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1、隧道工程复习 一、第一章绪论 一、隧道定义 ：是一种修建在地下的工程建筑物 。 修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。 二、隧道的分类及其作用1、按用途分（常用分类方法） (1)交通隧道：提供运输的孔道和通道，主要有：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。 （2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。主要包括： 引水隧道：把水引入水电站发电机组产生动力资源。 尾水隧道：把发电机组排出的废水送出去的隧道。 导流隧道（泄洪隧道）：疏导水流 排沙隧道：用于冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道

2、（3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。 (例如：综合管网、海底设施隧道等) (4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。主要有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。2、按隧道长度分 公路：特长隧道L3000m、长隧道3000L1000m、中长隧道1000L500m、短隧道 L500m 铁路：特长隧道L10000 m 、长隧道10000L3000 m 、 中长隧道3000L500m 短隧道L 500m 3、按断面面积分（国际隧道协会）：特大断面（100m2）、大断面（50100m2）、中等断面（1050m2）、小断面（310m

3、2）、极小断面（抗剪抗拉抗弯 常用强度准则莫尔库尔理论5、 围岩的稳定性：隧道工程开挖后，周围地层（围岩）的稳定程度，它是一个反映地质环境的综合指标。6、隧道开挖后的稳定性描述 （1）充分稳定的：坑道在长时间内具有足够的自稳能力，无需任何人为的支护而能维持稳定，无坍塌，偶尔有掉块。 （2）基本稳定的：坑道会因爆破，岩块结合松弛等而产生局部掉块，但不会坑道的坍塌，坑道是稳定的 （3）暂时稳定的：坑道开挖后呈现出不同程度的坍塌现象，坍塌后的坑道为拱形，呈暂时稳定状态，大多数坑道属此状态。（4）不稳定的6、围岩稳定性影响因素 地质因素地质环境方面的自然因素。客观因素 ，决定了围岩质量 岩体结构特征

4、结构面性质和空间的组合 岩石的力学性质 地下水的影响 围岩的初始应力状态 人为因素隧道的形状、尺寸、施工方法、支护措施，主观因素、工程因素 隧道形状和尺寸：圆形、椭圆形为主、梯形顶板拉应力 ，跨度越大，稳定性越差 支护结构类型 施工方法 ：普通爆破、控制爆破，矿山法、掘进机法，全断面一次开挖、小断面分部开挖7、围岩分级概念 根据一个或几个主要指标，把无限的岩体序列化分为具有不同稳定程度的有限个序列，即将稳定性相似的一些围岩化分为一级，将全部围岩化分为不同级别，这就是围岩稳定性分级，简称围岩分级。8、分类方法的四个因素 3个基本因素： 岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 地质构造：岩体完整性

5、或结构状态。 地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。 1个附加因素： 初始地应力：适当考虑。9、围岩的分级方法 1）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法 (1）.以岩石强度为基础的分类法 (2.)以岩石物性指标为基础的分级法（60.70年代） 2) 以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 (1)泰沙基法考虑围岩的完整状态和岩性，共9级。 考虑地下水 (2)我国交通隧道围岩分级法（2000年以前） 3)与地质勘探手段相联系的分级方法 (1) 弹性波速分级法波速是反映岩性与岩体结构的一项综合指标，波速越高，围岩越好。 (2)岩石质量指标RQD指标也是反映岩性与岩体结构的一项综合指标。 4)组合多

6、种因素的分级方法 （1)代表： 岩体质量分级法10、围岩压力：隧道开挖后、引起洞室周围岩体和支护变形或破坏的作用力。广义：包括有、无支护时的压力。狭义：仅指对支护的压力11、围岩压力的分类： 1）松动压力由于开挖而松动或坍塌的岩体，以重力形式直接作用在支护结构上的压力。 2）形变压力由于围岩变形收到支护结构的限制，而使围岩与支护结构共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触力。 3）膨胀压力膨胀性岩层。 4）冲击压力明洞，落石； 暗洞，坍方、岩爆。 前两种压力形态是最重要的。12、影响围岩压力的因素 地质因素 1.岩体初始应力状态 2.岩石力学性质 3.岩体结构面 4.地下水等 工程因素 1.施

7、工方法 2.支护设置时间 3.支护本身刚度 4.隧道断面形状等13、自然拱的概念：围岩的变形不能得到有效的控制，当变形超过一定限度后，围岩发生松动、坍落，最终在洞室上方形成拱形。 14、自然拱形成的四个阶段：变形阶段、松动阶段、塌方阶段、成拱阶段。15、围岩松动压力的确定方法 直接量测法(切合实际,发展方向) 理论估算法 （现代岩体力学理论，数值模拟分析）统计法（经验法、工程类比法） 式中 围岩容重； hq坍落拱高度； s 围岩级别； w 宽度影响系数，由 w=1+i（B-5）计算： B 坑道宽度，当 B5m时，取 i =0.2，当 B5m时，取i =0.1。16、浅埋隧道围岩松动压力的确定方

8、法 深、浅埋隧道的判定原则 Hp（22.5）hq HHp时为深埋 HHp时为浅埋 H 为覆盖层厚度 I一III级围岩取: Hp2hq IVVI级围岩取: Hp2.5hq (2) 浅埋隧道围岩松动压力的确定方法 土柱法 要点：忽略滑动面上的阻力。 适于：埋深 H hq 垂直压力：q=H 水平压力按朗金公式：e = (H + 1/2 Ht)tg2(450 /2) Ht 为隧道净高。大题例题 第六章隧道结构体系的计算模型 : 以工程类比为主的经验设计法； 以现场量测和试验为主的实用设计法； 结构力学模型方法； 岩体力学模型方法。解析法、数值法、剪切滑移破坏法、特征曲线法 隧道工程技术人员在设计隧道与

