摘 要：近年來隨著隧道施工技術水平的提高，尤其是新奧法施工理念的廣泛普及和應用，隧道在施工過程中，圍巖往往被重點進行保護，從而產生較小的松弛，故而圍巖松散壓力也大幅地有所縮減。因此，研究并采用圍巖接觸壓力計算方法就顯得十分必要。鑒于目前圍巖接觸壓力計算方法尚未形成，故在此進行了相關的研究，以期獲得相關成果。

關鍵詞：圍巖壓力；計算方法；塌方高度

1 圍巖接觸壓力樣本采集

為獲得圍巖接觸壓力大小及規(guī)律，采集相關圍巖接觸壓力樣本十分必要。本次采集的圍巖接觸壓力原始樣本主要來自國內眾多實際隧道工程的調研資料，調研內容主要包括隧道工程名稱，隧道類型、隧道埋深、圍巖級別、隧道跨度、樣本具體里程、樣本斷面各處圍巖接觸壓力值等。通過調研，共獲取圍巖接觸壓力原始樣本113個，樣本圍巖級別共涵蓋Ⅱ-Ⅵ級，其中以Ⅳ、Ⅴ級圍巖居多，隧道類型涵蓋各種跨度范圍的單、雙、三線鐵路、公路隧道，其中以雙線隧道居多。

2 圍巖接觸壓力樣本處理

2.1 垂直均布荷載計算。由于調研的圍巖接觸壓力原始樣本值均為徑向的接觸壓力值，為方便研究，現(xiàn)將徑向壓力轉換為垂直均布壓力荷載。

對于每個斷面，拱頂處的荷載為垂直向下的，拱腳處荷載為水平方向，故拱腳處無垂直荷載，拱肩處的荷載方向為與水平方向夾角45°，指向近似拱軸線圓心。故拱肩處的垂直荷載為F11=F1*cos45，則最終可以將各個點處的垂直荷載作為集中荷載作用在隧道上。

左端三角區(qū)域底邊長：I1=R*（1-cos45） （1-1）

中間梯形的高為：I2=R*cos45 （1-2）

根據(jù)以上所得數(shù)據(jù)可以將每個區(qū)域的荷載計算得出，隧道總荷載就等于各個區(qū)域總荷載之和，均布荷載為總荷載除以隧道跨度，具體計算簡圖如圖5-1所示。

圖1-1 隧道總荷載計算圖示

為方便比較接觸壓力與現(xiàn)行規(guī)范中松散壓力之間的差異，計算出均布荷載之后，均布荷載比上各級圍巖的重度則可得到圍巖塌落高度，將圍巖塌落高度與計算塌落拱高度進行統(tǒng)計分析。

2.2 數(shù)據(jù)異常值“剔除”。由于本次數(shù)據(jù)從大量調研技術資料以及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)中獲取，最終得到的數(shù)據(jù)中不免混有一些“異常值”，直接使用分析必然會出現(xiàn)較大誤差，故在分析數(shù)據(jù)時首先要將“異常值”剔除，來使結果更加符合客觀情況。數(shù)據(jù)樣本中，所有具有相同條件下的數(shù)據(jù)數(shù)量較少，故選用狄克遜準則進行判別。

狄克遜判定準則如下：在n次測量中按數(shù)值大小排列為X（1）<=X（2）<=...<=X（n）引出極差比rj，j-1=（X（n）-X（n-j））/（X（n）-X（i）），ri-1，j=（X（i）-X（l））/（X（n-j）-X（l）），可以得到其概率密度，進而可以計算在某一置信概率情況下的臨界值，超出此臨界值時，則視X（n）或X（1）為異常值，更廣義地有公式f0>f（α，n）若滿足該式，則應剔除X（n）或X（1）。

2.3 圍巖接觸壓力公式回歸。通過對圍巖接觸壓力的分析，發(fā)現(xiàn)圍巖接觸壓力與隧道圍巖等級、隧道跨度都有一定關系，計算出所有有效樣本的隧道實測拱高度以及計算塌落拱高度，通過線性回歸和非線性回歸分析來確定兩者之間的關系，最總通過比較各種不同的回歸相關系數(shù)來確定最適當?shù)幕貧w公式。將所有有效樣本隧道的計算塌落拱高度作為x變量，實測塌落拱高度作為y變量，繪制出相應的散點圖如圖2-1，擬通過尋找實測塌落拱高度與計算塌落拱高度之間的關系。

圖2-1 數(shù)據(jù)散點圖

通過對比所有擬合函數(shù)的相關系數(shù)可以可知，計算塌落拱高度與實測塌落拱高度散點圖擬合程度最高的函數(shù)為指數(shù)函數(shù)曲線，具體擬合如下：

