1、,緒論,1、掌握隧道的概念及分類 2、熟悉隧道的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 3、熟悉隧道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的國(guó)家規(guī)范、規(guī)定與要求 4、了解隧道工程優(yōu)點(diǎn)、施工方法、發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展前景,隧道的概念及作用,1、概念 （1）用作地下通道的工程建筑物。 （2）1970年世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織從技術(shù)方面將隧道定義為：以任何方式修建，最終使用于地表面以下的條形建筑物，其空洞內(nèi)部?jī)艨諗嗝嬖?m2以上者均為隧道。,隧道的概念及作用,2、分類 （1）按地層劃分：巖石隧道（山嶺隧道），軟土隧道 （2）按施工方法分：礦山法（鉆爆法）、明挖法、盾構(gòu)法、沉埋法、掘進(jìn)機(jī)法等 （3）按埋置深度分：深埋隧道、淺埋隧道、超淺埋隧道。三種埋置深度隧道的設(shè)計(jì)

2、和施工方法有很大區(qū)別。通常深埋隧道荷載按塌落拱計(jì)算，淺埋隧道按全土柱重量計(jì)算，超淺埋隧道則按全土柱加地面動(dòng)、靜換算荷載計(jì)算。,隧道的概念及作用,（3）按斷面形狀分：圓形、馬蹄形、矩形隧道、直墻拱頂隧道等 （4）按斷面面積分（國(guó)際隧道協(xié)會(huì)）：特大斷面（100m2以上）、大斷面（50100m2）、中等斷面（1050m2），小斷面（310m2），極小斷面（3m2以下） （5）按車道數(shù)分：?jiǎn)诬嚨?、雙車道、多車道 （6）按其長(zhǎng)度分（設(shè)計(jì)規(guī)范）：特長(zhǎng)隧道（大于3000m）、長(zhǎng)隧道（10003000m）、中隧道（5001000m）、短隧道（小于500m）,隧道的概念及作用,（7）按隧道的用途進(jìn)行分類 交通隧

3、道（公路隧道、鐵路隧道、水底隧道、地下鐵道、航運(yùn)隧道、航運(yùn)隧道、人行隧道），水工隧道（引水隧道、尾水隧道、泄洪隧道等）、市政隧道（給水隧道、污水隧道、管路隧道、線路隧道、人防隧道）、礦山隧道,隧道的概念及作用,3、地下工程結(jié)構(gòu)（隧道）與地面結(jié)構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系 （1）結(jié)構(gòu)構(gòu)造 （2）結(jié)構(gòu)計(jì)算（設(shè)計(jì)）：荷載 （3）施工：方法、工作環(huán)境 （4）勘測(cè)設(shè)計(jì),隧道的概念及作用,（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)造 隧道:主體構(gòu)造物（洞身襯砌、洞門(mén)）與附屬構(gòu)造物(通風(fēng)、照明、防排水、安全設(shè)備等) （2）結(jié)構(gòu)計(jì)算：力學(xué)模型的簡(jiǎn)化、荷載的計(jì)算、圍巖與襯砌的相互作用。梁橋與隧道設(shè)計(jì)的對(duì)比 （3）施工：方法；施工環(huán)境（隧道施工空間有限、光

4、線暗、勞動(dòng)條件差） （4）勘測(cè)設(shè)計(jì)：地質(zhì)調(diào)查和水文地質(zhì)調(diào)查,隧道的概念及作用,4、隧道的作用 （1）縮短行車?yán)锍?、提高交通效率（基本目的?（2）從根本免除落石、坍方、雪崩等危害 （3）減少對(duì)植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境 （4）在城市，節(jié)約土地，構(gòu)成立體交叉，解決交叉路口的擁擠堵塞 （5）在江河、海峽、港灣地區(qū)，可不影響水運(yùn) （6）增加隱蔽性，提高防護(hù)能力、不受氣候影響,隧道的概念及作用,5、隧道各結(jié)構(gòu)構(gòu)造的作用 保證隧道巖體的穩(wěn)定性，保證行車安全 （1）洞身襯砌：承受圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重及其他荷載，防止圍巖風(fēng)化、崩塌和洞內(nèi)的防水、防潮,隧道的概念及作用,（2）洞門(mén)：防止洞口塌方落石，保持仰坡和邊坡

5、的穩(wěn)定性 （3）通風(fēng)、照明、防排水、安全設(shè)備：確保行車安全、舒適 6、隧道襯砌的設(shè)計(jì)和施工 （1）設(shè)計(jì)：荷載復(fù)雜、襯砌與圍巖的相互作用 （2）施工方法,隧道的概念及作用,（3）公路隧道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的國(guó)家規(guī)范、規(guī)定與要求 A、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003) B、 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D70-2004) C、 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ004-89) D、錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范(GB 50086-2001) E、工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 50218-94),隧道的概念及作用,F、地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB501082001) G、 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 042-94

6、) H、 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 026.1-1999) I、公路隧道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG/T D71-2004) J、遵循能充分發(fā)揮隧道功能、安全且經(jīng)濟(jì)地建設(shè)隧道的基本原則。,隧道的概念及作用,K、隧道主體結(jié)構(gòu)必須按永久性建筑設(shè)計(jì)，具有規(guī)定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，建成的隧道應(yīng)能適應(yīng)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的需要，方便維修作業(yè)。 主體結(jié)構(gòu)物：洞門(mén)、支護(hù)襯砌、各附屬風(fēng)道、風(fēng)井、洞室、防排水設(shè)施、路面板及隧底填充等。 耐久性：一般指所使用的建筑材料具有必要的抗?jié)B性、抗凍性和抗侵蝕性。 L、加強(qiáng)隧道支護(hù)襯砌、防排水、路面等主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等,隧道的概念及作用,營(yíng)運(yùn)設(shè)施設(shè)

