毕业设计之隧道衬砌
隧道工程的衬砌结构设计与施工
隧道工程的衬砌结构设计与施工隧道是现代交通建设中重要的基础设施之一，通过地下开挖形成的通道，通常用于道路、铁路和地铁等的交通运输方式。
而隧道的衬砌结构设计与施工是隧道工程的重要环节之一，它直接关系到隧道的使用寿命和安全性能。
一、衬砌结构设计隧道衬砌结构是指将隧道内部的固定土层覆盖以保持其形状和稳定性的一种结构。
它起到保护隧道免受岩石坠落、土方塌方以及地下水侵蚀等问题的影响。
隧道衬砌结构的设计需要根据具体的地质条件、交通要求和工程预算等因素进行综合考虑。
1. 衬砌材料选择隧道衬砌结构的材料选择是设计的重要一环。
常见的隧道衬砌材料有混凝土、预制混凝土块、钢质和纤维增强复合材料等。
不同的材料有着不同的优势和适应性，需要根据具体情况进行综合比较选择，同时还需要考虑到施工的可行性和经济性。
2. 结构形式设计隧道衬砌结构的形式设计是根据具体的隧道类型和地质条件等因素决定的。
常见的衬砌结构形式有方形衬砌、圆形衬砌以及不规则形状的衬砌等。
在设计中需要考虑到隧道的通行能力和安全性能，并进行合理的优化设计。
3. 衬砌厚度设计隧道衬砌结构的厚度设计是保证隧道稳定性和安全性能的关键因素。
根据地质条件和设计要求，需要确定适当的衬砌厚度来满足工程要求。
同时，还需要考虑到隧道的使用寿命和施工成本等因素。
二、衬砌施工隧道衬砌结构的施工是整个隧道工程的重要环节。
衬砌施工的质量直接影响隧道的使用寿命和安全性能，因此需要高度重视。
1. 施工材料准备在进行衬砌施工前，需要对施工材料进行准备。
包括混凝土、预制构件、钢材以及其他施工所需材料的准备和配送。
确保施工材料的质量和供应能够满足施工需求。
2. 衬砌施工方法隧道衬砌的施工方法有多种选择，常见的有预制块施工、浇筑施工等。
不同的施工方法有着不同的适应性和经济性，需要根据具体情况进行选择。
在施工过程中，要注意施工工艺的合理性和施工作业的安全性。
3. 质量控制隧道衬砌施工的质量控制是确保施工质量的关键因素之一。
隧洞的衬砌设计案例
隧洞的衬砌设计一、衬砌的类型选择由于本隧洞内水压力较大，故采用双筋砼衬砌。
材料的物理力学指标如下：Ⅰ级钢筋：MPa GPa Eg MPa Rg g 150][;21;2400===σC 20砼：GPa E MPa MPa R m KN n h a h 26,2.2][,11;/25167.03=====σγμ； 岩石：GPa E cm kg K f m KN 10;/100;7;/25303====γ按Ⅲ级建筑物查规范，在正常情况下，安全系数为；检修情况下安全系数为。
二、计算断面的选择在实际工程中，为了达到经济、安全的目的，在不同段，一般采用不同的衬砌形式，且用分缝相结合，故在不同段要分别取断面进行衬砌计算，本次设计只取洞身进口断面进行计算，其它断面的衬砌按已建工程拟定。
三、拟定衬砌厚度采用式（4-10）,式中：m i 75.125.3==γ;—砼允许拉应力(M)；从绘制的水头线查得；MPa h 11.0=ωγ00)21)(1(01.0)1(01.0K Eh K Eh A μμμ-+++-=cm h 0.2111.02.211.02.2927.075.1=--+⨯⨯=∴30cm30cm205cm190cm 3。
岩石压力拱高h 为：m f H h 29.0705.2===γ； 重直山岩压力强度q 为：q =γh =25×=m ；由山岩压力产生的M 和N 采用公式（4-14）：∴M =(0.921A +B +26.43C )，N =+E +26.43F ) 系数A 、B 、C 、D 、E 、F 由表查得，M 、N 计算结果如下表1。
表12) 考虑外水压力，岩石重度γ=16KN/m 3。
垂直山岩压力强度q =γh =m计算公式与上同，其它量不变，则M =(0.921A +B +26.43C )，N =(0.921A +B +26.43C ) M 、N 计算结果如表2。
表2(2) 衬砌自重产生的弯矩和轴向力采用式 4-15，得M =(A 1+，N =(C 1+系数A 1、B 1、C 1、D 1由表查得，M 、N 计算结果如下表3。
隧道构造设计衬砌形式
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隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
- 装配式衬砌
- 优点
一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力； 预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从而改 善了劳动条件； 拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支撑材 料和劳力； 拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 隧道衬砌的其它构造要求