指數(shù)函數(shù)曲線：y=aebx；兩邊取對數(shù)：lny=lna+bx；變換關系：令y′=lny，a′=lna 則： y′=a′+bx根據(jù)一元線性回歸的計算可以得到冪函數(shù)曲線擬合公式的系數(shù)為：a=1.248，b=0.047。則最終指數(shù)函數(shù)的擬合公式為：y=1.248e0.047x；計算出相關系數(shù)r為：r=0.25。

繪制指數(shù)函數(shù)曲線擬合結果如圖2-2

圖2-2 指數(shù)函數(shù)擬合結果

3 結語

將現(xiàn)行規(guī)范圍巖荷載計算公式帶入上式，通過整理，最終得到修正的圍巖塌方高度計算公式：

lny=0.22+0.02*2s-1w （3-1）

式中：y-圍巖塌方高度；S-圍巖級別；w-寬度影響系數(shù)，w=1+i（B-5）；B-坑道寬度（m）；i-B每增加1m時的圍巖壓力增減率，當B<5時，取i=0.2，當B>5時，可取i=0.1。

參考文獻

[1] 周維垣.高等巖石力學[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2] 袁亮.淮南礦區(qū)煤巷穩(wěn)定性分類及工程對策[M].巖石力學與工程學報，2004（S2）.

[3] 關寶樹，國兆林.隧道及地下工程[M].成都：西南交通大學，2007.

[4] 關寶樹.鐵道隧道圍巖分類[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

作者簡介：王李麒，西南交通大學，土木工程專業(yè)。

摘 要：近年來隨著隧道施工技術水平的提高，尤其是新奧法施工理念的廣泛普及和應用，隧道在施工過程中，圍巖往往被重點進行保護，從而產生較小的松弛，故而圍巖松散壓力也大幅地有所縮減。因此，研究并采用圍巖接觸壓力計算方法就顯得十分必要。鑒于目前圍巖接觸壓力計算方法尚未形成，故在此進行了相關的研究，以期獲得相關成果。

關鍵詞：圍巖壓力；計算方法；塌方高度

1 圍巖接觸壓力樣本采集

為獲得圍巖接觸壓力大小及規(guī)律，采集相關圍巖接觸壓力樣本十分必要。本次采集的圍巖接觸壓力原始樣本主要來自國內眾多實際隧道工程的調研資料，調研內容主要包括隧道工程名稱，隧道類型、隧道埋深、圍巖級別、隧道跨度、樣本具體里程、樣本斷面各處圍巖接觸壓力值等。通過調研，共獲取圍巖接觸壓力原始樣本113個，樣本圍巖級別共涵蓋Ⅱ-Ⅵ級，其中以Ⅳ、Ⅴ級圍巖居多，隧道類型涵蓋各種跨度范圍的單、雙、三線鐵路、公路隧道，其中以雙線隧道居多。

2 圍巖接觸壓力樣本處理

2.1 垂直均布荷載計算。由于調研的圍巖接觸壓力原始樣本值均為徑向的接觸壓力值，為方便研究，現(xiàn)將徑向壓力轉換為垂直均布壓力荷載。

對于每個斷面，拱頂處的荷載為垂直向下的，拱腳處荷載為水平方向，故拱腳處無垂直荷載，拱肩處的荷載方向為與水平方向夾角45°，指向近似拱軸線圓心。故拱肩處的垂直荷載為F11=F1*cos45，則最終可以將各個點處的垂直荷載作為集中荷載作用在隧道上。

左端三角區(qū)域底邊長：I1=R*（1-cos45） （1-1）

中間梯形的高為：I2=R*cos45 （1-2）

根據(jù)以上所得數(shù)據(jù)可以將每個區(qū)域的荷載計算得出，隧道總荷載就等于各個區(qū)域總荷載之和，均布荷載為總荷載除以隧道跨度，具體計算簡圖如圖5-1所示。

圖1-1 隧道總荷載計算圖示

為方便比較接觸壓力與現(xiàn)行規(guī)范中松散壓力之間的差異，計算出均布荷載之后，均布荷載比上各級圍巖的重度則可得到圍巖塌落高度，將圍巖塌落高度與計算塌落拱高度進行統(tǒng)計分析。

2.2 數(shù)據(jù)異常值“剔除”。由于本次數(shù)據(jù)從大量調研技術資料以及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)中獲取，最終得到的數(shù)據(jù)中不免混有一些“異常值”，直接使用分析必然會出現(xiàn)較大誤差，故在分析數(shù)據(jù)時首先要將“異常值”剔除，來使結果更加符合客觀情況。數(shù)據(jù)樣本中，所有具有相同條件下的數(shù)據(jù)數(shù)量較少，故選用狄克遜準則進行判別。

