隧道工程.docx

1、隧道工程隧道工程土木工程学院1 绪论1.1 隧道在交通事业中的地位和国内外隧道发展概况1）隧道定义：（P1，P3）2）隧道的产生和发展：原始时代；远古时代；中世纪时代；近代和现代3）我国公路隧道的建设和发展（表1.1）近些年来，我国相继建成一系列、短、中、长及特长隧道。至2000年底，我国公路隧道通车里程已达628km/1684座，隧道平均长度已达373 m。其中，短隧道为112 km/1020座，中隧道为225 km/514座，长隧道为207 km/135座，特长隧道为54 km/15座。比1979年增长了12倍多，比1993年增长了4倍多。4）世界公路隧道的建设和发展（表1.2）新世纪前1

2、0年中，将有总长155 km以上的公路隧道将要投入建设。长大隧道：西安至安康高速公路秦岭终南山特长公路隧道，隧道方案之一全长18.4 km，其长度为亚洲第一，世界第二。湖南雪峰山隧道全长7.1 km陕西省秦岭1号隧道全长6.1 km，秦岭2号隧道5.0 km，秦岭3号隧道6.0km四川省泥巴山隧道全长约8 km山西省雁门关隧道全长5.6 km西安至汉中高速公路穿越秦岭山脉的三座特长隧道单洞总长34 km西昌至攀枝花公路的隧道群总长14 km大跨度隧道：全长3.455 km的北京八达岭高速公路潭峪沟隧道，断面采用五心圆扁坦拱形式，单洞开挖宽度约15 m，为我国三车道隧道修建积累了经验。沈大高速公

3、路改建工程中的一条隧道，单向四车道行车，单洞开挖宽度接近20 m。1.2 隧道的分类及其作用公路隧道铁路隧道水底隧道地下铁道航运隧道人行隧道1.2.1 交通隧道 引水隧道尾水隧道导流隧道或泄洪隧道排沙隧道1.2.2 水工隧道给水隧道污水隧道管路隧道线路隧道人防隧道1.2.3 市政隧道 运输巷道给水隧道通风隧道1.2.4 矿山隧道 1.2.5 按隧道埋深分类： 隧道分类浅埋隧道深埋隧道超深隧道深度范围（22.5）hq（22.5）hq500m500m1.2.6 按长度分类：公路隧道设计技术规范：特长隧道（3 km以上）、长隧道（13 km）、中短隧道（1 km）1.2.7 按开挖断面大小： 特大断

4、面隧道（100 m2以上）、大断面隧道（50100 m2）、中等断面隧道（1050 m2）、小断面隧道（310 m2）、极小断面隧道（5.0B注：B隧道开挖断面宽度。连拱隧道:京珠高速公路五龙岭隧道为双连拱隧道，总开挖宽度达32.52 m；京福高速公路文山下隧道等等。小净距隧道：京福高速公路里洋隧道、鸿尾号及号隧道、跃村隧道等等。2 隧道的勘察2.1 隧道勘察的几个阶段（1） 可行性研究阶段（2） 初步勘察（3） 详细勘察2.2 隧道勘察的主要方法2.2.1 收集研究即有资料地域地质资料；地形、地貌资料；区域水文地质资料；不良和特殊地质特征；地震资料；气象资料；其他有关资料；工程经验。2.2.

5、2 调查与测绘（1） 工程地质调查（2） 工程地质测绘（3） 调查测绘内容2.3 隧道勘察的主要手段2.3.1 挖探2.3.2 简易钻探2.3.3 钻探2.3.4 地球物理勘探2.4 地质勘察2.4.1 初步勘察2.4.2 详细勘察2.5 水文勘察2.5.1 地下水涌水调查2.5.2 枯水调查2.6 建筑环境评价3 隧道总体设计平面位置标高选择3.1 隧道选址3.1.1 越岭隧道选址滑坡、错落松散堆积层泥石流3.1.2 傍山隧道选址 3.1.3 不良地质地段隧道位置的选择 3.1.4隧道洞口位置选择 3.2 隧道的几何设计3.2.1 隧道的平面设计3.2.2 隧道纵断面设计（人字坡、下行单坡）

6、3.2.3 隧道净空断面横断面设计隧道净空隧道建筑限界3.2.4 隧道接线3.3 衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定 内轮廓线、轴线、厚度3.3.1 衬砌断面3.3.2 道路隧道衬砌内轮廓线的求法（1） 圆形断面的作图（2） 直墙式衬砌断面（3） 曲墙式衬砌断面3.3.3衬砌断面几何尺寸的拟定（1）衬砌内轮廓尺寸拟定（2）轴线与外轮廓线3.4 道路隧道勘测设计文件的内容和组成4 隧道结构构造主体构造物：洞身衬砌和洞门构造物附属构造物4.1 洞身衬砌4.1.1衬砌结构的类型（1）直墙式衬砌（条件：垂直压力为主，水平围岩压力很小；一般适用于、类围岩，可用于类围岩） 割圆拱（r1=r2=r），坦三心圆拱（r

