鐵路隧道施工與養(yǎng)護(hù)項目1緒論項目2隧道超前地質(zhì)預(yù)報與圍巖分級項目3鐵路隧道構(gòu)造及設(shè)計項目4隧道施工方法項目5隧道施工基本作業(yè)項目6隧道施工輔助作業(yè)項目7不良地質(zhì)隧道施工項目8高速鐵路隧道項目9鐵路隧道常見病害及養(yǎng)護(hù)維修全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件項目1緒論本課件是可編輯的正常PPT課件目錄Contents隧道的基本概念與基本特征任務(wù)1.1隧道的基本構(gòu)成與分類任務(wù)1.2隧道的施工方法任務(wù)1.3隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀任務(wù)1.4本課件是可編輯的正常PPT課件隧道是修建在地層或山體中的通道。本項目主要描述隧道的基本概念、隧道的基本構(gòu)成及分類、常見的隧道施工方法等。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握隧道的基本概念、隧道的基本構(gòu)成與分類、隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀。能力目標(biāo)通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)λ淼肋M(jìn)行分類，認(rèn)識隧道的基本構(gòu)成部分，了解常見的隧道施工方法。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)案例1.工程概況寶坪（寶雞—坪坎）高速公路是國家高速銀昆線（G85）的組成路段，也是陜西省“2367”高速公路網(wǎng)寶雞至漢中高速公路的重要組成部分。全線控制性工程——秦嶺天臺山特長隧道（圖1-1）全長15.56km，為雙向六車道分離式隧道，總投資24.5億元。隧道距地面垂直高度達(dá)70m，建設(shè)規(guī)模、施工難度居世界第一，其工程量居世界公路隧道之首，刷新了中國高速公路多車道隧道建設(shè)的歷史紀(jì)錄。2016年11月20日，2000多名施工人員進(jìn)駐秦嶺深山中，克服寒冷、地質(zhì)復(fù)雜和無電帶來的困難，全面展開了施工。中交二公局寶坪11標(biāo)承建該隧道第二區(qū)段，采用大坡度、長距離有軌運輸斜井輔助正洞施工，包括隧道正洞左、右線各3185m，1號斜井左線868.694m，1號斜井右線962.706m的掘進(jìn)任務(wù)。秦嶺天臺山特長隧道本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)2.“四新”技術(shù)2020年1月12日，寶坪高速公路秦嶺天臺山特長隧道左線進(jìn)口和右線出口相繼貫通，工期較計劃提前400多天，這標(biāo)志著目前世界上在建規(guī)模最大的公路隧道——秦嶺天臺山特長隧道工程建設(shè)實現(xiàn)了新突破。2020年12月28日，秦嶺天臺山特長隧道實現(xiàn)貫通。建設(shè)過程中，項目積極推廣聚能+水壓爆破、混凝土溜槽、水泥斜槽、洞內(nèi)混凝土拌和運輸一體化等“四新”技術(shù)，全面提升了施工效率和建設(shè)品質(zhì)；通過優(yōu)化絞車系統(tǒng)安全保護(hù)措施，引進(jìn)北斗定位技術(shù)和視頻實時監(jiān)控，保證了建設(shè)期間有軌運輸安全運行330000km；同時不斷優(yōu)化隧道通風(fēng)方案，通過聚能+水壓爆破技術(shù)及建設(shè)風(fēng)倉、增加射流風(fēng)機(jī)等措施改善作業(yè)環(huán)境。寶坪高速公路建成通車后將成為一條穿越秦嶺南北的運輸大通道，實現(xiàn)銀昆線陜西境內(nèi)的全線貫通，對完善國家高速公路網(wǎng)布局、加強(qiáng)關(guān)中和陜南地區(qū)溝通與交流、推進(jìn)新一輪西部大開發(fā)本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)和“一帶一路”倡議，以及促進(jìn)關(guān)天、成渝兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)合作交流，推進(jìn)寶雞全國性綜合交通樞紐建設(shè)，助力陜西新時代追趕超越等具有重要意義。圖1-1秦嶺天臺山特長隧道入口本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.1隧道的基本概念與基本特征本課件是可編輯的正常PPT課件其修建于地下或山中，具有出入口和一定斷面大小，具有特定使用功能的人工建筑物。從廣義上說，隧道可涵蓋各種人工修建的地下建筑物，因而有各種不同的類型。鐵路隧道：修建在地下、山中或水下，鋪設(shè)軌道供機(jī)車及可在軌道上行走的機(jī)具通行的建筑物。（1）隧道。它是土木工程的一個分支，指從事研究和建造各種隧道及地下工程的規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工與養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)。（2）隧道工程。任務(wù)1.1隧道的基本概念與基本特征1.1.1隧道的基本概念本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.1隧道的基本概念與基本特征1.1.2隧道的基本特征①

提供到達(dá)地下礦體的通道，利于地下資源開采和地質(zhì)勘探。②

縮短交通線路長度，改善道路線形，提高行車速度和道路通行能力，并減少修建道路對植被的破壞。③

實現(xiàn)引水、排水、通風(fēng)和管線鋪設(shè)。④

實現(xiàn)交通立交，減少交通堵塞，改善城市路況。⑤

開發(fā)利用地下空間，增加城市有效面積，改善城市環(huán)境。⑥

戰(zhàn)爭期間，提供地下的安全庇護(hù)場所，增加勝利的概率。（1）隧道具有特定的使用功能（2）長度大于斷面尺寸，并具有一定的斷面尺寸，其斷面面積應(yīng)大于2m2。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類本課件是可編輯的正常PPT課件隧道由主體建筑物和附屬建筑物構(gòu)成。主體建筑物指洞身襯砌、洞門；附屬建筑物包括通風(fēng)、防排水、照明和各種安全設(shè)施與設(shè)備。此外，洞身的組成要素因隧道長度不同而異，一般地，交通隧道的洞身包含大、小避車洞，隧道間的聯(lián)絡(luò)洞，通風(fēng)井和變電硐室，各種排水溝，電纜槽等，如圖1-2所示。任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類1.2.1隧道的基本構(gòu)成圖1-2隧道構(gòu)造本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類表1-1隧道構(gòu)成要素及作用隧道構(gòu)成要素及作用見表1-1。構(gòu)成要素作用主體建筑物洞身襯砌承受圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重、其他荷載洞門承受仰坡、邊坡土體壓力及滾石、落石的撞擊壓力，美化洞口附屬建筑物人行、避車、防排水、通風(fēng)、消防、照明等本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類1.2.1隧道的基本構(gòu)成（1）按照隧道所處的地質(zhì)條件，隧道可以分為土質(zhì)隧道和石質(zhì)隧道。（2）

（3）按照隧道所在的位置，隧道可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類（4）按照隧道的長度，隧道可以分為短隧道、中長隧道、長隧道和特長隧道。由于鐵路隧道和公路隧道對通風(fēng)要求的不同，其長度劃分的界限也不同，見表1-2。表1-2隧道長度劃分界限