狄克遜判定準則如下：在n次測量中按數(shù)值大小排列為X（1）<=X（2）<=...<=X（n）引出極差比rj，j-1=（X（n）-X（n-j））/（X（n）-X（i）），ri-1，j=（X（i）-X（l））/（X（n-j）-X（l）），可以得到其概率密度，進而可以計算在某一置信概率情況下的臨界值，超出此臨界值時，則視X（n）或X（1）為異常值，更廣義地有公式f0>f（α，n）若滿足該式，則應剔除X（n）或X（1）。

2.3 圍巖接觸壓力公式回歸。通過對圍巖接觸壓力的分析，發(fā)現(xiàn)圍巖接觸壓力與隧道圍巖等級、隧道跨度都有一定關系，計算出所有有效樣本的隧道實測拱高度以及計算塌落拱高度，通過線性回歸和非線性回歸分析來確定兩者之間的關系，最總通過比較各種不同的回歸相關系數(shù)來確定最適當?shù)幕貧w公式。將所有有效樣本隧道的計算塌落拱高度作為x變量，實測塌落拱高度作為y變量，繪制出相應的散點圖如圖2-1，擬通過尋找實測塌落拱高度與計算塌落拱高度之間的關系。

圖2-1 數(shù)據(jù)散點圖

通過對比所有擬合函數(shù)的相關系數(shù)可以可知，計算塌落拱高度與實測塌落拱高度散點圖擬合程度最高的函數(shù)為指數(shù)函數(shù)曲線，具體擬合如下：

指數(shù)函數(shù)曲線：y=aebx；兩邊取對數(shù)：lny=lna+bx；變換關系：令y′=lny，a′=lna 則： y′=a′+bx根據(jù)一元線性回歸的計算可以得到冪函數(shù)曲線擬合公式的系數(shù)為：a=1.248，b=0.047。則最終指數(shù)函數(shù)的擬合公式為：y=1.248e0.047x；計算出相關系數(shù)r為：r=0.25。

繪制指數(shù)函數(shù)曲線擬合結果如圖2-2

圖2-2 指數(shù)函數(shù)擬合結果

3 結語

將現(xiàn)行規(guī)范圍巖荷載計算公式帶入上式，通過整理，最終得到修正的圍巖塌方高度計算公式：

lny=0.22+0.02*2s-1w （3-1）

式中：y-圍巖塌方高度；S-圍巖級別；w-寬度影響系數(shù)，w=1+i（B-5）；B-坑道寬度（m）；i-B每增加1m時的圍巖壓力增減率，當B<5時，取i=0.2，當B>5時，可取i=0.1。

參考文獻

[1] 周維垣.高等巖石力學[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2] 袁亮.淮南礦區(qū)煤巷穩(wěn)定性分類及工程對策[M].巖石力學與工程學報，2004（S2）.

[3] 關寶樹，國兆林.隧道及地下工程[M].成都：西南交通大學，2007.

[4] 關寶樹.鐵道隧道圍巖分類[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

作者簡介：王李麒，西南交通大學，土木工程專業(yè)。

摘 要：近年來隨著隧道施工技術水平的提高，尤其是新奧法施工理念的廣泛普及和應用，隧道在施工過程中，圍巖往往被重點進行保護，從而產生較小的松弛，故而圍巖松散壓力也大幅地有所縮減。因此，研究并采用圍巖接觸壓力計算方法就顯得十分必要。鑒于目前圍巖接觸壓力計算方法尚未形成，故在此進行了相關的研究，以期獲得相關成果。

關鍵詞：圍巖壓力；計算方法；塌方高度

1 圍巖接觸壓力樣本采集

為獲得圍巖接觸壓力大小及規(guī)律，采集相關圍巖接觸壓力樣本十分必要。本次采集的圍巖接觸壓力原始樣本主要來自國內眾多實際隧道工程的調研資料，調研內容主要包括隧道工程名稱，隧道類型、隧道埋深、圍巖級別、隧道跨度、樣本具體里程、樣本斷面各處圍巖接觸壓力值等。通過調研，共獲取圍巖接觸壓力原始樣本113個，樣本圍巖級別共涵蓋Ⅱ-Ⅵ級，其中以Ⅳ、Ⅴ級圍巖居多，隧道類型涵蓋各種跨度范圍的單、雙、三線鐵路、公路隧道，其中以雙線隧道居多。