一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌，双线和多线隧 道应适当加长；
围岩较差段的衬砌应向围岩较好地段延伸5～10m； 偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上； 不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不得小于20㎝，双线隧道其 厚度不得小于25㎝； 对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝； 电力牵引的隧道，其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时， 为了使接触网有良好的工作和维修条件，应根据需要设置接触网补偿下锚 的衬砌段。 运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理。
公路隧道建筑限界
H—净高，一条公路应用一个净高，高速公路和一级、二级公路为5.0m； 三、四级公路为4.5m； E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L＞1m时，E=1m； L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2）， 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m；
喷层的厚度一般最薄不应小于5cm,最厚应不大于25cm， 在比较松散软弱的岩层中，可以加金属网或钢支撑，使之结合成一体， 变为钢筋混凝土层
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隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
- 锚杆
隧道毕业论文-公路隧道仰拱及洞身衬砌施工
毕业论文公路隧道仰拱及洞身衬砌施工目录一、工程简介二、公路隧道仰拱及洞身衬砌施工1、施工组织管理及人员配置2、施工机械设备3、施工场地布置4、施工工艺流程4.1、隧道仰拱施工4.2、隧道二次衬砌5、工程质量管理体系及保证措施6、安全生产管理体系及保证措施7、环境保护、水土保持保证体系及保证措施8、文明施工、文物保护措施实习总结参考文献附录1附录2一、工程简介1、工程概况本工程位于浙江省温州市乐清市淡溪镇，双角尖隧道为分离式隧道，左洞进口桩号为ZK119+370，位于R=3670m的曲线上，出口桩号为ZK121+810，位于R=1400m 的曲线上，隧道纵坡进口为-0.9%（2390.506米），出口为-2.95%（49.494米），隧道全长2440米（进口明洞17米，出口明洞17米，S-Va196米，S-Vc20米, S-IVa55米, S-IVb650米, S-IVc315米,S-IIIa1170米）。
右洞进口桩号为K119+430，位于R=3650m的曲线上，出口桩号为K121+805，位于R=1650m的曲线上，隧道纵坡进口为-0.9%（2320米），出口为-2.95%（55米），隧道全长2375米（进口明洞13米，出口明洞15米，S-Va95米，S-Vc82米, S-IVb605米, S-IVc300米,S-IIIa1265米）。
地质特点：隧道进口段为强风化泥岩，薄-中厚层状，节理裂隙极发育。
出口段为强-中化灰岩，中厚层状，节理裂隙极发育，洞身发育中~微风化泥岩、灰岩，局部夹页岩，围岩级别为Ⅴ、IV、III级，灰岩段溶蚀现象发育。
地下水位位于洞室以上，施工时洞室内会产生滴水及小股流水，遇裂隙密集段会产生涌水或突水、突泥。
双角尖隧道进口段地质主要以强风化泥岩、薄-中厚层状，节理裂隙极发育。
出口段为强-中风化灰岩，中厚层状，节理裂隙极发育。
2、自然特征地形地貌双角尖隧道穿越丘陵地貌，山体较矮，最大海拔高程493米。
隧道衬砌结构设计课程设计
隧道衬砌结构设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解隧道衬砌结构的基本概念、分类和作用；2. 掌握隧道衬砌结构设计的基本原理和方法；3. 了解隧道衬砌结构施工技术及其质量控制措施；4. 了解隧道衬砌结构在工程中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 能够分析隧道衬砌结构设计中的主要荷载及其作用机理；2. 能够运用专业知识进行隧道衬砌结构的设计计算；3. 能够根据设计要求，合理选择隧道衬砌结构材料和施工工艺；4. 能够对隧道衬砌结构设计进行合理的优化，提高结构性能和经济效益。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱工程专业，增强对隧道工程建设的责任感和使命感；2. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神，提高解决实际问题的能力；3. 增强学生环保意识，让学生认识到隧道衬砌结构设计在资源利用和环境保护方面的重要性；4. 激发学生创新意识，鼓励学生探索隧道衬砌结构设计的新方法和新工艺。