單位：m隧道類型特長隧道長隧道中長隧道短隧道鐵路隧道公路隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類（6）按照隧道的用途，隧道可以分為交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道，如圖1-3所示。（5）按照隧道埋置的深度，隧道可以分為淺埋隧道和深埋隧道。圖1-3隧道按用途分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類是為交通運輸而在地下修筑的工程建筑物，常見的有鐵路隧道、公路隧道、水底隧道、地下鐵道和人行隧道等。交通隧道是水利樞紐的重要組成部分，是為水力發(fā)電而在地下修筑的供引水、排水、發(fā)電及變電機(jī)組安裝的硐室，常見的有引水隧道、尾水隧道、導(dǎo)流隧道、排沙隧道等。水工隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.2隧道的基本構(gòu)成與分類是城市中為安置各種不同市政設(shè)施而修建的地下孔道，常見的有給水隧道、污水隧道、管路隧道，為了便于養(yǎng)護(hù)維修，也可將多種隧道合建，稱之為共同溝。市政隧道是為礦體開采而修筑的從地表通往礦床的通道，常見的有運輸隧道、通風(fēng)隧道、硐室和其他巷道等。礦山隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.3隧道的施工方法本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.3隧道的施工方法圖1-4隧道施工方法分類目前，可供選擇的隧道施工方法如圖1-4所示。具體隧道施工方法的選取需要根據(jù)隧道所處位置的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，并結(jié)合隧道的斷面尺寸、長度、襯砌類型、使用功能、施工設(shè)備與施工技術(shù)水平等因素，綜合考慮后決定。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.3隧道的施工方法表1-3不同的巖性條件對各種開挖方法的適用性不同的巖性條件對各種開挖方法具有特定的適用性，見表1-3。巖性等級巖石類別密度/（kN/m3）內(nèi)摩擦角/（°）開挖方法Ⅵ松土15~169~27人工開挖盾構(gòu)加單臂掘進(jìn)機(jī)、拼裝襯砌Ⅴ普通土15~1830~40宜用單臂掘進(jìn)機(jī)Ⅳ硬土18~2056~60Ⅲ軟巖22~2665~70宜用鉆爆法可用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)Ⅱ次堅巖24~2870~80Ⅰ堅硬巖25~3080~87本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀1.4.1我國隧道的發(fā)展歷程相傳春秋末年左丘明所著的《左傳》中，曾有“隧而相見”的記載；東漢末年的“官渡之戰(zhàn)”中，曹操采用挖掘地道的方式進(jìn)攻袁紹；部分朝代修建了大型的帝王墳?zāi)沽陮嫷取?7世紀(jì)初宋應(yīng)星所著的《天工開物》是我國記載有關(guān)地下工程方面內(nèi)容的最早書籍。19世紀(jì)以來，帝國主義列強(qiáng)爭相在我國修建鐵路，出現(xiàn)了鐵路隧道。我國第一座鐵路隧道是在臺灣修建的獅球嶺隧道。本課件是可編輯的正常PPT課件完全由中國人自行設(shè)計和修建的隧道則是1908年建成的八達(dá)嶺隧道，它是由我國著名工程師詹天佑主持施工的。中華人民共和國成立前，我國經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，隧道修建不多。中華人民共和國成立后，隧道工程技術(shù)有了飛躍的進(jìn)步，隧道的修建得到蓬勃發(fā)展。隨著時代的發(fā)展，我國修建隧道的技術(shù)水平不斷提升，建成的隧道一個比一個長，一個比一個質(zhì)量好。值得一提的有陜西秦嶺終南山隧道、甘肅烏鞘嶺隧道。截至2021年年底，我國投入運營的鐵路隧道達(dá)17532座，總長約21055km。任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀1.4.2我國在隧道工程領(lǐng)域取得的成就在克服不良地質(zhì)條件方面，我國已經(jīng)積累了修建各種隧道的豐富經(jīng)驗。隨著我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，公路隧道的建造也取得了迅猛發(fā)展。在隧道施工機(jī)械化方面，大型全液壓的鉆孔臺車得到應(yīng)用；修建襯砌已由磚石壘砌發(fā)展到混凝土就地模筑、混凝土泵送，進(jìn)而采用噴射混凝土的柔性襯砌，目前已普遍推廣使用雙層復(fù)合式襯砌；20世紀(jì)90年代中期，引進(jìn)全斷面掘進(jìn)機(jī)用于西康線的秦嶺隧道施工；而在大城市的地下鐵道建造中已普遍開始使用機(jī)械化盾構(gòu)。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀在施工方法上，新奧法的應(yīng)用日益普遍，推廣小導(dǎo)坑超前、少分塊的大斷面開挖方法。在隧道工程的理論方面，有限元方法，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用理論，巖體的彈性、塑性和黏性等巖性模型用于支護(hù)受力的分析中。應(yīng)當(dāng)指出，盡管近年來我國隧道工程已經(jīng)取得了一定的成就和相應(yīng)的發(fā)展，但是還存在許多問題。例如，隧道結(jié)構(gòu)仍比較粗大厚實、施工環(huán)境還很惡劣、工人勞動強(qiáng)度還很大、工程進(jìn)度不快和工程造價較高等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀1.4.3我國隧道工程的發(fā)展前景我國隧道工程的發(fā)展前景將是非常廣闊的，同時隧道工程的發(fā)展也是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、西部大開發(fā)戰(zhàn)略、開展通海戰(zhàn)略的迫切需要。（1）交通隧道方面，我國西部多山地區(qū)的不斷延伸，海南島與陸地的跨海延伸以及遼東半島、膠東半島之間的跨海連接，崇明島與上海等長江沿線的地下連接等都需要巨大的隧道工程來支撐。我國鐵路隧道、公路隧道的單體長度及數(shù)量紀(jì)錄，都將不斷被刷新。（2）目前，國內(nèi)已提出跨越渤海灣連接遼東半島與膠東半島的南橋北隧固定聯(lián)絡(luò)通道，跨越長江入海口連接上?！缑鳌獑|的江底隧道，甚至提出了興建臺灣海峽隧道的設(shè)想。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀（3）在水電隧道方面，隨著我國西部大開發(fā)的進(jìn)行，雅魯藏布江、金沙江等水力資源豐富的江河上梯級電站建設(shè)，我國水利水電隧道的建設(shè)也將進(jìn)入一個全新的發(fā)展時期。（4）我國地下工程的建設(shè)，特別是東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和大中城市，將迎來建設(shè)高潮。（5）隧道工程發(fā)展的近期，除了以交通為目的的隧道以外，又?jǐn)U大到其他多方面用途的地下工程，如地下倉庫、地下工廠、地下電站、地下武器庫、地下停車場、地下糧倉、防空洞、地下影院、地下招待所、地下游樂場、地下體育中心、地下街、地下餐廳、地下會堂、地下戰(zhàn)備醫(yī)院和地下養(yǎng)殖場等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀1.4.4國內(nèi)外著名隧道青函隧道（圖1-5）橫越津輕海峽，1964年動工，1987年建成，共耗資約27億美元。主隧道全長53.9km，海底部分23.3km，是目前世界上最長的海底隧道。它由3條隧道組成，主隧道寬11.9m，高9m，斷面面積80m2。最大水深140m，最小覆蓋層厚100m。工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大。由于海底復(fù)雜的地質(zhì)斷層和軟巖構(gòu)造，曾多次出現(xiàn)嚴(yán)重滲水事故，隧道于1969年和1976年兩度被海水淹沒，每次水害都耗時近5個月才整治完成。1.青函隧道圖1-5青函隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀圣哥達(dá)隧道（圖1-6）位于瑞士中部阿爾卑斯山區(qū)的一條高速鐵路上，連接瑞士和意大利。設(shè)計時速250km，全長57km，是目前世界上最長的山嶺隧道。1999年動工，2010年全隧貫通。2016年12月11日已正式運營。2.圣哥達(dá)隧道圖1-6圣哥達(dá)隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀洛達(dá)爾隧道（圖1-7）位于挪威洛達(dá)爾與艾于蘭之間，全長24.5km，是目前世界上最長的公路隧道。洛達(dá)爾隧道于1995年3月動工，2000年11月27日正式通車，整個工程項目共耗資約1億美元。過去來往于奧斯陸與卑爾根的車輛不僅要在洛達(dá)爾乘3h的輪渡穿越松恩峽灣，還要通過一段地勢非常險峻的山路，并且在冬季冰凍時期禁止通行。洛達(dá)爾隧道通車后，奧斯陸與卑爾根之間的行車時間從以往的14h縮短至7h，車輛在冬季照常通行無阻。3.洛達(dá)爾隧道圖1-7洛達(dá)爾隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀德拉瓦隧道（圖1-8）全長169km，寬4.1m，是世界上最長的輸水隧道。從Rondout水庫取水，通過Chelsea泵站抬高水頭，經(jīng)West

