隧道工程绪论PPT学习教案

1、会计学1 隧道工程绪论隧道工程绪论 隧道的概念及作用 2、分类、分类 （1）按地层划分：）按地层划分：岩石隧道（山岭隧道），岩石隧道（山岭隧道），软土软土 隧道隧道 （2）按施工方法分：）按施工方法分：矿山法（钻爆法）、矿山法（钻爆法）、明挖法明挖法 、盾构法、沉埋法、掘进机法等、盾构法、沉埋法、掘进机法等 （3）按埋置深度分：深埋隧道、浅埋隧道、超浅）按埋置深度分：深埋隧道、浅埋隧道、超浅 埋隧道。三种埋置深度隧道的设计和施工方法有埋隧道。三种埋置深度隧道的设计和施工方法有 很大区别。通常深埋隧道荷载按塌落拱计算，浅很大区别。通常深埋隧道荷载按塌落拱计算，浅 埋隧道按全土柱重量计算，超浅埋隧

2、道则按全土埋隧道按全土柱重量计算，超浅埋隧道则按全土 柱加地面动、静换算荷载计算。柱加地面动、静换算荷载计算。 第1页/共24页 隧道的概念及作用 （3）按断面形状分：圆形、马蹄形、矩形隧道、）按断面形状分：圆形、马蹄形、矩形隧道、 直墙拱顶隧道等直墙拱顶隧道等 （4）按断面面积分（国际隧道协会）：特大断面）按断面面积分（国际隧道协会）：特大断面 （100m2以上）、大断面（以上）、大断面（50100m2）、中等）、中等 断面（断面（1050m2），小断面（），小断面（310m2），极小），极小 断面（断面（3m2以下）以下） （5）按车道数分：单车道、）按车道数分：单车道、双车道双车道、多车

3、道、多车道 （6）按其长度分（设计规范）：特长隧道（大于）按其长度分（设计规范）：特长隧道（大于 3000m）、长隧道（）、长隧道（10003000m）、中隧道（）、中隧道（ 5001000m）、短隧道（小于）、短隧道（小于500m） 第2页/共24页 隧道的概念及作用 （7）按隧道的用途进行分类）按隧道的用途进行分类 交通隧道（交通隧道（公路隧道公路隧道、铁路隧道、水底隧道、地、铁路隧道、水底隧道、地 下铁道、航运隧道、航运隧道、人行隧道），水下铁道、航运隧道、航运隧道、人行隧道），水 工隧道（引水隧道、尾水隧道、泄洪隧道等）、工隧道（引水隧道、尾水隧道、泄洪隧道等）、 市政隧道（给水隧道、

4、污水隧道、管路隧道、线市政隧道（给水隧道、污水隧道、管路隧道、线 路隧道、人防隧道）、矿山隧道路隧道、人防隧道）、矿山隧道 第3页/共24页 隧道的概念及作用 3、地下工程结构（隧道）与地面结构的区别与联系、地下工程结构（隧道）与地面结构的区别与联系 （1）结构构造）结构构造 （2）结构计算（设计）：荷载）结构计算（设计）：荷载 （3）施工：方法、工作环境）施工：方法、工作环境 （4）勘测设计）勘测设计 第4页/共24页 隧道的概念及作用 （1）结构构造）结构构造 隧道隧道:主体构造物（洞身衬砌、洞门）与附属构造物主体构造物（洞身衬砌、洞门）与附属构造物( 通风、照明、防排水、安全设备等通风、

5、照明、防排水、安全设备等) （2）结构计算：力学模型的简化、荷载的计算、围）结构计算：力学模型的简化、荷载的计算、围 岩与衬砌的相互作用。梁桥与隧道设计的对比岩与衬砌的相互作用。梁桥与隧道设计的对比 （3）施工：方法；施工环境（隧道施工空间有限、）施工：方法；施工环境（隧道施工空间有限、 光线暗、劳动条件差）光线暗、劳动条件差） （4）勘测设计：地质调查和水文地质调查）勘测设计：地质调查和水文地质调查 第5页/共24页 隧道的概念及作用 4、隧道的作用、隧道的作用 （1）缩短行车里程、提高交通效率（基本目的）缩短行车里程、提高交通效率（基本目的） （2）从根本免除落石、坍方、雪崩等危害）从根本