本课程针对高年级土木工程专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标，旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上，提高解决实际工程问题的能力，为将来从事隧道工程设计和管理奠定坚实基础。
通过对课程目标的分解和实现，培养学生成为具有专业知识、实践技能和创新精神的土木工程人才。
二、教学内容1. 隧道衬砌结构基本概念：包括隧道衬砌结构的定义、分类、功能及其在隧道工程中的重要性；参考教材章节：第一章第一节。
2. 隧道衬砌结构设计原理：介绍隧道衬砌结构设计的基本原理、设计方法及主要设计规范；参考教材章节：第二章。
3. 隧道衬砌结构设计计算：详细讲解隧道衬砌结构设计中的荷载分析、内力计算、截面设计等；参考教材章节：第三章。
4. 隧道衬砌结构材料与施工技术：介绍隧道衬砌结构常用材料及其性能要求，探讨施工工艺及质量控制措施；参考教材章节：第四章。
5. 隧道衬砌结构设计实例分析：分析典型隧道衬砌结构设计案例，使学生掌握实际工程设计方法；参考教材章节：第五章。
隧道衬砌论文正文
目录摘要 (3)第一章前言 (4)1.1 研究的背景及意义 (4)1.2 国内外隧道发展概况 (4)1.3 工程概况 (6)1.4 本文的主要内容 (6)第二章隧道产生开裂的主要原因 (7)2.1 地质问题隧道施工中的地质问题 (7)2.2设计问题主要 (7)2.3施工质量问题 (8)2.4环境影响问题 (8)2.5自然灾害或其它原因 (8)第三章二次衬砌带裂缝隧道的稳定性分析 (10)3.1力学模型 (10)3.2裂缝位置确定 (11)第四章富寮隧道有关施工裂缝的控制 (14)4．1、隧道排水的处理 (14)4．2、隧道的锚杆加 (17)4．3隧道的二次衬砌的砼强度、配合比、厚度 (20)4．4、隧道的超欠挖 (23)第五章、裂缝治理技术 (25)5．1．拆除重建法 (25)5．2．锚固注浆法 (25)5．3．挂网喷浆法 (25)5．4．套衬补强法 (26)5．5．骑缝注浆法 (26)5．6．凿槽嵌补法 (26)5．7．直残徐环法 (27)第六章结论与建议 (28)6．1隧道开裂的一般规律 (28)6．2避免隧道的施工裂缝的主要要注意点 (28)参考文献 (30)摘要隧道衬砌开裂将影响隧道的承载能力和使用安全。
文章主要分析了富寮隧道开裂状况及原因，研究了衬砌开裂隧道的稳定性，并提出了相应的裂缝治理技术,并就隧道施工中引起的裂缝控制进行研究。
关键词：富寮隧道衬砌开裂裂缝开裂标准稳定性治理技术施工裂缝第一章前言§1.1研究背景及意义世界上许多国家和地区都很重视公路隧道的建设，特别是北欧国家和日本由于其自身地形和地貌条件，大力发展公路隧道，在国际上处于领先地位。
挪威国内已建成公路隧道800座，日本连拱隧道自1974年的伊祖隧道，到2005年为止，已建成几十座。
国内公路连拱隧道的建设中，较有代表性的有相思岭隧道、金竹林隧道、五龙岭隧道、福州象山隧道及广东莲花山隧道等，仅在福建省的福泉高速公路、罗长高速公路和三福高速公路中已建成和正在修建的连拱隧道就有25座。
《隧道衬砌设计》课件
采用了新奥法施工，即以喷射混凝土作为初期支护，钢筋混凝土作为二次支护，同时设置排水系统，确保隧道运营安全。
设计要点
根据地质勘察资料，该隧道穿越了多条断层破碎带和软弱围岩地层，因此衬砌设计需考虑围岩稳定性、防水和排水等因素。
案例概述：某铁路隧道位于山区，隧道全长3公里，设计时速为180公里/小时。
03
通过喷射混凝土的方式进行衬砌施工，具有施工速度快、衬砌强度高的特点。
总结词
喷射混凝土衬砌施工是一种常见的隧道衬砌方法，通过将混凝土混合料与压缩空气混合，然后通过喷嘴喷射到隧道岩壁上，形成一层混凝土衬砌。该方法具有施工速度快、衬砌强度高的优点，适用于不同地质条件的隧道施工。
详细描述
总结词
通过模板支撑浇筑混凝土的方式进行衬砌施工，具有结构稳定性好、耐久性高的特点。
案例概述
某水工隧道位于河流峡谷地带，隧道全长1.2公里，设计流量为20立方米/秒。
设计要点
该隧道主要用于引水灌溉和水力发电，衬砌设计需考虑水压力、防渗漏和结构稳定性等因素。
衬砌类型
根据设计要求和结构形式，采用了钢筋混凝土和模注混凝土两种衬砌类型。钢筋混凝土衬砌适用于承受水压力较大的地段，模注混凝土衬砌适用于承受水压力较小的地段。
排水孔
在隧道侧壁设置排水管，将侧壁渗水引出隧道外。
排水管
定期检查
定期对防排水系统进行检查，确保系统正常运行。
隧道衬砌设计案例分析
05
案例概述
某高速公路隧道位于山区，隧道全长2.5公里，设计时速为100公里/小时。
衬砌类型
根据围岩条件和隧道断面形状，采用了钢筋混凝土和喷射混凝土两种衬砌类型。钢筋混凝土衬砌适用于围岩稳定性较好的地段，喷射混凝土衬砌适用于围岩稳定性较差的地段。