Branch水庫、Kensico水庫到達(dá)紐約市郊區(qū)的Hillview水庫，工程于1939年動工，1945年完工，每天經(jīng)該隧道運輸?shù)乃考s4900000m3，占紐約市用水量的一半。4.德拉瓦隧道圖1-8德拉瓦隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀英吉利海峽隧道（圖1-9）于1986年2月12日開工，1994年5月6日開通，耗資約100億英鎊（約150億美元）。隧道全長約51km，海底段37.5km，由2條直徑7.6m的鐵路隧道和1條直徑4.8m的服務(wù)隧道組成。隧道勘探時發(fā)現(xiàn)海底有一層泥灰質(zhì)白堊巖，厚度約30m，抗?jié)B性好，硬度不大，裂隙也較少，易于掘進(jìn)。隧道線路就布置在它的下部，距海底25~40m，最大埋深100m。隧道軸線在平面和立面上均呈平坦的“W”形，采用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。工程相繼解決了“盾構(gòu)在深層高水壓下的密封防水技術(shù)”“鋼筋混凝土管片襯砌的結(jié)構(gòu)和防水”“長距離掘進(jìn)的運輸”等技術(shù)難題。隧道的規(guī)劃設(shè)計把施工和運行安全放在極重要的地位，運輸、供電、照明、供水、冷卻、排水、通風(fēng)、通信、防火等系統(tǒng)都充分考慮了緊急備用的要求，提高了運行、維護(hù)的可靠性。例如，2008年9月11日，英吉利海峽海底隧道發(fā)生火災(zāi)，兩天后的9月13日即恢復(fù)客運服務(wù)。5.英吉利海峽隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀圖1-9英吉利海峽隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀中國港珠澳大橋海底隧道（圖1-10）是世界著名的海底隧道，也是當(dāng)今世界上埋深最大、綜合技術(shù)難度最高的沉管隧道。港珠澳大橋工程集橋、島、隧于一體，主體工程由海底沉管隧道和橋梁工程組成，隧道兩端建有東、西兩個人工島。港珠澳大橋海底隧道全長6.7km，是首條超長、外海、深埋沉管隧道，約5.6km的沉管隧道是已建海底隧道中技術(shù)精度、技術(shù)要求最高的，在全面通車后，從香港到珠海、澳門的陸路車程由3.5h縮短為0.5h。6.港珠澳大橋海底隧道圖1-10港珠澳大橋海底隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀獅球嶺隧道（圖1-11）又名劉銘傳隧道，位于中國臺灣基隆市安樂區(qū)，是我國最早建成的鐵路隧道，全長261m。隧道穿過頁巖、砂巖及黏土地層，最大埋深61m。在地層壓力較大處，拱部用磚作襯砌，邊墻用石料作襯砌；在巖層較好處，則用木料作襯砌。隧道于1887年從南北兩端同時開工，由外國工程師定出線路方向及中心樁的開挖高度，由清朝政府的軍隊負(fù)責(zé)施工。筑路官兵用粗笨工具開挖，克服了大塌方等不少困難，終于在1890年建成。獅球嶺隧道南口外觀以紅磚砌成，在隧道竣工完成時，由巡撫劉銘傳題額“曠宇天開”，左右對聯(lián)：“十五年生面獨開羽毅飆輪，從此康莊通海嶼；三百丈巖腰新辟天梯石棧，居然人力勝神工”。目前獅球嶺隧道已停止使用，僅供游人參觀。7.獅球嶺隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀圖1-11獅球嶺隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀八達(dá)嶺隧道（圖1-12）全長1091.2m，位于北京市延慶區(qū)，原京張鐵路的青龍橋車站附近，是我國自行修建的第一座單線越嶺鐵路隧道。1907—1908年，由土木工程師詹天佑規(guī)劃督造。隧道從長城之下穿越八達(dá)嶺，進(jìn)口端隧道外線路坡度為32.35‰，隧道內(nèi)線路最大坡度為21.57‰。隧道穿過的巖層主要是較堅硬的片麻巖，還有部分角閃巖、頁巖和砂巖等，風(fēng)化呈破碎和泥質(zhì)狀態(tài)。八達(dá)嶺隧道中部增設(shè)一豎井，增加兩個工作面，縮短工期。同時，豎井上建有通風(fēng)樓，供行車時排煙和通風(fēng)用。隧道襯砌的拱圈采用預(yù)制混凝土塊砌筑，邊墻用混凝土就地灌注，底板用厚99.87mm的石灰三合土鋪筑。1968年曾被大修改造，至今保存完好。8.八達(dá)嶺隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀圖1-12八達(dá)嶺隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀西康（西安—安康）鐵路秦嶺隧道（圖1-13）長18.46km，橫穿秦嶺山脈，最深處距山頂1600m。1999年9月6日貫通，當(dāng)時居世界山嶺隧道第6位、亞洲第2位。秦嶺隧道是我國第一條特長鐵路隧道，采用兩座平行的單線隧道，分別長18.452km和18.456km，間距僅為30m。9.秦嶺隧道圖1-13秦嶺隧道和終南山隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀終南山隧道（圖1-13）在青岔至營盤間穿越秦嶺，全長18.4km，設(shè)計速度為80km/h，是目前世界上最長的雙洞高速公路隧道。工程于2002年3月動工，2007年1月通車。通車后，西安至柞水的通行里程縮短約60km，行車時間由原來的3h縮短為40min。10.終南山隧道圖1-13秦嶺隧道和終南山隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀風(fēng)火山隧道（圖1-14）為單線鐵路隧道，軌面海拔標(biāo)高4905m，全長1338m，全部位于永久性凍土層內(nèi)，年均氣溫-7℃，寒季最低氣溫達(dá)-41℃，是目前世界上海拔最高的高原永久性凍土隧道。隧道最大埋深100m，最小埋深8m，進(jìn)出口均設(shè)計有明洞，進(jìn)口35m，出口23m，洞門形式采用斜切式結(jié)構(gòu)，洞身采用5層先后施作的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式。11.風(fēng)火山隧道圖1-14風(fēng)火山隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀青藏鐵路昆侖山隧道（圖1-15）是世界高原多年凍土區(qū)第一長隧，位于昆侖山北麓，全長1686m，海拔高度4648m，處于高原腹地，具有獨特的冰緣干寒氣候特征。工程于2001年9月開工，2002年9月26日貫通。工程設(shè)計采用保護(hù)凍土的原則，隧道防排水及襯砌隔熱保溫層選用聚氯乙烯-聚乙烯（PVC-PE）復(fù)合防水板、聚氨酯（PU）保溫板、TN-1型聚氨酯黏合劑等材料，采用粘貼工藝施工，真正做到無釘鋪設(shè)，有效地提高了防水保溫層的防水隔熱效果。12.昆侖山隧道圖1-15昆侖山隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀獅子洋隧道（圖1-16）位于廣深港客運專線東涌站至虎門站區(qū)間，穿越珠江口獅子洋河段，是我國第一座水下鐵路隧道，行車目標(biāo)值350km/h。隧道暗埋段長10.49km，采用4臺泥水平衡式盾構(gòu)施工；引道敞開段長0.31km，采用明挖施工。隧道采用雙洞單線結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑9.8m，外徑10.8m，管片厚度50cm，凈空有效面積約65m2。2007年11月9日獅子洋隧道第一臺盾構(gòu)機(jī)開始掘進(jìn)，先后攻克了“高水壓、強(qiáng)滲透地質(zhì)條件下掘進(jìn)機(jī)水中帶壓更換刀具”等多項世界性的技術(shù)難題，成功穿越深水、淤泥和超淺埋地段，2011年3月12日盾構(gòu)機(jī)水下精確對接，全隧貫通。13.獅子洋隧道圖1-16獅子洋隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀函谷關(guān)隧道（圖1-17）全長7851m，最大埋深220m，是我國最長及斷面最大的黃土隧道。設(shè)計為單洞雙線，線間距5m，行車目標(biāo)值350km/h，斷面凈空有效面積約164m2。隧道所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，且先后4次下穿連霍高速公路、7次穿越?jīng)_溝，施工難度大，安全風(fēng)險高，外界干擾大，是鄭西客運專線重點控制工程。工程于2005年9月25日開工，2008年9月5日全隧貫通。14.函谷關(guān)隧道圖1-17函谷關(guān)隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀關(guān)角隧道（圖1-18）為西格（西寧—格爾木）鐵路二線工程的控制性工程，2007年11月6日開工，2014年4月15日雙線正洞全隧貫通。隧道設(shè)計為雙洞單線，線間距40m，行車目標(biāo)值160km/h，預(yù)留200km/h的條件，采用鉆爆法施工，全長32.645km，為我國的高海拔第一長隧。15.關(guān)角隧道圖1-18關(guān)角隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀上海長江隧道（圖1-19）采用盾構(gòu)施工穿越長江南港水域，工程主要分為引道段、暗埋段和盾構(gòu)段，具有“長、大、深”三大特點。長——盾構(gòu)一次性掘進(jìn)距離長達(dá)7.5km，世界上絕無僅有；大——兩臺超大盾構(gòu)直徑達(dá)15.43m，堪稱世界之最；深——江底高水壓施工，最深處覆土達(dá)55m。16.上海長江隧道圖1-19上海長江隧道本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1.4隧道工程的發(fā)展與現(xiàn)狀廈門翔安隧道（圖1-20）全長8.69km，其中海底隧道長約6.05km，跨越海域?qū)捈s4.2km，是我國大陸地區(qū)第一座海底隧道。設(shè)計采用三孔隧道方案，兩側(cè)為行車主洞，各設(shè)置3車道，中孔為服務(wù)隧道。隧道最深處位于海平面下約70m。左、右線隧道各設(shè)通風(fēng)豎井1座，全線共設(shè)12處行人橫通道和5處行車橫通道。工程于2005年9月6日正式開工，2009年11月三條隧道全面貫通，2010年4月26日開通運營。17.廈門翔安隧道圖1-20廈門翔安隧道本課件是可編輯的正常PPT課件思考與練習(xí)1.隧道的概念及特點是什么?2.隧道有哪些分類方法?3.查閱資料,談?wù)勀銓ξ磥硭淼腊l(fā)展的看法。本課件是可編輯的正常PPT課件THANKYOU感謝觀看！本課件是可編輯的正常PPT課件項目2隧道超前地質(zhì)預(yù)報與圍巖分級本課件是可編輯的正常PPT課件目錄Contents隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法任務(wù)2.1圍巖分級與圍巖壓力任務(wù)2.2本課件是可編輯的正常PPT課件隧道超前地質(zhì)預(yù)報是指在隧道開挖時對掌子面前方及其周邊的圍巖與地層情況做出的超前預(yù)報。本項目主要講述隧道超前地質(zhì)預(yù)報的概念、種類,圍巖的概念、分級,以及圍巖壓力的概念、種類和計算方法等。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)通過本項目的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)了解超前地質(zhì)預(yù)報的種類、方法,圍巖的分級,圍巖壓力的種類、計算方法等。能力目標(biāo)通過本項目的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握超前地質(zhì)預(yù)報的方法,掌握圍巖的分級方法和圍巖壓力的計算方法,具備現(xiàn)場施工的能力。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)案例1.工程概況陽城隧道位于陜西省榆林市靖邊縣,全長7108.25m,為單洞雙線隧道,最大埋深213.44m。采用人字坡,進(jìn)口方向坡度+3‰,出口方向坡度-7‰,變坡點在1號斜井小里程側(cè)300m(DK244+700)處。陽城隧道設(shè)置2座斜井,1號斜井與正洞相交里程為DK245+000,位于正洞左側(cè),為雙車道,采用無軌運輸方式,長439m(平距),與線路平面交角90°。2號斜井與正洞相交里程為DK247+300,位于正洞右側(cè),為雙車道,采用無軌運輸方式,長725m(平距),與線路平面交角85°。陽城隧道超前地質(zhì)預(yù)報本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)2.地形地貌隧道地處毛烏素沙漠向黃土高原過渡區(qū),沿線地形受地臺抬升及黃土高原水流向源侵蝕的影響,下切作用明顯,“V”字形沖溝發(fā)育,呈樹枝狀分布,溝壑縱橫、支離破碎,地形較為復(fù)雜,為典型的黃土高原侵蝕性梁峁溝谷地貌類型。3.工程地質(zhì)隧道區(qū)上覆砂質(zhì)新黃土,下伏白要系砂巖。砂質(zhì)新黃土(Q3eol)呈淺黃色至褐黃色，稍密至密實,手捏易散,具濕陷性。白要系下統(tǒng)洛河組砂巖(K1l),褐紅色，全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化,成巖差，層理節(jié)理裂隙發(fā)育。鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司(簡稱鐵三院)鉆孔“13-ZD-2188(里程DK244+450)”和"14-ZBD272(里程DK245+000)"顯示，1號斜井進(jìn)入正洞后地質(zhì)電強(qiáng)風(fēng)化白淫系砂巖逐步向全風(fēng)化白娶系砂巖、砂質(zhì)老黃土過渡變化，多處物探異常，存在土石界面和圍巖分界線,結(jié)構(gòu)松散,巖體破碎,有水,雨季水量較大,有涌水、塌方風(fēng)險。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)