7、計(jì)之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計(jì)。 M、隧道土建設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測(cè)的總體方案；地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)制定地質(zhì)預(yù)測(cè)方案，以及時(shí)評(píng)判設(shè)計(jì)的合理性，調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方案。通過(guò)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于圍巖實(shí)際情況，更加安全、經(jīng)濟(jì)。 本構(gòu)關(guān)系，力學(xué)參數(shù)、巖土的非連續(xù)性 動(dòng)態(tài)（信息化）設(shè)計(jì)：在施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖過(guò)程中不,隧道的概念及作用,斷地對(duì)圍巖變形進(jìn)行量測(cè)，然后以這些位移量測(cè)信息為依據(jù)，反算圍巖物理力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上重新評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)的事前設(shè)計(jì)（預(yù)設(shè)計(jì)），確定更符合圍巖動(dòng)態(tài)的支護(hù)參數(shù)。 地質(zhì)超前預(yù)報(bào) N、隧道設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極慎重地采用新技術(shù)、新

8、材料、新設(shè)備、新工藝。 新奧法：以充分發(fā)揮山體圍巖自撐能力為基本原理，以錨噴支護(hù)及復(fù)合式襯砌為主要特征。,隧道的概念及作用,O、隧道設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家有關(guān)土地管理、環(huán)境保護(hù)、水土保持等法規(guī)要求。應(yīng)注意節(jié)約用地，保護(hù)農(nóng)田水利設(shè)施，盡量保護(hù)原有植被，妥善處理?xiàng)壴臀鬯?生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境,本教材的主要內(nèi)容,1、道路隧道的勘測(cè)設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容和要領(lǐng) 2、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)和運(yùn)營(yíng)照明 3、道路隧道的經(jīng)濟(jì)分析 4、荷載計(jì)算 5、常用襯砌的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6、主要施工方法 7、運(yùn)營(yíng)管理與養(yǎng)護(hù),隧道工程的發(fā)展簡(jiǎn)況,1、隧道產(chǎn)生和發(fā)展的4個(gè)時(shí)代 （1）原始時(shí)代：公元前3000年的新石器時(shí)代，防御自然威脅，工具：獸骨

9、和石器，地層較好，無(wú)需支撐 （2）遠(yuǎn)古時(shí)代：從公元前3000年到5世紀(jì)，生活和軍事防御，明挖法，磚砌 （3）中世紀(jì)時(shí)代：5世紀(jì)到14世紀(jì)，建造技術(shù)發(fā)展緩慢，礦石開(kāi)采 （4）近代和現(xiàn)代：16世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開(kāi)始，黑火藥,隧道工程發(fā)展簡(jiǎn)況,黃色炸藥，瑞典人諾貝爾 2、我國(guó)最早用于交通的隧道 “石門(mén)”隧道，公元66年，供馬車和行人通行的 3、世界上最早的隧道 公元前2200年，巴比倫國(guó)王為連接宮殿和神殿而在幼發(fā)拉底河下修建的行人隧道，磚砌構(gòu)造物,隧道工程的發(fā)展簡(jiǎn)況,3、隧道工程的發(fā)展趨勢(shì) （1）兩個(gè)新的領(lǐng)域，宇宙空間與地下空間。 （2）地下空間開(kāi)發(fā)與利用的優(yōu)勢(shì) 技術(shù)比較成熟，可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，城市綜

10、合癥的解決 （3）21世紀(jì)是地下空間大開(kāi)發(fā)利用的年代 （4）發(fā)達(dá)國(guó)家的規(guī)劃：日本：10個(gè)日本；美國(guó)：21世紀(jì)1/3人口要居住在地下,隧道工程的發(fā)展簡(jiǎn)況,4、隧道工程施工方法的發(fā)展簡(jiǎn)況 （1）古代“火焚法”，石器，鐵錘和鋼釬 （2）鉆爆法：炸藥，鑿巖機(jī) （3）機(jī)械開(kāi)挖方法：盾構(gòu)法（盾構(gòu)機(jī)、軟土地層），掘進(jìn)機(jī)法（中硬巖石地層，秦嶺隧道，是國(guó)內(nèi)外用TBM施工的第3座長(zhǎng)隧道）,隧道工程的發(fā)展簡(jiǎn)況,4、隧道工程相關(guān)理論的研究進(jìn)展 （1）地壓力：開(kāi)始于14世紀(jì)，隨著采礦和隧道工程的發(fā)展，地層壓力理論也在相應(yīng)的發(fā)展。兩個(gè)研究方向：松散體理論（把地層視為松散構(gòu)造，普式理論），彈塑性理論（把地層視為連續(xù)介質(zhì)） （2）巖石力學(xué)的發(fā)展 陳宗基，1958，首次把巖石力學(xué)作為一門(mén)邊緣學(xué)科來(lái)發(fā)展。用力學(xué)的觀念，以地質(zhì)為基礎(chǔ)來(lái)解決,隧道工程的發(fā)展簡(jiǎn)況,工程實(shí)踐問(wèn)題，首次運(yùn)用流變理論來(lái)研究巖石的流變特性，指出即使在堅(jiān)硬巖石中修建地下洞室，也要考慮流變對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。 （3）新奧法 新奧地利隧道施工方法（New Austrian Tunneling Method，NATM），奧地利拉布西維茲教授等在長(zhǎng)期從事隧道工程的實(shí)踐中，從巖石力學(xué)的觀念出發(fā)而提出的一種合理的施工方法。以控制爆破或機(jī)械開(kāi)