文档介绍：绪论
随着我国铁路建设事业的蓬勃发展,铁路隧道已经越来越得到国家的重视。在贯穿我国山区的新建铁路线上,修建了大量的隧道,使我国铁路隧道的座数和总延长量,都跃居为世界各国的前列,同时还积累了丰富的经验,拥有了较先进的技术,也为铁路隧道的设计提供了大量的资料和数据。
近年来计算机技术的发展,对隧道的发展注入了活力,越来越多的新型技术被用于隧道工程的实践中,如:隧道的管线位移应力应变分析可以考虑采取数值模拟,把隧道与管线当作一个系统考虑——将隧道施工与管线的变形作为一个整体计算。这样就可以通过采用不同的单元模拟不同土体、管-土接触关系、管线类型以及考虑不同的隧道施工方法等,从而实现对“隧道-管线”的整体分析。以及许多隧道的维护、整治和科研中计算机都成来一件有力的武器,隧道事业的脚步是越来越快,超长隧道、电气化隧道被人类更多的关注。隧道工程的理论方面,分析结构内力的方法,已经从结构力学的计算转到以矩阵分析的方式用计算机计算,并进一步用有限元方法进行分析;从不地层压力视为外力荷载,到把围岩和支护结构组成受力统一体系的共同作用理论;从过去认为地层为松散介质,进行考虑岩体的弹性、塑性和黏性,以及各种性质的转变,拟出各种能进一步体现岩性的模型,进行受力的分析;在隧道的设计计算理论中已经引入了不确定性的概念,现在正向可靠度设计过渡。
本文首先,通过该地区的地质、地形条件确定隧道的位置及控制高程,结合一些实际条件计算绘制边、仰坡的开挖线的有关数据并在地形图上绘制开挖线、做纵断图;然后,根据地质条件和围岩级别选择合适的隧道洞门,查阅相关资料进行稳定性检算,以便确定洞门能否合格;接下来,根据洞门和地下水情况确定合适的隧道衬砌,并依照计算程序进行衬砌强度检算,看是否符合规范要求,如果不合格通过调整必要的资料来重新检算;最后,按照以上设计进行施工组织设计,安排施工进度及主要施工方法,合理调配施工机械设备,还要组织有效的质量保证措施及安全保证措施,这样就完成本设计的主要内容。
通过这次设计不仅培养了我们独立思考问题的能力,也给我们在以后的工作中提供了扎实的理论基础。
第一章隧道位置的选择及纵断面设计
第一节隧道位置的选择
地形是选定隧道位置的重要条件之一。一般山区铁路不论沿河傍山,在河道曲折、地势陡峭的峡谷地段或跨越分水岭,常常修建隧道。故仅就地形条件而言,可分为越岭隧道与河谷线隧道。越岭地段,一般山峦起伏、地形崎岖、地质条件复杂、自然条件变化差异很大,其中分水岭垭口的高低、垭口两面的沟谷地势、山梁的薄厚、山坡的陡缓以及山前主支沟台地的分布情况等,与隧道平面位置及立面位置的选择关系密切。本隧道所在位置地势比较陡峭,由中密的、饱和石质灰岩为主、砂粘土充填的碎石土和钙质胶结、细晶结构质、节理发育的灰岩夹页岩及泥灰岩组成,结构比较单一适合做隧道。
第二节隧道纵断面设计
隧道宜设在直线上,应尽量采用较大的曲线半径,并尽量避免设在反向曲线上。为了保证隧道内列车能安全平顺地行使,机车能够牵引足够的列车重量,同时考虑将隧道内的水顺利排出洞外以及通风要求等因素,必须对隧道内线路的纵断面进行合理地设计。隧道纵断面设计的主要内容包括选定隧道内线路坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。
一、坡道形式
隧道处于地层之内,除了地质有变化以外,线路的坡形本来不受什么限制,用不着采用复杂多变的形式。一般可采用简单的单坡形或不复杂的人字坡形,如图1-1所示。
(a)单坡形(b)人字坡形
图1-1 坡道形式
由于本隧道所在位置地形比较陡峭,为了减少开挖量,必须要争取高程,所以选择了单坡形隧道。
二、坡度大小
对于线路来说,考虑到运营效率,应具有良好的行车条件,线路的坡度以平坡为最好。但是,天然地形是起伏不定的,为了能适应天然地形的形状以减少工程数量,需要随着地形的变化设置与之相适应的线路坡度。但坡度不能太大,若坡度超过了线路最大允许的限制坡度,机车的牵引能力达不到,不是列车爬不上去,就是必须减轻列车的牵引重量。所以设计坡度时,注意应不超过限制坡度
。如果在平面上有曲线,还需为克服曲线的阻力,再减去一个曲线的当量坡度。即
式中─设计中允许采用的最大坡度;
─按照线路等级规定的限制最大坡度;
─曲线阻力折算的坡度折减量;
当机车进入隧道时,空气阻力就已增加,粘着系数也已开始减小,机车的牵引能力相应降低,因此不但隧道内的线路应按上述方式予以折减,洞口外一段距离内,也要考虑相应的折减。在上坡进洞前半个远期货物列车长度范围内,按洞内一样予以折减。至于列车出洞,机车已达明线,这就不存在折减问题了。
另一方面,考虑隧道排水的需要,除了最大坡度的限制以外,还要限制最小坡度。因为隧道内的水全靠排水沟向外流出。《铁路隧道设计规范》规定,隧道内线路不得设