《公路隧道工程》PPT课件.ppt

公路隧道工程,第一章 绪论,一、隧道的基本概念及工程概述,为达到各种不同的使用目的，在山体内或地面下修建的建筑物，统称之为“地下工程”。在地下工程的广泛范围中，用以保持地下空间作为运输孔道的，称之为“隧道”。,京珠高速公路洋碰隧道,徽杭高速公路三阳隧道,北碚隧道,二、隧道的种类及其作用,（一） 交通隧道 交通线上的隧道（交通隧道）是隧道中为数最多的一种。它的作用是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，一般包括有以下几种：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、航运隧道和人行地道。 （二） 水工隧道 水工隧道是水利工程和水力发电枢纽的一个重要组成部分。水工隧道包括以下几种：饮水隧道、排水隧道、导流隧道或泄洪隧道，排沙隧道。,（三）市政隧道 城市中，为安置各种不同市政设施的地下孔道。市政隧道有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。 （四）矿山隧道 在矿山开采中，常设一些为采矿服务的隧道，从山体以外通向矿床，并将开采到的矿石运输出来。其中有：运输巷道、给水隧道、通风隧道。,公路隧道,1. 公路隧道按其长度可分为四类，如表1.0.1所示。 表1.0.1 公路隧道长度分类 注：隧道长度系指两端洞门墙墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离。,近15年来，我国公路隧道发生了很大变化。一方面，建设规模增大，到2002年底，建成隧道1972座，总里程835km，从97年至今，公路隧道每年增长100余公里，隧道长度由过去的3公里特长隧道发展到现在的7、8公里甚至18公里的超特长隧道，同时，公路隧道断面也呈现多样化（图1）；,长3000m以上的公路隧道,另一方面，建设技术显著提高， 依托于青海大坂山隧道的高海拔隧道防冻防水技术， 依托于川藏公路二郎山隧道的高地应力处治技术， 依托于重庆真武山隧道、深圳大梅沙隧道的大跨度扁平隧道设计施工技术， 依托于福建京福高速公路隧道群的连拱隧道、小净距隧道设计施工技术， 依托于浙江大溪岭隧道、猫狸岭隧道、景山隧道的竖井送排式纵向组合通风技术、逆光照明技术、总线监控技术等， 围岩监测非确定性反分析技术，公路隧道防灾技术， 这些研究成果强有力地支撑了公路隧道建设。,新奥法,新奥法 NATM(New Austrian Tunneling Method) 新奥法是应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。,由于岩土材料物理特性和力学特性非常复杂，要想用解析手段预测隧道等地下结构物的力学动态，就必须建立精度很高的本构关系式。然而，本构关系式越复杂，所含的力学参数越多，这些参数不管是采用室内试验还是现场测试都是非常困难的。由于岩土的非连续介质特性，即使通过一些较先进的手段能测得这些参数，其解析结果与实际状态往往也有较大差异。显然，将通常的结构分析方法应用于地下岩土结构工程是不宜的。,所幸的是，像隧道这样的地下工程，开挖面前方虽是未知的，但同时也是可再设计的，这就给我们客观地评价围岩特性及预测开挖面前方力学动态提供了机会，并进而对隧道结构进行重新设计使之更符合实际情况成为可能。即，,通过施工现场开挖过程中不断地对围岩变形进行量测，然后以这些位移量测信息为依据，反演计算围岩物理力学参数，在此基础上重新评价隧道结构的事前设计（预设计），确定更符合围岩动态的支护参数。将此过程称为动态设计或信息化设计，由于该工作是在施工过程中完成的，又称它为现场临床诊断式设计与施工。,隧道支护、衬砌设计,隧 道 开 挖 施 工,围岩支护变形监测 内空变形量 拱顶下沉量 地中变形量 锚 杆 轴 力 锚杆拉拔力 衬 砌 应 力 地表下沉量 钢支撑应力,非确定性反分析 卡尔曼滤波器 位移反分析 基于扩张卡尔曼滤波器 与有限元法耦合算法 （-FEM）的反分析 最终初始应力参数的 预测方法 隧道围岩塑性区估计 历时变化, 预测围岩体坍塌 修正开挖方案,修正支护结构参数,隧道围岩稳定分析及处治措施的技术路线,第二章 围岩,按国家标准工程岩体分级标准规定，2004版新规范将原规范的“围岩分类”改为围岩分级。分级方法与国家标准一致，采用工程岩体分级标准规定的方法、级别和顺序，即岩石隧道围岩稳定性等级由好至坏分为级、级、级、级和级。考虑到土体中隧道的围岩分级，将松软的土体围岩定为级。,一 围岩分级基本依据,由于岩体性质和赋存条件十分复杂，分级时仅用少数参数和某个数学公式难以全面准确地概括所有情况，而且参数测试数量有限，数据的代表性和抽样的代表性均存在一定的局限，实施时难度较大。因此新规范采用定性划分和定量相结合的综合评判方法，两者可以互相校核和检验，以提高分级的可靠性。,二 围岩分级方法,（一） 隧道围岩分级的综合评判方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行： 1 根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。 2 对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。 3 按修正后的岩体基本质量指标BQ，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。 （二）围岩分级中岩石坚硬程度、岩体完整程度两个基本因素的定性划分和定量指标及其对应关系，应符合下列规定： 1 岩石坚硬程度可按表表3.6.2-1定性划分。,表3.6.2-1 岩石坚硬程度的定性划分,（四） 围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标（BQ）进行修正： 1 有地下水； 2 围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用； 3 存在高初始应力。 围岩基本质量指标修正值BQ，可按式（3.6.4）计算： BQ=BQ-100（K1+K2+K3） （3.6.4） 式中：BQ围岩基本质量指标修正值； BQ围岩基本质量指标； K1地下水影响修正系数； K2主要软弱结