毕业设计之隧道衬砌
毕业设计之隧道衬砌翠峰山隧道衬砌设计5.1 概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型：喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。
规范规定，高速公路的隧道应采用复合式衬砌。
隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。
衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。
注：1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。
5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。
由明洞计算可知：h q =0. 45⨯2S -1[1+i (B -5)]（5.1）式中：s —围岩的级别，取s =4；B —隧道宽度i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率，因B =11.8m>5m，所以i =0.1。
带入数据得：h q =6.264对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5⨯6.264=15.66 深埋：h ＞H p ；浅埋：h q ＜h ≤H p ；超浅埋：h ≤h q 。
5.2.2围岩压力计算基本参数：围岩为Ⅳ级，容重γ=20kN /m 3，围岩的弹性抗力系数K =0.5⨯106kN /m 3，衬砌材料为C25钢筋混凝土，弹性模量E h =2.95⨯107KPa 。
1、围岩垂直均布压力根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式：q =0.45⨯2S -1⨯γ⨯ω（5.2）式中： S —围岩的级别，取S=4；γ—围岩容重，根据基本参数γ=23 KN/m3；ω—宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)=1.76计算； B —隧道宽度，B=2⨯（5.7+0.5+0.5）=12.4m；i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。
因B=12.6m>5m,所以i=0.1。
所以围岩竖向荷载： q =0.45⨯24-1⨯20⨯1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力5 e =0. 2q （5.3）式中：Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ，这里取值0.25 代入数据得：25125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2⨯/5.2.3衬砌几何要素计算图示如下q1234567R 78R 图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ；拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。
隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施
兰州交通大学继续教育学院毕业设计（论文）专业（班级）：12级土木工程指导教师：刘永孝学生姓名：王建龙学号：120003625设计题目：隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施毕业设计成绩评议表有无错误等。
毕业设计（论文）任务书班级：土木工程12级学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝开题报告班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝几中期报告班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝结题验收班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙摘要随着国民经济的迅速发展，我国交通运输事业得到了蓬勃发展。
隧道作为公路工程建设中的一个重要结构物，也迎来了规模空前的建设热潮。
因其在改善路线线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益以及减少占地面积等方面发挥的重要作用，必将得到更为广泛的推广和发展。
但是，我国地域自然条件差异较大，隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变。
由于对局部软弱围岩、膨胀性围岩以及对衬砌有侵蚀性的环境水等调查不足；未能采用加强衬砌结构或防治措施不当；部分地段隧道衬砌施工质量缺陷等，造成了许多运营隧道出现衬砌裂缝。