4.超前地質(zhì)預(yù)報情況為探明前方地質(zhì)情況,確定合理的支護(hù)措施,保證施工正常進(jìn)行,采用地質(zhì)調(diào)查、超前水平鉆孔等方式對前方地質(zhì)情況進(jìn)行了預(yù)報,具體如下。(1)地質(zhì)調(diào)查情況。根據(jù)設(shè)計勘察、地表鉆探資料,結(jié)合掌子面地質(zhì)素描和洞身地質(zhì)素描,在隧道開挖時,對地層巖性變化點、構(gòu)造發(fā)育地帶等重點部位進(jìn)行及時的地質(zhì)素描,對隧道工作面立面圍巖狀況,隧道周邊地層圍巖巖性以及不良地質(zhì)體的發(fā)育規(guī)模,在空間上對隧道的影響程度等情況進(jìn)行了調(diào)查,推測得出以下結(jié)論:DK244+910~DK244+895段掌子面拱部及其右邊墻節(jié)理裂隙發(fā)育,地層巖性主要以松散砂層為主,局部夾砂質(zhì)新黃土。在DK244+906.2處拱部右側(cè)開挖時,出現(xiàn)一處陷穴,深度13~15m,穴內(nèi)有粉細(xì)砂,該處對應(yīng)地表沖溝發(fā)育,存在多處落水洞,且地表邊坡已發(fā)生溜塌。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)

綜上分析:自DK244+910開始,拱部及邊墻不良地質(zhì)體向小里程及下方延伸,推測前方地質(zhì)由全風(fēng)化至強(qiáng)風(fēng)化砂巖、松散砂層向黃土段過渡。(2)涌水情況。掌子面滲涌水(圖2-1)主要分布在拱腳部位,局部涌泥帶水,根據(jù)已施工段落滲涌水情況,結(jié)合目前掌子面涌泥涌砂分析,每天出水量240~260m3。該段滲涌水量雖然不大,但由于無規(guī)律性,且局部有突發(fā)性涌水、涌泥,加上該段圍巖為全風(fēng)化砂巖,局部夾泥,泥質(zhì)膠結(jié),見水后地質(zhì)特性急劇變化,圍巖失去自穩(wěn)能力,給施工帶來極大風(fēng)險。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)

(3)超前水平鉆孔情況。采用礦巖RPD-180CBR鉆機(jī)對1號斜井正洞小里程掌子面鉆孔3個,孔位分布如圖2-2和圖2-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)