7、1r2），尖三心圆拱（r1r2）（2）曲墙式衬砌（3）喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌（4）偏压衬砌（5）喇叭口隧道衬砌（6）圆形断面隧道（7）矩形断面隧道4.1.2支护结构 初期支护（一次支护）、永久支护（二次支护、二次衬砌）（1）整体式衬砌 特点：不考虑围岩的承载作用，通过衬砌结构刚度抵御地层的变形，承受围岩的压力。（2）复合式衬砌（NATM） 初期支护按主要承载结构设计；二次支护在类及以上围岩时按安全储备设计；在类及以下围岩时按承载（后期围压）结构设计，并均应满足构造要求。（3）喷锚衬砌4.2 洞 门4.2.1概述4.2.2洞门形式（1）端墙式洞门（类以上围岩，地形开阔）（2）翼墙式洞

8、门（类以下围岩，开挖路堑）（3）环框式洞门（4）遮光棚式洞门4.2.3隧道洞门构造4.3 明 洞4.3.1拱形明洞4.3.2棚式明洞4.3.3明洞基础4.3.4明洞填土4.4 竖井、斜井4.5 内装、顶棚及路面4.6 隧道的防水与排水（截、堵、排相结合）（1）截水措施：截水导流沟、泄水洞、洞外井点降水（2）堵水措施：喷射混凝土堵水、塑料板堵水、模筑混凝土衬砌堵水、注浆堵水（3）排水措施：盲沟、排水沟、泄水孔5 隧道围岩分级与围岩压力隧道工程的特点隧道围岩隧道围岩压力5.1 隧道围岩分级及其应用5.1.1隧道围岩分级的因素指标及其选择（1）单一的岩性指标：Rb、T、E、抗钻性、抗爆性（2）单一的

9、综合岩性指标：Vp、RQD、ts（3）复合指标：Q指标（系统）（Barton,）5.1.2隧道围岩分级的方法分级方法及其优缺点5.1.3我国公路隧道围岩分级（1）公路隧道围岩分级的出发点（2）分级的指标和因素：岩体的结构特征与完整性、岩石强度、地下水（3）公路隧道围岩分级5.2围岩压力的确定5.2.1围岩压力的概念5.2.2围岩压力的产生（1）初始应力场：自重应力场、构造应力场（2）二次应力场5.2.2围岩压力的确定方法 直接量测法、经验法或工程类比法、理论估算法（1）深埋隧道围岩压力的确定（P86）（2）浅埋隧道围岩压力的确定（P86-87）（3）围岩压力的现场量测5.3影响围岩稳定性的因素

10、5.3.1地质因素（自然因素）5.3.2施工因素（人为因素）6 隧道结构计算6.1 概 述6.1.1引 言（1）局部变形理论（2）共同变形理论6.1.2隧道结构体系的计算模型结构设计方法：（1）以工程类比为主的经验设计法（2）以现场量测和实验室试验为主的实用设计法（3）作用与反作用模型（荷载结构模型）（4）连续介质模型（解析法和数值法）目前主要采用两类计算模型：a）传统的结构力学模型（荷载结构模型），计算方法有：弹性连续框架（含拱形）法、假定抗力法和弹性地基梁（含曲梁和圆环）法。b）岩体力学模型 解析法、收敛约束法、数值法（有限单元法、边界单元法、离散元法等）6.2 隧道衬砌上的荷载类型及其组

11、合主动荷载与被动荷载；主要荷载于附加荷载6.3 半衬砌的计算6.4 曲墙式衬砌计算6.5直墙式衬砌计算6.6 衬砌截面强度验算7 锚喷支护结构的设计与计算7.1 概 述7.2 锚喷支护结构的受力计算7.2.1锚杆支护结构锚杆的类型按作用原理：全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四类。主要起联结作用、组合作用、整体加固作用等。（1）锚杆的联结作用1）锚杆承载力计算2）砂浆锚杆所需锚固长度（2）锚杆的组合作用（3）锚杆支护的整体加固作用承载环7.2.2喷混凝土支护结构（1）局部稳定原理1）冲切破坏计算2）撕开作用计算（2）整体稳定原理7.2.3锚喷联合支护的应用（1）锚喷联合支护修建隧道的基本

12、概念锚喷支护的三个基本点：P137（2）支护与围岩共同作用原理的力学概念 支护结构的设计原理：围岩体和柔性支护共同变形的弹塑性理论。 支护特性曲线（3）喷锚支护的结构计算和支护监控： 工程类比为基础的经验法；以现场量测为基础的监控法；以理论分析为基础的计算法。7.3 锚喷支护施工原则7.3.1采取各种措施，确保围岩不出现有害松动7.3.2 使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力7.3.3 保证锚喷支护与围岩形成共同体7.3.4 选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效7.3.5 采取正确的施工方法7.3.6 依据现场监测数据指导施工8 隧道通风与照明8.1 概 述8.2 空气中有害物质的设计浓度8.3 需放量计算8.4 通风方式及其选择8.5 道路照明的质量及隧道亮度曲线8.6照明设计简介9 隧道施工方法简介9.1 概 述9.2 新奥法 9.2.1 全断面法 9.2.2 分部开挖法 9.2.3 施工中可能发生的问题及其对策9.3 传统矿山法9.4 开 挖 9.4.1 炮眼布置和周边眼的控制爆破 9.4.2 光面爆破和预裂爆破 9.4.3 隧道支撑及衬砌施工