如衬砌裂缝处治不当就会出现渗漏水，不但不易修缮而且影响隧道正常运营，造成隧道衬砌和通风、照明及消防设备的腐蚀损坏，造成路面积水使行车环境恶化，从而降低行车速度和安全性能。
因此对隧道衬砌裂缝进行相关研究是十分必要的。
本文从隧道衬砌裂缝的类型入手，从施工角度分析了隧道衬砌裂缝产生的原因,再现衬砌裂缝特征及破坏形式，得出隧道衬砌裂缝产生及发展规律，从而对隧道设计、施工以及衬砌裂缝病害的防治提出一些粗浅见解。
关键词：隧道；衬砌；裂缝；产生原因；预防；治理AbstractWith the rapid development of national economy, transport undertakings have developed vigorously in our country. Tunnel as a highway (railway) is a very important part in engineering construction structure,also ushered in the unprecedented building boom.Tunnel in the improvement of the route, shorten the distance and travel time, improve the operating efficiency and reduce the area played an important role,will get more extensive promotion and development.However, the regional differences in natural conditions in our country, tunnel through the mountain complex geological and hydrological conditions, the local weak surrounding rock and swelling rock and transform Qi You corrosive environment such as water survey, failed to use improper measures, strengthening prevention and control of lining structure or sections of tunnel lining construction quality defects, such as tunnel in tunnel lining crack caused many operation. Such as lining crack treatment inappropriate lining will appear, not only is not easy to repair and affect the normal operation of tunnel, tunnel lining and all kinds of ventilation, lighting and fire fighting equipment corrosion damage,worsen water surface driving environment, thereby reducing driving speed and safety performance. So the relevant study on the tunnel lining crack is very necessary.From the type of tunnel lining crack, this paper analyzed from the points of view of the construction of tunnel lining crack reason, represent the lining crack characteristics and damage forms, draw a tunnel lining crack and the law of development, thus the design and construction of the tunnel and tunnel lining crack disease prevention and control of some shallow opinions are put forward.Key Words: Tunnel Lining Crack；The cause of prouduct；Prevent Administer目录第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状 (1)一、现场原位试验 (1)二、室内模型试验 (1)三、理论与数值分析 (1)第二章隧道衬彻裂损变形的现状和主要危害 (2)一、现场原位试验 (2)二、隧道衬砌裂缝的主要危害 (2)第三章隧道衬砌开裂的类型 (3)一、按裂缝与隧道轴向相互关系分类 (3)二、按照衬砌受力变形形态和裂口特征分类 (4)第四章隧道衬砌裂缝观测方法 (6)一、纸条测标观测 (6)二、钢钉测标观测 (6)三、标记测标观测 (7)第五章隧道施工对衬砌裂缝的预控 (8)第六章衬砌开裂原因分析 (10)一、设计方面的原因 (10)二、施工方面的原因 (10)第七章隧道衬砌裂缝的预防和治理措施 (12)一、预防 (12)二、治理 (12)（一）围岩加固 (12)（二）二次衬砌表面补强 (21)（三）套衬补强 (22)（四）换拱换衬 (23)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (31)第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状与发达国家相比，我国隧道建设起步较晚，针对运营中隧道呈现出越来越多的裂缝状况，国内学者对裂缝形成机理及处治方案进行了一系列的研究，其采用的研究方法主要有：一、现场原位试验现场原位试验是地下工程研究最直接的研究方法，现场试验的研究数据不仅可以为科研提供重要的数据，更重要的是通过现场量测数据分析可以直接指导实际工程的建设，同时与数值模拟分析的结果进行对比分析，以验证其计算的正确性。
隧道衬砌实验报告
隧道衬砌实验报告隧道衬砌实验报告一、引言隧道是现代城市建设中不可或缺的重要组成部分，而隧道衬砌作为隧道结构的关键部分，对隧道的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
本实验旨在通过对不同材料的隧道衬砌进行试验，探究不同材料在隧道工程中的适用性和优劣。
二、实验设计1. 实验材料本实验选取了三种常见的隧道衬砌材料：混凝土、钢筋混凝土和砖石。
这三种材料在工程实践中被广泛应用，具有不同的特点和适用范围。
2. 实验步骤（1）制作样品：按照隧道衬砌的实际尺寸和比例，制作相应的混凝土、钢筋混凝土和砖石样品。
（2）力学性能测试：对三种材料的样品进行抗压强度、抗拉强度和抗弯强度等力学性能测试。
（3）耐久性测试：将三种材料的样品放置在模拟隧道环境中，观察其在不同环境条件下的耐久性能和变形情况。
三、实验结果与分析1. 力学性能测试结果（1）抗压强度：混凝土样品的抗压强度最高，其次是钢筋混凝土，砖石样品的抗压强度最低。
这是因为混凝土具有较高的强度和稳定性，而砖石则相对较脆弱。
（2）抗拉强度：钢筋混凝土样品的抗拉强度最高，混凝土次之，砖石样品的抗拉强度最低。
钢筋混凝土的优势在于其内部的钢筋能够有效抵抗拉力，提高结构的整体强度。
（3）抗弯强度：钢筋混凝土样品的抗弯强度最高，混凝土次之，砖石样品的抗弯强度最低。
钢筋混凝土的钢筋能够有效抵抗弯曲力，增强结构的刚性和稳定性。
2. 耐久性测试结果（1）湿度变化：在高湿度环境下，混凝土和钢筋混凝土样品表现出较好的耐久性，变形较小；而砖石样品容易受潮膨胀，产生较大的变形。
（2）温度变化：在高温环境下，混凝土和钢筋混凝土样品表现出较好的耐久性，变形较小；而砖石样品容易受热膨胀，产生较大的变形。
（3）化学腐蚀：混凝土和钢筋混凝土样品对化学腐蚀的抵抗能力较强，而砖石样品容易受腐蚀，产生较大的破损。
四、结论通过本实验的测试和分析，可以得出以下结论：1. 在力学性能方面，混凝土和钢筋混凝土具有较高的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度，适用于承受较大荷载和变形的隧道工程。
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毕业设计之隧道衬砌翠峰山隧道衬砌设计5.1 概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型：喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。
规范规定，高速公路的隧道应采用复合式衬砌。
隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。
衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。
注：1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。
5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。
由明洞计算可知：h q =0. 45⨯2S -1[1+i (B -5)]（5.1）式中：s —围岩的级别，取s =4；B —隧道宽度i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率，因B =11.8m>5m，所以i =0.1。