XT1鉆孔情況:本次鉆孔于2016年10月22日開始鉆探,10月23日鉆探結(jié)束,鉆探結(jié)果見表2-1。圖2-4為XT超前鉆孔現(xiàn)場照片。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)分析鉆孔取芯結(jié)果:DK244+899前方0~32m主要以粉細(xì)砂層為主,含水率較大,結(jié)構(gòu)松散,呈飽和狀、流塑狀,32~35m主要以砂質(zhì)新黃土、砂質(zhì)老黃土為主,潮濕,結(jié)構(gòu)稍密。XT2、XT3超前鉆孔現(xiàn)場照片如圖2-5、圖2-6所示,鉆孔情況略。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)5.初步地質(zhì)判定與分析綜合以上超前地質(zhì)預(yù)報情況,結(jié)合設(shè)計鉆孔,DK244+906~DK244+864段范圍內(nèi)圍巖主要為全風(fēng)化砂巖,呈砂狀,含水量較大,結(jié)構(gòu)松散,呈飽和狀、流塑狀,局部存在砂質(zhì)新黃土、砂質(zhì)老黃土。6.建議方案(1)超前加固是砂層段需解決的首要問題。隧址區(qū)白堊系洛河組砂巖,其工程地質(zhì)特征表現(xiàn)為:泥質(zhì)膠結(jié),成巖差,受濕度、溫度影響特別易風(fēng)化、崩解,長期強(qiáng)度低,開挖后呈砂狀。無地下水時,圍巖有一定的自穩(wěn)能力,當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育時,開挖后4~6h圍巖含水量快速增加,圍巖發(fā)生崩解、軟化,呈流塑狀,工程性質(zhì)迅速惡化。本課件是可編輯的正常PPT課件教學(xué)目標(biāo)從已處理完成的1斜1+00至1斜0+20段分析,砂巖全風(fēng)化,原巖結(jié)構(gòu)已破壞,呈砂狀松散結(jié)構(gòu),有股狀滲流水,出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象,呈流塑狀。開挖時,掌子面向前發(fā)生下滑或溜塌,周邊圍巖向內(nèi)擠入,極易發(fā)生垮塌,拱架下接施工困難。初支變形大,已支護(hù)段不穩(wěn)定,初噴混凝土出現(xiàn)剝落,甚至拱架出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象,拱架背后脫空或形成空腔。建議采用對圍巖加固效果較好的措施進(jìn)行加固處理,如水平旋噴或帷幕注漿。(2)降水措施。結(jié)合1號斜井洞身富水砂層段施工經(jīng)驗,由于粉細(xì)砂層的滲透系數(shù)小,建議采用超前泄水孔+洞內(nèi)真空降水措施。本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法本課件是可編輯的正常PPT課件隧道工程設(shè)計的基本依據(jù)是地質(zhì)勘察資料,而隧道施工的依據(jù)主要是設(shè)計文件。大量的隧道工程建設(shè)實踐表明,根據(jù)地質(zhì)勘察資料做出的設(shè)計與實際不符的情況屢有發(fā)生,給隧道施工造成極大的危害。因此,在隧道施工期間采用各種技術(shù)手段和方法對隧道掌子面前方地質(zhì)條件進(jìn)行及時準(zhǔn)確的預(yù)測,是提前采取預(yù)防措施以避免災(zāi)害發(fā)生或在一定程度上減少因災(zāi)害造成的損失,保證隧道施工安全的需要。1.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的概念任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件狹義的隧道超前地質(zhì)預(yù)報是指隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報。廣義的隧道超前地質(zhì)預(yù)報是指根據(jù)隧道洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、掌子面素描及隧道開挖揭示的洞身圍巖條件的變化趨勢、洞內(nèi)外構(gòu)造相關(guān)分析結(jié)果,采用地球物理探測手段對隧道施工掌子面進(jìn)行探測,運用地質(zhì)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、邏輯學(xué)、概率論、計算機(jī)科學(xué)等各學(xué)科知識,結(jié)合預(yù)報人員地質(zhì)經(jīng)驗,對隧道工程可能遇到的各種不良地質(zhì)體及因此可能發(fā)生的各種地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、分布位置、規(guī)模的判斷和預(yù)報,并根據(jù)判斷和預(yù)報結(jié)果提出應(yīng)采取地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和處理的措施。隧道超前地質(zhì)預(yù)報分隧道工程可行性研究階段、勘察設(shè)計階段和施工階段的超前地質(zhì)預(yù)報三種情形。隧道工程可行性研究階段的超前地質(zhì)預(yù)報是根據(jù)所收集的資料對隧道施工可能遇到的各種不良地質(zhì)體及由此可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)判斷。任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件隧道工程勘察設(shè)計階段的超前地質(zhì)預(yù)報是根據(jù)勘察資料及研究成果,對隧道施工可能遇到的各種不良地質(zhì)體及由此可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、分布位置、規(guī)模的判斷,并反映在隧道工程設(shè)計文件中。隧道工程施工階段的超前地質(zhì)預(yù)報是根據(jù)隧道開挖揭示的洞身圍巖條件的變化趨勢和采用各種地球物理探測手段對隧道施工掌子面前方地質(zhì)情況的探測結(jié)果,結(jié)合洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、掌子面素描結(jié)果和預(yù)報人員地質(zhì)經(jīng)驗,對隧道施工掌子面前方可能遇到的不良地質(zhì)體及由此可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、分布位置、規(guī)模的預(yù)測。此外,涌水量及涌水水壓預(yù)測預(yù)報是隧道超前地質(zhì)預(yù)報的重要內(nèi)容之一。任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件一般而言,隧道在勘測設(shè)計各階段,對隧道地質(zhì)背景進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查、勘探,是對隧道地質(zhì)條件的預(yù)估和預(yù)評價。對地質(zhì)條件單一的短隧道而言,這一工作已足以提供設(shè)計與施工所需,無須在施工期實施超前預(yù)報工作,或只需在施工階段采用地質(zhì)法進(jìn)行常規(guī)地質(zhì)預(yù)報工作,完成施工地質(zhì)資料的收集,建立完整的隧道工程地質(zhì)資料。但是,近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、隧道工程技術(shù)的進(jìn)步和隧道工程建設(shè)在以前“地質(zhì)禁區(qū)”的修建,隧道修建越來越長,在復(fù)雜地質(zhì)條件下修建的隧道越來越多,所遇到的隧道工程地質(zhì)問題越來越復(fù)雜。因此特別指出,對下列情況應(yīng)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報,在施工期進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報是十分必要的。2.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的必要性任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件(1)深埋長大隧道。(2)地質(zhì)復(fù)雜的隧道。(3)水下隧道。(4)可能存在大斷層、巖溶、大量涌水涌泥、巖爆、廢棄礦巷、瓦斯突出等嚴(yán)重工程地質(zhì)災(zāi)害的隧道。(5)可能因開挖造成環(huán)境生態(tài)破壞的隧道。(6)覆蓋層太厚、植被良好,不易進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和勘探的隧道等。2.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的必要性任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件作為地質(zhì)工作全過程的組成部分,地質(zhì)預(yù)報是隧道施工根據(jù)實際地質(zhì)、水文條件變化及時調(diào)整施工方法和采取相應(yīng)技術(shù)措施的需要,是完善設(shè)計地質(zhì)資料、優(yōu)化施工方案、指導(dǎo)施工決策和保證施工人員與設(shè)備安全的需要,也是隧道運營階段地質(zhì)災(zāi)害治理的依據(jù)。在我國,由于可行性研究階段和勘察階段投入的限制,依據(jù)既有地質(zhì)資料和有限的鉆孔地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料、物探資料及鉆孔巖心巖石物理力學(xué)試驗資料所做出的施工設(shè)計與實際不符的情況不在少數(shù),特別是在火成巖地區(qū)的隧道工程更是如此。即便在國外,盡管可行性研究和勘察工作深度遠(yuǎn)較國內(nèi)深,且勘察階段進(jìn)行了大量的地球物理勘探,但設(shè)計與實際不符的情況在所難免。因此,進(jìn)行隧道施工的超前地質(zhì)預(yù)報是十分必要的。2.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的必要性任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件由于隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報是在隧道施工階段采用各種方法、手段對隧道施工掌子面前方業(yè)已存在但未知的地質(zhì)條件做出科學(xué)的正確判斷,因此隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報具有較強(qiáng)的綜合性、系統(tǒng)性、未知性、實用性、客觀性和時效性等特性。(1)綜合性。隧道超前地質(zhì)預(yù)報需要博采地質(zhì)學(xué)各專業(yè)之所長,還要廣泛汲取諸如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、概率論、計算機(jī)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論,在預(yù)報實施中采用多種方法、手段,還要熟練掌握各種地球物理探測方法的使用原理、適用條件,對各種隧道地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、治理措施有較系統(tǒng)和深入的認(rèn)識。(2)系統(tǒng)性。隧道超前地質(zhì)預(yù)報需要對非常復(fù)雜的地質(zhì)體的宏觀分布、微觀性質(zhì)等進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究,以準(zhǔn)確揭示其分布規(guī)律。3.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的特點任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件(3)未知性。隧道掌子面前方地質(zhì)體的分布、性質(zhì),在施工開挖揭示前是未知的,施工開挖后的變化也是未知的,需要通過科學(xué)的預(yù)測法確定。(4)實用性。隧道超前地質(zhì)預(yù)報直接為隧道施工服務(wù),預(yù)報結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到隧道施工的安全,嚴(yán)重的甚至關(guān)系到工程建設(shè)的成敗。(5)客觀性。隧道超前地質(zhì)預(yù)報采用的方法、依據(jù)的事實和做出的預(yù)報結(jié)果,應(yīng)具有客觀性。(6)時效性。隧道超前地質(zhì)預(yù)報直接為隧道施工服務(wù),預(yù)報結(jié)果應(yīng)及時反饋給施工單位、設(shè)計單位及有關(guān)各方,以便做出應(yīng)對對策和措施。隧道超前地質(zhì)預(yù)報需要采用多學(xué)科的知識和各種各樣的手段和方法,需要不同專業(yè)人員的配合,對隧道掌子面前方可能存在影響施工安全、施工進(jìn)度、工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不良地質(zhì)體(帶)的位置、規(guī)模、性質(zhì)及其成災(zāi)可能性進(jìn)行科學(xué)預(yù)測,并提出確切可行的施工對策,以確保工程施工的安全。3.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的特點任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件隧道超前地質(zhì)預(yù)報包含以下主要內(nèi)容:(1)斷層及其影響帶和節(jié)理密集帶的位置、規(guī)模和性質(zhì)。(2)軟弱夾層(含煤層)的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。(3)巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及其性質(zhì)。(4)不同巖類間接觸界面位置。(5)在采、廢棄礦巷分布及其與隧道的關(guān)系。4.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述(6)工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置和規(guī)模。(7)隧道圍巖級別變化及其分界位置。(8)不同風(fēng)化程度的分界位置。(9)不良地質(zhì)體(帶)的成災(zāi)可能性。(10)隧道涌水位置、水壓及水量。(11)隧道圍巖級別變化及其分布。本課件是可編輯的正常PPT課件不同地質(zhì)背景條件下的隧道施工對隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報的要求是不一樣的。非可溶巖沉積巖地層中的隧道施工期地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的重點是斷裂構(gòu)造破碎帶、軟弱夾層、不利結(jié)構(gòu)面組合造成圍巖不穩(wěn)定塊體坍塌等的位置和規(guī)模;深埋硬質(zhì)完整巖體中的隧道施工期地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的重點則是可能出現(xiàn)的巖爆災(zāi)害位置和規(guī)模;煤系地層中的隧道施工期地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的重點主要是對煤層、可能出現(xiàn)的瓦斯突出、廢棄礦巷的位置及廢棄礦巷充填性質(zhì)的預(yù)報;可溶巖地層中的隧道施工期地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的重點在于巖溶發(fā)育的位置、規(guī)模,巖溶充填性質(zhì),巖溶涌水突泥(涌沙)量及涌水水壓等的預(yù)報。4.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件隧道施工中的每次地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作完成后,都應(yīng)提交預(yù)測預(yù)報工作的報告。隧道超前地質(zhì)預(yù)報具有很強(qiáng)的時效性,預(yù)報報告應(yīng)在實施隧道內(nèi)進(jìn)行掌子面探測后次日提交,交給施工、設(shè)計等有關(guān)各方,以便于針對預(yù)報提出的問題制定相應(yīng)的對策和措施,確保施工的安全和順利進(jìn)行。預(yù)報報告包括預(yù)報簡報和預(yù)報總報告。5.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的報告任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件預(yù)報簡報應(yīng)包括以下內(nèi)容:(1)工程概況。(2)地質(zhì)預(yù)報采用的方法和原理。(3)探測掌子面地質(zhì)調(diào)查結(jié)果、掌子面地質(zhì)素描圖。(4)探測區(qū)、點布置圖。(5)結(jié)合隧道勘察設(shè)計資料、補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查結(jié)果、洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行的探測分析結(jié)果(包括文字、探測典型波形圖、波譜圖和成果圖等)。(6)預(yù)報結(jié)論及下一步施工措施建議(圍巖加固、初期支護(hù)、超前支護(hù)、永久支護(hù)措施等,必要時給出掌子面前方巖體分級建議)。5.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的報告任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件預(yù)報總報告應(yīng)包括以下內(nèi)容:(1)工程概況。(2)地質(zhì)預(yù)報采用的方法和原理。(3)隧道地質(zhì)展示圖(包括掌子面素描圖)。(4)隧道地質(zhì)縱剖面圖。(5)典型預(yù)報(包括預(yù)報掌子面地質(zhì)描述),探測區(qū)、點布置圖,探測典型波形圖、波譜圖和成果圖,預(yù)報結(jié)論及下一步施工措施建議,驗證結(jié)果。(6)預(yù)報與施工驗證對比表。(7)結(jié)論(包括預(yù)報準(zhǔn)確率統(tǒng)計結(jié)果)。5.隧道超前地質(zhì)預(yù)報的報告任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報概述本課件是可編輯的正常PPT課件隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法主要有任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法1.地質(zhì)調(diào)查法2.超前鉆探法3.物探法4.紅外探測法本課件是可編輯的正常PPT課件地質(zhì)調(diào)查法(相關(guān)分析法、趨勢外推法)主要根據(jù)隧道洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果和隧道施工期掌子面地質(zhì)條件調(diào)查結(jié)構(gòu)的變化特征,通過地質(zhì)作圖及結(jié)構(gòu)相關(guān)分析,由地面構(gòu)造產(chǎn)狀推測其在地下隧道穿越深度位置的出露位置(相關(guān)分析法),由掌子面巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及發(fā)育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質(zhì)程度等變化特征推測巖體掌子面前方可能出現(xiàn)的構(gòu)造及其性質(zhì)(趨勢外推法),進(jìn)行超前預(yù)報。在隧道的預(yù)科研和可行性研究階段、勘察設(shè)計階段均采用地質(zhì)調(diào)查法,它是隧道超前地質(zhì)預(yù)報采用的一種基本方法。其主要預(yù)報隧道掌子面前方存在的斷層、不同巖類間的接觸界面(特別是火成巖與沉積巖間的接觸界面)、隧道前方圍巖的穩(wěn)定性及失穩(wěn)破壞形式等,預(yù)測隧道施工揭穿造成的涌水和塌方。1.地質(zhì)調(diào)查法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件地質(zhì)調(diào)查法隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報是最早開展的,也是任何其他隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報方法的基礎(chǔ)。地質(zhì)調(diào)查法隧道超前地質(zhì)預(yù)報程序框圖如圖2-7所示。1.地質(zhì)調(diào)查法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件超前鉆探法是在掌子面布設(shè)鉆孔,采用水平鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆探,根據(jù)鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中的推力、扭矩、鉆速、成孔難易及鉆孔出水情況(必要時提取巖芯進(jìn)行分析)來確定前方的地層和巖性,同時進(jìn)行涌水量、水壓測試及水質(zhì)分析,判定掌子面前方地層含水情況及性質(zhì)的一種超前地質(zhì)預(yù)報方法。其包括超前地質(zhì)鉆探(單孔、多孔;沖擊鉆、回轉(zhuǎn)取芯鉆)和加深炮孔探測。超前鉆探法的特點是方法簡單、直觀;探測距離可長可短(5~80m)。但鉆孔少時存在“一孔之見”,且施作困難,費時較多,費用較大。超前鉆探法適用于各種地質(zhì)條件下隧道的超前地質(zhì)預(yù)報,一般不常用,但在富水軟弱斷層破碎帶、巖溶發(fā)育區(qū)、煤層瓦斯發(fā)育區(qū)、重大物探異常區(qū)等地質(zhì)復(fù)雜地段必須采用。2.超前鉆探法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法3.物探法1)隧道地震波法2)地質(zhì)雷達(dá)探測法本課件是可編輯的正常PPT課件隧道地震波法的原理是通過小藥量爆破所產(chǎn)生的地震波信號沿隧道方向以球面波的形式傳播,在不同巖層中地震波以不同的速度傳播,在其界面處被反射,并被高密度的接收器接收，通過計算機(jī)軟件分析前方圍巖性質(zhì)、節(jié)理裂隙分布、軟弱巖層及含水狀況等,最終在顯示屏上顯示各種圍巖構(gòu)造界面與隧道軸線相交所呈現(xiàn)的角度及距掌子面的距離,并可初步測定巖石的彈性模量、密度、泊松比等參數(shù)以供參考，如圖2-8所示。該法適用于劃分地層界線、查找地質(zhì)構(gòu)造、探測不良地質(zhì)體的厚度和范圍。但儀器在作用過程中對環(huán)境的要求較高，若噪聲過大則會影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。1)隧道地震波法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件地質(zhì)雷達(dá)探測法是利用無線電波檢測地下介質(zhì)分布和對不可見目標(biāo)體或地下界面進(jìn)行掃描,以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。無線電波通過曲線發(fā)射,遇到不同阻抗界面時,將產(chǎn)生反射波和透射波。接收機(jī)利用分時采樣原理和數(shù)據(jù)組合方式,把天線接收的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,主機(jī)系統(tǒng)再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號或彩色線跡信號,并以時間剖面的形式顯示出來。試驗表明,采用地質(zhì)雷達(dá)探測法對隧底、邊墻、隧頂外圍巖的不良地質(zhì)探測效果最好,在超前平行導(dǎo)坑中應(yīng)用可對正洞起到超前預(yù)報的作用。其預(yù)測原理如圖2-9所示,幾種不同地質(zhì)的地質(zhì)雷達(dá)圖像如圖2-10所示。2)地質(zhì)雷達(dá)探測法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件紅外探測法是由分子振動和轉(zhuǎn)動形成的,構(gòu)成地質(zhì)體的分子每時每刻都在不停地振動和轉(zhuǎn)動,它所產(chǎn)生的能量在不間斷地由內(nèi)向外傳播,從而形成紅外波段的電磁輻射,并形成紅外輻射場。紅外輻射場具有能量、動量、方向等信息。地質(zhì)體由內(nèi)向外發(fā)射紅外輻射時,必然會把地質(zhì)信息傳遞出來。當(dāng)隧道前方和外圍介質(zhì)均勻時,經(jīng)探測所獲得的輻射曲線具有正常場特征。鑒于超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的發(fā)展水平,目前還未有一種能解決所有問題的預(yù)報手段,因此超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ),針對不同地段地質(zhì)情況和預(yù)報目的,采用一種或幾種方法相互補(bǔ)充和印證,進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報,以提高預(yù)報準(zhǔn)確率。4.紅外探測法任務(wù)2.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法2.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報常用方法本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)2.2圍巖分級與

圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件圍巖是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體或土體,或指隧道開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體或土體。隧道開挖后不同巖體所表現(xiàn)出的性態(tài)不同,可歸納為充分穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、暫時穩(wěn)定和不穩(wěn)定四種。根據(jù)巖體完整程度和巖石強(qiáng)度等指標(biāo)給予定性和定量評級的基礎(chǔ)上,按施工開挖后的穩(wěn)定性將圍巖分為若干級別,這就是圍巖分級。圍巖級別是選擇施工方法的依據(jù),是進(jìn)行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟(jì)效益、確定結(jié)構(gòu)上的荷載(松散荷載)、確定襯砌結(jié)構(gòu)的類型及尺寸、制定勞動定額、制定材料消耗量標(biāo)準(zhǔn)等的基礎(chǔ)。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件圍巖分級的方法有多種,它是在人們的不斷實踐和對圍巖的地質(zhì)條件逐漸加深了解的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,不同的國家、不同的行業(yè)根據(jù)各自的工程特點和目的提出了各自的圍巖分級方法?，F(xiàn)行的許多圍巖分級方法中,作為分級的基本要素大致有以下三大類。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.1圍巖分級本課件是可編輯的正常PPT課件(1)與巖性有關(guān)的要素,如分為硬巖、軟巖、膨脹巖等。其分級指標(biāo)是巖石強(qiáng)度和變形性質(zhì)等,如巖石的單軸抗壓強(qiáng)度、巖石的變形模量或彈性波速度等。(2)與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)的要素,如軟弱結(jié)構(gòu)面的分布與性態(tài)、風(fēng)化程度等。其分級指標(biāo)采用諸如巖石的質(zhì)量指標(biāo)、地質(zhì)因素評分法等。這些指標(biāo)實際上是對巖體完整性或結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評價,在劃分圍巖的級別中一般占有重要的地位。(3)與地下水有關(guān)的要素,如地下水能軟化圍巖,降低圍巖體強(qiáng)度;地下水能軟化圍巖體中的結(jié)構(gòu)面,降低圍巖體的抗剪強(qiáng)度,使圍巖體容易滑動;地下水往往形成承壓水體,促使圍巖失去穩(wěn)定?？傊?地下水對于圍巖的穩(wěn)定性是不利的。值得注意的是,近年國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者提出采用模糊數(shù)學(xué)分級,根據(jù)坑道周邊量測的收斂值分級,采用人工智能-專家系統(tǒng)分級等的設(shè)想。這些設(shè)想都將使圍巖分級方法日趨完善。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.1圍巖分級本課件是可編輯的正常PPT課件在我國現(xiàn)行的《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》(TB10003—2016)中,明確規(guī)定了圍巖分級方法應(yīng)由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個因素確定,巖石堅硬程度和巖體完整程度應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法綜合確定。鐵路隧道圍巖級別的確定見表2-2。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.2鐵路隧道圍巖分級方法本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件1)巖石堅硬程度根據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc的大小可將巖石分為硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖兩類,見表2-3。巖石類型可按表2-4確定。巖石風(fēng)化程度可按表2-5確定。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力1.圍巖基本分級考慮的基本因素本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件2)巖體完整程度按巖體完整程度可將巖石分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎五類,見表2-6。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件3)圍巖基本分級按照以上兩個因素,把圍巖分為六級,依其堅硬程度和完整程度由好到差依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級,見表2-7。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件結(jié)合隧道工程的特點,考慮地下水出水狀態(tài)、初始地應(yīng)力狀態(tài)、主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀狀態(tài)等必要的因素,應(yīng)當(dāng)在基本分級的基礎(chǔ)上對圍巖級別進(jìn)行修正。(1)地下水出水狀態(tài)的分級見表2-8。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖分級修正本課件是可編輯的正常PPT課件(2)地下水出水狀態(tài)對圍巖級別的修正,宜按表2-9進(jìn)行。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖分級修正本課件是可編輯的正常PPT課件(3)圍巖初始地應(yīng)力狀態(tài),當(dāng)無實測資料時,可根據(jù)隧道工程埋深、地貌、地形、地質(zhì)、構(gòu)造運動史、主要構(gòu)造線與開挖過程中出現(xiàn)的巖爆、巖芯餅化等特殊地質(zhì)現(xiàn)象,按表2-10評估。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖分級修正本課件是可編輯的正常PPT課件(4)初始地應(yīng)力對圍巖級別的修正,宜按表2-11進(jìn)行。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖分級修正(5)隧道洞身埋藏較淺,應(yīng)根據(jù)圍巖受地表的影響情況進(jìn)行圍巖級別修正。當(dāng)圍巖為風(fēng)化層時,應(yīng)按風(fēng)化層的圍巖基本分級考慮;圍巖僅受地表影響時,應(yīng)較相應(yīng)圍巖降低1~2級。本課件是可編輯的正常PPT課件1.初始地應(yīng)力初始地應(yīng)力是指天然狀態(tài)下存在于巖體或土體介質(zhì)內(nèi)部的應(yīng)力。在未擾動的巖層中開挖隧道,巖體內(nèi)部存在的應(yīng)力即為初始地應(yīng)力(也稱原始應(yīng)力、地應(yīng)力或一次應(yīng)力)。受地殼構(gòu)造運動的影響,地層巖體多處于復(fù)雜的受力狀態(tài)。初始地應(yīng)力由初始自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力組成,其公式為