9、地下结构物时，往往要考虑和比较各种方法，或以某一种方法为主，其他方法作为比较。1.基本原理 结构力学方法:将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载的主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承，与其对应的计算模型称为荷载结构模型。当作用在支护结构上的荷载确定之后，就可以按普通结构力学方法计算支护结构（超静定）的内力和位移。三种模式： 主动荷载模式 主动荷载加被动荷载模式 实际荷载模式在主动荷载作用下，结构产生的变形用虚线表示。在拱顶，其变形背向地层，不受围岩的约束而自由变形，这个区域称为 “脱离区”；而在两侧及底部，结构产生朝向地层的变形，并受到围岩的约束阻止其变形，因而围岩对衬砌产生了弹性抗力，

10、这个区称为 “抗力区”。 隧道衬砌承受的荷载及分类:主要荷载 长期及经常作用的荷载，如围岩松动压力、支护结构的自重、地下水压力及列车、汽车活载等。附加荷载指偶然的、非经常作用的荷载，如温差应力、灌浆压力、冻胀力及地震力等。被动荷载(即围岩的弹性抗力) 弹性抗力就是指由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。弹性抗力的大小，目前多用温克尔(Winkler) 假定为基础的局部变形理论计算。隧道支护结构计算的主要内容有:1按工程类比方法初步拟定断面的几何尺寸2确定作用在结构上的荷载3进行力学计算，求出截面的内力(弯矩M和轴向力N)4检算截面的承载力按破损阶段法设计隧道结构截面

11、检算由抗压强度控制承载力，抗压强度检算 由抗拉强度控制承载力，抗拉强度检算 第七章一、隧道工程的施工特点 1. 地质信息不充分 2. 施工环境较差（断面小、空气质量差、照明暗、地下水） 3. 工序复杂 4. 大型的隐避工程 ，质量要求高 5. 多地处偏远山区，交通不便。隧道施工方法：明挖施工：明挖法 盖挖法 （盖挖顺作法 盖挖逆作法） 沉埋法暗挖施工：矿山法 机械法三条作业线：开挖作业线 喷锚作业线 模拟衬砌作业线一、全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。 二、台阶法1、长台阶法 长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，速度快。

12、一般适用于级围岩2、短台阶法 适用于地质条件差的、V级围岩，台阶长度定为1015m3、微台阶法 适用于软弱破碎围岩(、级围岩)级围岩，一般为35m的台阶长度。隧道进洞方案刷坡进洞: 直接大刷坡进洞 先拱后墙半明半暗进洞不刷坡进洞: 强支护零开挖进洞 明洞暗做 掏槽先墙后拱管棚的概念：管棚是环向布设在隧道开挖轮廓线以外，用直径较大，长度较长的钢管构成的。以较小外插角插入到岩土体中的一种超前支护形式。 管棚外插角2度钢管直径 108、89、70管棚作用：可有效抑制围岩松动和垮塌，增强了围岩的自承能力，达到加固钢管周边软弱围岩的目的。超前小导管 超前锚杆作用机理差异超前小导管：主要利用刚度起到维护作

13、用。超前锚杆：利用抗拉能力起到加固围岩作用。2. 隧道遇到溶洞时的工程对策 处理溶洞的方法：“引、堵、越、绕”四种。引：注意：遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。 方法：暗管、涵管或小桥等。 堵 对象：已停止发育、跨径较小，无水的溶洞。 方法： 混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭。 越 现象1： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 方法：加深该侧的边墙基础 绕 若溶洞处理耗时，可采用迂回导坑绕过溶洞，继续隧道前方的施工,同时处理溶洞。 第八章临空面 又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。 爆破漏斗 在有临空面的情况下，炸药爆破形成的一个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破漏斗。 分类： n=1：标准抛掷爆破漏斗；

14、 n1：加强抛掷爆破漏斗或扬弃爆破漏斗； 0.75n1：减弱抛掷爆破漏斗或加强松动爆破漏斗； n0.75：松动爆破漏斗。最小抵抗线W ：药包中心到自由面的最小距离。 炸药的性能： 爆速，爆力，猛度，殉爆距离 敏感度 简称感度，炸药在外界起爆能作用下，发生爆炸反应的难易程度，也就是炸药对外能的需要程度。 热敏感度、火焰感度、机械感度、爆轰感度 1、炮孔的种类： 掏槽孔 为临近炮孔的爆破创造临空面。 辅助孔 扩大掏槽孔炸出的槽口，为周边炮孔的爆破创造临空面。 周边孔 在于炸出一个合适的爆破轮廓。预裂爆破：预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破原理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。预裂爆破的分区

15、起爆顺序为： 周边眼掏槽眼辅助眼底板眼。 1、有轨运输： 特点：有轨运输基本上不排出有害气体，对空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用 空间小而且固定等。不足：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面 延伸轨道影响正常装碴作业等。 2、无轨运输： 无轨运输主要是指汽车运输优点：无需铺设复杂的轨道，具有运输速度快，管理简单，配套设备少缺点：排放大量废气，污染洞内空气，长大隧道需设强大的通风设施。 第九章新奥法：用薄层支护手段（柔性支护）来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力，并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工。 三大要素： 控制爆破 喷锚支护 监控量测 八大要点： 1. 承载体系：支护结构+围岩 2. 少扰动围岩 3. 即允许又限制围岩的变形 4. 复合式衬砌（初期支护