带入数据得：h q =6.264对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5⨯6.264=15.66 深埋：h ＞H p ；浅埋：h q ＜h ≤H p ；超浅埋：h ≤h q 。
5.2.2围岩压力计算基本参数：围岩为Ⅳ级，容重γ=20kN /m 3，围岩的弹性抗力系数K =0.5⨯106kN /m 3，衬砌材料为C25钢筋混凝土，弹性模量E h =2.95⨯107KPa 。
1、围岩垂直均布压力根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式：q =0.45⨯2S -1⨯γ⨯ω（5.2）式中： S —围岩的级别，取S=4；γ—围岩容重，根据基本参数γ=23 KN/m3；ω—宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)=1.76计算； B —隧道宽度，B=2⨯（5.7+0.5+0.5）=12.4m；i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。
因B=12.6m>5m,所以i=0.1。
所以围岩竖向荷载： q =0.45⨯24-1⨯20⨯1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力5 e =0. 2q （5.3）式中：Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ，这里取值0.25 代入数据得：25125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2⨯/5.2.3衬砌几何要素计算图示如下q1234567R 78R 图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ；拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。
外轮廓线半径：R 1=5.70+0.5=6.2m ，R 2=8.20+0.5=8.7m ；拱轴线各段圆弧中心角：θ1=90︒，θ2=14.1169︒。
2、半拱轴线长度S 及分段轴长△S90︒πr =⨯3.14⨯5.95=9.3415m S 1=︒︒180180θ1'114.1169︒πr 2=⨯3.14⨯8.45=2.081m S 2=︒︒180180θ2'半拱轴线长度S =S 1+S 2=9.3415+2.081=11.4225m 将半拱轴长度等分为8段，则∆S =S 11.4225==1.4278m 883、各分块截面中心几何要素（1）与竖直轴的夹角αi由于所要平均分配的弧长均在同一圆周上，因此，各弧段对应的圆心角也是相等的，即：α1=∆θ1=∆S 180︒180︒⨯=1.4278÷5.95⨯=13.75555︒()r 1' ππα2=α1+∆θ1=13.75555︒+13.75555︒=27.5111︒α3=α2+∆θ1=41.26665︒α4=α3+∆θ1=55.0222︒α5=α4+∆θ1=68.77775︒α6=α5+∆θ1=82.5333︒s 1=7s -s 1=7⨯1.42775-9.3415=0.652757∆S -S 1180︒α7=90+⨯=94.426︒ 'r 2π︒∆S 180︒1.42775180︒θ2=' ⨯=⨯=9.6921︒r 2π8.45π α8=θ2+α7=9.6921︒+94.426︒=104.1147︒角度闭合差∆≈0。
（2）接缝中心点坐标计算计算时采用以下计算公式：x i =r i ' sin αi （5.4）y i =r i ' ⨯(1-cos αi ) （5.5） x 、y 的计算结果列入“5.2单位位移计算表”。
5.2.4计算位移1、单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行。
单位位移的计算见表5.4。
δ11=⎰sM 1∆s 1-8-6≈=4.8398⨯10⨯864=41.8159⨯10∑E h E h ISδ12=δ21=⎰0 δ22=⎰0sM 1M 2∆s yds ≈=4.8398⨯10-8⨯2735.2113=132.3787⨯10-6 ∑E h I E h IM 2∆s y 2≈=4.8398⨯10-8⨯15200.4832=735.6730⨯10-6 ∑E h E h I计算精度校核：δ11+2δ12+δ22=(41.8159+2⨯132.3787+735.6730)⨯10-6=1042.2463⨯10-6 (1+y )=4.8398⨯10-8⨯21536.1370=1042.3059⨯10-6 ∆Sδss =∑E h I闭合差：∆≈02注：1.I ——截面惯性矩，I =，b 取单位长度；2. 不考虑轴力的影响。