2 圍巖接觸壓力樣本處理

2.1 垂直均布荷載計算。由于調研的圍巖接觸壓力原始樣本值均為徑向的接觸壓力值，為方便研究，現(xiàn)將徑向壓力轉換為垂直均布壓力荷載。

對于每個斷面，拱頂處的荷載為垂直向下的，拱腳處荷載為水平方向，故拱腳處無垂直荷載，拱肩處的荷載方向為與水平方向夾角45°，指向近似拱軸線圓心。故拱肩處的垂直荷載為F11=F1*cos45，則最終可以將各個點處的垂直荷載作為集中荷載作用在隧道上。

左端三角區(qū)域底邊長：I1=R*（1-cos45） （1-1）

中間梯形的高為：I2=R*cos45 （1-2）

根據(jù)以上所得數(shù)據(jù)可以將每個區(qū)域的荷載計算得出，隧道總荷載就等于各個區(qū)域總荷載之和，均布荷載為總荷載除以隧道跨度，具體計算簡圖如圖5-1所示。

圖1-1 隧道總荷載計算圖示

為方便比較接觸壓力與現(xiàn)行規(guī)范中松散壓力之間的差異，計算出均布荷載之后，均布荷載比上各級圍巖的重度則可得到圍巖塌落高度，將圍巖塌落高度與計算塌落拱高度進行統(tǒng)計分析。

2.2 數(shù)據(jù)異常值“剔除”。由于本次數(shù)據(jù)從大量調研技術資料以及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)中獲取，最終得到的數(shù)據(jù)中不免混有一些“異常值”，直接使用分析必然會出現(xiàn)較大誤差，故在分析數(shù)據(jù)時首先要將“異常值”剔除，來使結果更加符合客觀情況。數(shù)據(jù)樣本中，所有具有相同條件下的數(shù)據(jù)數(shù)量較少，故選用狄克遜準則進行判別。

狄克遜判定準則如下：在n次測量中按數(shù)值大小排列為X（1）<=X（2）<=...<=X（n）引出極差比rj，j-1=（X（n）-X（n-j））/（X（n）-X（i）），ri-1，j=（X（i）-X（l））/（X（n-j）-X（l）），可以得到其概率密度，進而可以計算在某一置信概率情況下的臨界值，超出此臨界值時，則視X（n）或X（1）為異常值，更廣義地有公式f0>f（α，n）若滿足該式，則應剔除X（n）或X（1）。

2.3 圍巖接觸壓力公式回歸。通過對圍巖接觸壓力的分析，發(fā)現(xiàn)圍巖接觸壓力與隧道圍巖等級、隧道跨度都有一定關系，計算出所有有效樣本的隧道實測拱高度以及計算塌落拱高度，通過線性回歸和非線性回歸分析來確定兩者之間的關系，最總通過比較各種不同的回歸相關系數(shù)來確定最適當?shù)幕貧w公式。將所有有效樣本隧道的計算塌落拱高度作為x變量，實測塌落拱高度作為y變量，繪制出相應的散點圖如圖2-1，擬通過尋找實測塌落拱高度與計算塌落拱高度之間的關系。

圖2-1 數(shù)據(jù)散點圖

通過對比所有擬合函數(shù)的相關系數(shù)可以可知，計算塌落拱高度與實測塌落拱高度散點圖擬合程度最高的函數(shù)為指數(shù)函數(shù)曲線，具體擬合如下：

指數(shù)函數(shù)曲線：y=aebx；兩邊取對數(shù)：lny=lna+bx；變換關系：令y′=lny，a′=lna 則： y′=a′+bx根據(jù)一元線性回歸的計算可以得到冪函數(shù)曲線擬合公式的系數(shù)為：a=1.248，b=0.047。則最終指數(shù)函數(shù)的擬合公式為：y=1.248e0.047x；計算出相關系數(shù)r為：r=0.25。

繪制指數(shù)函數(shù)曲線擬合結果如圖2-2

圖2-2 指數(shù)函數(shù)擬合結果

3 結語

將現(xiàn)行規(guī)范圍巖荷載計算公式帶入上式，通過整理，最終得到修正的圍巖塌方高度計算公式：

lny=0.22+0.02*2s-1w （3-1）

式中：y-圍巖塌方高度；S-圍巖級別；w-寬度影響系數(shù)，w=1+i（B-5）；B-坑道寬度（m）；i-B每增加1m時的圍巖壓力增減率，當B<5時，取i=0.2，當B>5時，可取i=0.1。

參考文獻

[1] 周維垣.高等巖石力學[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2] 袁亮.淮南礦區(qū)煤巷穩(wěn)定性分類及工程對策[M].巖石力學與工程學報，2004（S2）.

[3] 關寶樹，國兆林.隧道及地下工程[M].成都：西南交通大學，2007.

[4] 關寶樹.鐵道隧道圍巖分類[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

作者簡介：王李麒，西南交通大學，土木工程專業(yè)。