位置拱頂拱腰拱腳邊墻墻腳仰拱節(jié)點號37282418121彎矩(kN-m)95.2868.8534.543.57182.2959.73軸力(kN)382.04555.52630.24672.88711.48754.5安全系數(shù)7.711.6716.0913.2519.6810.95破壞類型大偏心大偏心、小偏心小偏心大偏心小偏心表3?1