σ=σg+σs

(2-1)式中,σ為初始地應(yīng)力;σg為初始自重應(yīng)力分量;σs為構(gòu)造應(yīng)力分量。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件1)初始自重應(yīng)力計算在自重作用下,巖體任一點所受到的豎向應(yīng)力等于上覆巖土體質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力。給定水平側(cè)壓力系數(shù)K0后,自重應(yīng)力按式(2-2)、式(2-3)計算。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力

本課件是可編輯的正常PPT課件顯然,當(dāng)垂直應(yīng)力已知時,側(cè)向應(yīng)力的大小取決于巖體的泊松比。大多數(shù)巖體的泊松比μ=0.15~0.35,則計算所得的側(cè)壓力系數(shù)值為K0=0.18~0.54。因此在自重應(yīng)力場中,通常側(cè)向應(yīng)力小于垂直應(yīng)力。巖體的應(yīng)力狀態(tài)是隨深度而變化的,其應(yīng)力狀態(tài)可視圍巖的不同,分別處于彈性、隱塑性或流動狀態(tài),相應(yīng)的側(cè)壓力系數(shù)也不同。隨著深度的增加,μ值將趨近于0.5,則水平側(cè)壓力系數(shù)接近于1.0,此時與靜水壓力相似,巖體接近流動狀態(tài)。根據(jù)量測資料分析,通常情況下,在淺埋及淺部地下工程所涉及的范圍內(nèi),巖體可近似認(rèn)為處于彈性狀態(tài)。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件2)構(gòu)造應(yīng)力計算構(gòu)造應(yīng)力是由地質(zhì)構(gòu)造運動而產(chǎn)生的,有較大的不確定性,難以用數(shù)學(xué)力學(xué)的方法進(jìn)行計算,只能在一定的假定下,用簡化的手段加以表達(dá)。如假設(shè)構(gòu)造應(yīng)力為均布或線性分布應(yīng)力,則在二維平面應(yīng)變問題中,構(gòu)造應(yīng)力表達(dá)式為任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力