122、载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移竖向力：Q i =qb i （5.6）式中: q —围岩竖向压力；b i —衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，可以由附图5.1量得。
b 1=1. 474m 4b 2, =b 5=0. 699m 3b 6, =m 9≈∑b i =6. 1731. 3m 89b 4=, 30. 3m 67b 7=, 7B=21. m 22=63, 4b 0. m 0266m 0. 9902,6. 2水平压力：E i =eh i（5.7）式中:e —围岩水平均布压力；h i —为衬砌外缘相邻两截面之间的竖直投影长，可以由附图5.1量得。
h 1=0.1779m , h 2=0.5220m , h 3=0.8400m , h 4=1.1062m h 5=1.3094m , h6=1.439m , h 7=1.4777m , h 8=1.4550m 2≈∑h =8. 327mi8. 31m 70自重力：G i =d ⨯∆s ⨯γh（5.8）式中:d —接缝的衬砌截面厚度；r h —混凝土的重度。
代入数据得：0.5⨯1.4278⨯25=17.8475kpa作用在各楔形块上的力均列入表5.5，各集中力均通过相应图形的形心。
均由图5-5直接量得，其值见表5-5。
各集中力均通过相应图形的形心。
（1）外荷载在基本结构中产生的内力楔块上各集中力对下一接缝的力臂由图x.1量得，分别记为a q 、a e 、a g 。
内力按下式计算：弯矩：M 0ip =M 0i -1, p -∆χi ∑(Q +G )-∆y i ∑E -Q aq -G ag -E aei -1i -1（5.9) 轴力：（5.10)式中： Q —各个楔块上竖向力； G —各个楔块上自重力； E —各个楔块上竖向力；∆x i 、∆y i —相邻两接缝中心点的坐标增值，按下式计算：-i 1 ∆x i =x i -x-i 1 ∆y i =y i -yN 0ip =sin αi ∑(Q +G )-cos αi ∑EiiQ aq 、G ag 、E ae—各个楔块上竖向力、自重力、竖向力对下一接缝的弯矩。
（5.11)00M ip 、N ip 的计算见表5.5及附表5.6表5.6 载位移N p计算表续上表基本结构中，主动荷载产生弯矩的校核为： M 8q 0=-qe 2B ⎰B ⎰12.8⎰12.8⎰χ-=-125.28⨯5.7703- 8⎰ ⎰=-2074.1181 2⎰4⎰2⎰4⎰31.32⨯8.32722=-1085.8998 2M 08e =-H 2=-M 08g =-∑G i χ8-χi +a gi()=-G 1⨯(χ8-χ1+a g 1)-G 2⨯(χ8-χ2+a g 2)-G 3⨯(χ8-χ3+a g 3)-G 4(χ8-χ4+a g 4)-G 5(χ8-χ4+a g 5)-G 6(χ8-χ4+a g 5) -G 7⨯(χ8-χ7+a gi )-G 8a g 878⎰⎰=-G ⨯7χ8-∑χi +∑a gi ⎰i =1i =1⎰⎰=-17.8475⨯(7⨯5.7703-30.341+3.0129)=-233.1597M 8p 0=M 8q 0+M 08e +M 08g =-2074.1181-1085.8998-233.1597=-3393.1776另一方面，从表5.3中得到 M 8p =-3409.0197闭合差∆=3409.0197-3393.1776⨯100%=0.46%3393.1776（2）主动荷载位移计算过程见表5.7。
续上表∆1p =⎰sM M 1M P ∆Sds ≈∑I E h I E h0p=4.8398⨯10-8⨯(-1522420.87)=-0.07370p∆2p =⎰syM M 2M P ∆Sds ≈∑I E h I E h=4.8398⨯10-8⨯(-7782788.1)=-0.3767计算精度校核：∆1p +∆2p =-357217. 4829-6 另一方面，从表5.7中得到：1+y )M P 0(∆S∆sp ==4. 839⨯8-81⨯0(-∑E h I 闭合差∆≈0。
9295-059)=0. 44983、载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移（1）各接缝处的抗力强度抗力上零点假定在接缝3，α3=41.2665︒=αb ；最大抗力值假定在接缝5，α5=68.7777︒=αh 。
最大抗力值以上各截面抗力强度按下式计算：cos 2αb -cos 2αiσi =σh 22cos αb -cos αh（5.12）式中：αi 、αb 、αh —分别为i 、b 、h 点所在截面与垂直对称轴的夹角。
查表5.2，算得：σ3=0, σ4=0.545σh , σ5=σh 。
最大抗力值以下各截面抗力强度按下式计算：' 2⎰⎰yσi = 1-i 2⎰σhy ' ⎰h ⎰⎰（5.13）式中：y i '-所考察截面外缘点到最大抗力截面垂直距离；'-墙脚外缘点到最大抗力截面垂直距离。
y h' ' '由附图5.1中量得：y 6=2.6836m ，y 8=1.4742m ，y 7=3.5862m 。