本課件是可編輯的正常PPT課件與自重應(yīng)力不同,構(gòu)造應(yīng)力有如下特點:(1)地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)不僅改變了重力應(yīng)力場,而且除了以各種構(gòu)造形態(tài)獲得釋放外,還以各種形態(tài)積蓄在巖體內(nèi),這種殘余構(gòu)造應(yīng)力將對地下工程產(chǎn)生重大影響。(2)構(gòu)造應(yīng)力場在地殼淺部已普遍存在,而且最大構(gòu)造應(yīng)力的方向多近似為水平,其值常常大于重力應(yīng)力場中的水平應(yīng)力分量,甚至也大于垂直應(yīng)力分量。(3)構(gòu)造應(yīng)力很不均勻,它的參數(shù)無論在空間上還是時間上都有很大的變化,特別是它的主應(yīng)力方向和絕對值變化很大。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件3)初始地應(yīng)力的量測初始地應(yīng)力因其復(fù)雜性、離散性給巖土工程帶來了極大的困難,為此人們在實踐中尋找初始地應(yīng)力的探明手段。1915年,瑞典人哈斯特(N.Hast)在斯堪的納維亞半島首先開創(chuàng)了地應(yīng)力的量測工作,從而開創(chuàng)了通過現(xiàn)場量測信息反演確定地應(yīng)力的先河。對地球不同地區(qū)地應(yīng)力的量測與理論分析證明,地應(yīng)力是一個非穩(wěn)定的應(yīng)力場,它是時間與空間的函數(shù)。但對人類工程活動所涉及的地殼巖體,在工程服役期內(nèi)除少數(shù)構(gòu)造活動帶外,時間上的變化可不予考慮。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件初始地應(yīng)力的確定方法主要有水壓致裂法、應(yīng)力解除法和應(yīng)力恢復(fù)法等。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力01水壓致裂法02應(yīng)力解除法03應(yīng)力恢復(fù)法本課件是可編輯的正常PPT課件(1)水壓致裂法。在需要測試地應(yīng)力的巖體中鉆孔,用封隔器將上下兩端密封起來;然后注入液體,加壓直到孔壁破裂,并記錄壓力隨時間的變化,用印模器或井下電視觀測破裂方位;最后根據(jù)破裂壓力、封井壓力以及橡膠塞套上壓痕的方位,確定巖體天然主應(yīng)力的大小和方位。(2)應(yīng)力解除法。將所測巖體單元與周圍巖體分離,解除巖體單元上所受的應(yīng)力,巖體單元的幾何尺寸產(chǎn)生彈性恢復(fù)。應(yīng)用一定的儀器,測定這種彈性恢復(fù)的應(yīng)變值或變形值,可以借助彈性理論的解答來計算巖體單元所受的應(yīng)力狀態(tài)。(3)應(yīng)力恢復(fù)法。首先在巖塊表面上安裝不同方向的三個應(yīng)變計,記錄它們的初讀數(shù);接著在巖塊上掏槽,使槽長遠(yuǎn)大于槽寬,并使槽壁與巖塊表面直交,再次記錄應(yīng)變計的讀數(shù);最后,把扁千斤頂固裝在槽內(nèi),并逐漸增加扁千斤頂內(nèi)的油壓,使之逐漸施壓于槽壁,直至三個應(yīng)變計恢復(fù)到未掏槽時的初讀數(shù)為止,此時扁千斤頂施加于槽壁的壓強(qiáng)即等于槽壁平面原有的法向應(yīng)力。因扁千斤頂不能對槽壁施加張力和剪力,故此法只適用于測量主平面上的主應(yīng)力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.2.3圍巖壓力本課件是可編輯的正常PPT課件圍巖壓力是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。從廣義來理解,圍巖壓力既包括圍巖有支護(hù)的情況,也包括圍巖無支護(hù)的情況;既包括作用在普通的傳統(tǒng)支護(hù)(如架設(shè)的支撐或施作的襯砌)上所顯示的力學(xué)性態(tài),也包括在錨噴和壓力灌漿等現(xiàn)代支護(hù)的方法中所顯示的力學(xué)性態(tài)。從狹義來理解,圍巖壓力是指作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。在工程中一般研究狹義圍巖壓力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖壓力與分類本課件是可編輯的正常PPT課件根據(jù)表現(xiàn)形式的不同,圍巖壓力一般可以分為松動壓力、形變壓力、膨脹壓力、沖擊壓力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖壓力與分類圍巖壓力形變壓力松動壓力膨脹壓力沖擊壓力本課件是可編輯的正常PPT課件1)松動壓力由于隧道開挖而松動或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力稱為松動(散)壓力。松動壓力按作用在支護(hù)上的位置不同分為豎向壓力、側(cè)向壓力和底壓力。松動壓力通常在下列三種情況下出現(xiàn):在整體穩(wěn)定的巖體中,可能出現(xiàn)個別松動掉塊的巖石;在松散軟弱的巖體中,坑道頂部和兩側(cè)邊幫冒落;在節(jié)理發(fā)育的裂隙巖體中,圍巖某些部位沿軟弱面發(fā)生剪切破壞或拉壞等局部塌落。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖壓力與分類本課件是可編輯的正常PPT課件2)形變壓力形變壓力是由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)結(jié)構(gòu)抑制,在圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過程中,圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。根據(jù)圍巖的本構(gòu)特性(主要指巖土材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系)和受力程度不同,有彈性、塑性和黏性等不同性質(zhì)的形變壓力。形變壓力除與圍巖應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外,還與支護(hù)剛度及施作時機(jī)有關(guān)。柔性支護(hù)可產(chǎn)生一定位移而使形變壓力減小,利于結(jié)構(gòu)受力,但需及時設(shè)置襯砌,以免圍巖位移過大而形成松動壓力,不利于圍巖穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)受力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖壓力與分類本課件是可編輯的正常PPT課件3)膨脹壓力由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力稱為膨脹壓力,主要發(fā)生在膨脹巖中。與形變壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹引起的,其值大小取決于圍巖的水理性質(zhì)。4)沖擊壓力在(極)高地應(yīng)力完整硬脆性的巖體中開挖隧道,由于巖體中積累了大量的彈性變形能,隧道開挖解除圍巖的部分約束,被積累的彈性變形能突然釋放,引起巖塊拋射所產(chǎn)生的巨大壓力就是沖擊壓力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力2.圍巖壓力與分類本課件是可編輯的正常PPT課件影響圍巖壓力的因素很多,通常分為兩大類。一類是地質(zhì)因素,包括原始應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)面等;另一類是工程因素,包括施工方法、支護(hù)設(shè)置時間、支護(hù)本身剛度、隧道位置及形狀等。在隧道開挖過程中,由于受到開挖面的約束,其附近的圍巖不能立即釋放全部瞬時彈性位移,這種現(xiàn)象稱為開挖面的“空間效應(yīng)”。當(dāng)采用緊跟開挖面支護(hù)的施工方法時,支護(hù)時間的遲早將會大大影響圍巖壓力的大小和穩(wěn)定性。因此,一般來說要盡快地封閉初期支護(hù),以保證圍巖的基本穩(wěn)定。當(dāng)?shù)貙訔l件極差時,需對圍巖進(jìn)行預(yù)加固,提高自承能力,或設(shè)置預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)分擔(dān)圍巖壓力;當(dāng)?shù)貙訔l件較差時,可不設(shè)置預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu),但應(yīng)保證二次襯砌緊跟開挖面,以便及時分擔(dān)圍巖壓力,防止圍巖變形過大;當(dāng)?shù)貙訔l件較好時,可待圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作二次襯砌,以減少作用在二次襯砌上的圍巖壓力。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力3.影響圍巖壓力的因素本課件是可編輯的正常PPT課件1)松動壓力的形成隧道開挖所引起的圍巖松動和破壞范圍有大有小。對于一般裂隙巖體中的深埋隧道,其波及范圍僅限于隧道周圍一定區(qū)域。此時作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松動壓力遠(yuǎn)小于其上覆地層自重壓力,這可以用圍巖的“成拱作用”來解釋。將隧道所形成的相對穩(wěn)定的拱稱為“自然拱”或者“塌落拱”,此時自然拱范圍內(nèi)破壞了的巖體質(zhì)量就是作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松動壓力的來源。以水平地層為例,隧道開挖后上覆巖層的成拱過程如圖2-11所示。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力4.圍巖松動壓力的形成、影響因素和確定方法本課件是可編輯的正常PPT課件(1)變形階段。隧道開挖后,在圍巖應(yīng)力重分布過程中,頂板開始沉陷,并出現(xiàn)拉斷裂紋,如圖2-11(a)所示。(2)松動階段。頂板中間部分的裂紋繼續(xù)發(fā)展并張開,由于結(jié)構(gòu)切割面等原因,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓜?石塊開始掉落,支護(hù)所受的垂直壓力急劇增加,如圖2-11(b)所示。(3)塌落階段。頂板繼續(xù)塌落,石塊與圍巖母體分離,其界面多為拱形。此時垂直壓力穩(wěn)定在一定的數(shù)值內(nèi),但側(cè)向壓力增加,即地層中原存應(yīng)力沿兩側(cè)傳遞,如圖2-11(c)所示。(4)成拱階段。頂板停止塌落,達(dá)到新的平衡,此時垂直壓力和側(cè)向壓力都趨于穩(wěn)定,如圖2-11(d)所示。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力4.圍巖松動壓力的形成、影響因素和確定方法本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件2)松動壓力的影響因素實踐證明,自然拱范圍的大小除了受圍巖地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度等因素影響外,還取決于以下因素:(1)隧道的形狀和尺寸。隧道拱圈越平坦,跨度越大,自然拱越高,松動壓力越大。(2)隧道的埋深。只有當(dāng)隧道的埋深超過某一臨界值時,才可能形成自然拱,習(xí)慣上稱這種隧道為深埋隧道。(3)施工因素。爆破所產(chǎn)生的震動常常是引起隧道塌方的重要原因之一,造成圍巖松動壓力過大。分部開挖多次擾動巖體,也會引起圍巖失穩(wěn),導(dǎo)致自然拱范圍增大,從而引起圍巖松動壓力增大。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力4.圍巖松動壓力的形成、影響因素和確定方法本課件是可編輯的正常PPT課件3)松動壓力的確定方法確定松動壓力的方法主要有直接量測法、經(jīng)驗法或工程類比法、理論估算法。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力4.圍巖松動壓力的形成、影響因素和確定方法直接量測法經(jīng)驗法或工程類比法理論估算法本課件是可編輯的正常PPT課件(1)直接量測法是采用精確程度較高的儀器測量,直接得到圍巖壓力的方法。該方法測量結(jié)果最切合實際,是當(dāng)前研究發(fā)展的主要方向,但受量測設(shè)備和技術(shù)水平的制約,目前還不能普遍采用。(2)經(jīng)驗法或工程類比法是根據(jù)大量以前工程實際資料的統(tǒng)計和總結(jié),按不同圍巖分級提出圍巖壓力的經(jīng)驗數(shù)值,作為后建隧道工程確定圍巖壓力依據(jù)的方法,是目前較多采用的方法。(3)理論估算法是在實踐的基礎(chǔ)上從理論上研究圍巖壓力的方法。由于地質(zhì)條件的不確定性,影響圍巖壓力的因素眾多,所以企圖建立一種完善且適合各種情況的通用圍巖壓力理論及計算方法很困難。目前,較為合理的做法是綜合采用上述方法相互驗證確定,本書將著重介紹我國鐵路隧道設(shè)計規(guī)范中的方法。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力4.圍巖松動壓力的形成、影響因素和確定方法本課件是可編輯的正常PPT課件圍巖松動壓力的大小與圍巖級別、隧道跨度、埋深等因素有關(guān)。當(dāng)隧道的埋置深度超過一定限值后,由于圍巖的“成拱作用”,此時計算的圍巖松動壓力僅是隧道周邊某一破壞范圍(自然拱)內(nèi)巖體的質(zhì)量,而與隧道埋置深度無關(guān)。故解決這一破壞范圍的大小就成為計算圍巖松動壓力的關(guān)鍵。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件1)規(guī)范法(1)采用破損階段法和容許應(yīng)力法設(shè)計隧道結(jié)構(gòu)。《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》(TB10003—2016)給出計算圍巖松動壓力的統(tǒng)計公式。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法式中,q為深埋隧道圍巖松動壓力;hq為等效荷載高度;s為圍巖級別,如Ⅲ級圍巖,則s=3;γ為圍巖重力密度,kN/m3;ω為寬度影響系數(shù),ω=1+i(B-5);B為坑道的寬度,m;i為以B=5

m為基準(zhǔn),B每增減1m時的圍巖壓力增減率,當(dāng)B<5m時,取i=0.2,B>5m時,取i=0.1。本課件是可編輯的正常PPT課件(2)采用概率極限狀態(tài)法設(shè)計隧道結(jié)構(gòu)?！惰F路隧道設(shè)計規(guī)范》(TB10003—2016)分析研究了1046個樣本的塌方數(shù)據(jù)庫,根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理,對塌方高度的概率參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計,并采用K-S檢驗法對分析概型優(yōu)度擬合進(jìn)行檢驗,得到塌方高度的分布規(guī)律,并給出了采用概率極限狀態(tài)法設(shè)計隧道結(jié)構(gòu)時圍巖松動壓力的計算公式。

q=γ×hq=γ×0.41×1.79s

(2-7)任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法式中各符號意義同上。本課件是可編輯的正常PPT課件(3)圍巖壓力統(tǒng)計公式的適用條件。①Ht/B<1.7,Ht為坑道凈高度,m。②深埋隧道。③不產(chǎn)生顯著的偏壓力及膨脹壓力的一般圍巖。④采用鉆爆法施工的隧道。隨著現(xiàn)代隧道施工技術(shù)的發(fā)展,隧道開挖引起的擾動范圍可以被控制在最小限度內(nèi),圍巖松動壓力的發(fā)展也將受到控制,所以圍巖松動壓力的確定需要進(jìn)一步研究。在上述產(chǎn)生豎向壓力的同時,隧道也出現(xiàn)側(cè)向壓力,即圍巖水平均布松動壓力,其計算方法參見表2-12中的經(jīng)驗值(一般取平均值),其適用條件同式(2-5)、式(2-6)和式(2-7)。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件隧道圍巖壓力的量測資料表明,作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載一般是不均勻的,受圍巖級別、巖體結(jié)構(gòu)、施工方法等因素的影響。圍巖垂直松動壓力的分布大致可簡化為四種圖式,如圖2-12所示。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-12所示壓力分布圖形只概括了一般情況,當(dāng)?shù)刭|(zhì)、地形及其他原因可能產(chǎn)生特殊荷載時,松動壓力的大小和分布應(yīng)根據(jù)實際情況分析確定。任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件

任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件

任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件

任務(wù)2.2圍巖分級與圍巖壓力5.深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件3)太沙基理論太沙基也將巖體視為散粒體。他認(rèn)為,開挖坑道后會引起其上方巖體的變形下沉,并產(chǎn)生圖2-14所示的錯