6、免除落石、坍方、雪崩等危害 （3）减少对植被的破坏，保护生态环境）减少对植被的破坏，保护生态环境 （4）在城市，节约土地，构成立体交叉，解决交）在城市，节约土地，构成立体交叉，解决交 叉路口的拥挤堵塞叉路口的拥挤堵塞 （5）在江河、海峡、港湾地区，可不影响水运）在江河、海峡、港湾地区，可不影响水运 （6）增加隐蔽性，提高防护能力、不受气候影响）增加隐蔽性，提高防护能力、不受气候影响 第6页/共24页 隧道的概念及作用 5、隧道各结构构造的作用、隧道各结构构造的作用 保证隧道岩体的稳定性，保证行车安全保证隧道岩体的稳定性，保证行车安全 （1）洞身衬砌：承受围岩压力、结构自重及其他）洞身衬砌：承受

7、围岩压力、结构自重及其他 荷载，防止围岩风化、崩塌和洞内的防水、防潮荷载，防止围岩风化、崩塌和洞内的防水、防潮 第7页/共24页 隧道的概念及作用 （2）洞门：防止洞口塌方落石，保持仰坡和边坡）洞门：防止洞口塌方落石，保持仰坡和边坡 的稳定性的稳定性 （3）通风、照明、防排水、安全设备：确保行车）通风、照明、防排水、安全设备：确保行车 安全、舒适安全、舒适 6、隧道衬砌的设计和施工、隧道衬砌的设计和施工 （1）设计：荷载复杂、衬砌与围岩的相互作用）设计：荷载复杂、衬砌与围岩的相互作用 （2）施工方法）施工方法 第8页/共24页 隧道的概念及作用 （3）公路隧道设计时应遵循的国家规范、规定与）公

8、路隧道设计时应遵循的国家规范、规定与 要求要求 A、公路工程技术标准公路工程技术标准(JTG B01-2003) B、 公路隧道设计规范公路隧道设计规范(JTG D70-2004) C、 公路工程抗震设计规范公路工程抗震设计规范(JTJ004-89) D、锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 50086-2001) E、工程岩体分级标准工程岩体分级标准(GB 50218-94) 第9页/共24页 隧道的概念及作用 F、地下工程防水技术规范地下工程防水技术规范(GB50108 2001) G、 公路隧道施工技术规范公路隧道施工技术规范(JTJ 042-94) H、 公路隧道

9、通风照明设计规范公路隧道通风照明设计规范(JTJ 026.1- 1999) I、公路隧道交通工程设计规范公路隧道交通工程设计规范(JTG/T D71- 2004) J、遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设、遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设 隧道的基本原则。隧道的基本原则。 第10页/共24页 隧道的概念及作用 K、隧道、隧道主体结构主体结构必须按必须按永久性建筑永久性建筑设计，具有设计，具有 规定的强度、稳定性和规定的强度、稳定性和耐久性耐久性，建成的隧道应能，建成的隧道应能 适应长期运营的需要，方便维修作业。适应长期运营的需要，方便维修作业。 主体结构物：洞门、支护衬砌、各附属风

10、道、风主体结构物：洞门、支护衬砌、各附属风道、风 井、洞室、防排水设施、路面板及隧底填充等。井、洞室、防排水设施、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耐久性：一般指所使用的建筑材料具有必要的抗 渗性、抗冻性和抗侵蚀性。渗性、抗冻性和抗侵蚀性。 L、加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构、加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构 设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等 第11页/共24页 隧道的概念及作用 营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计 。 M、隧道土建设计应体现、隧

11、道土建设计应体现动态设计与信息化施工动态设计与信息化施工 的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案；的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案； 地质条件复杂的隧道，应制定地质条件复杂的隧道，应制定地质预测地质预测方案，以方案，以 及时评判设计的合理性，调整支护参数和施工方及时评判设计的合理性，调整支护参数和施工方 案。通过案。通过动态设计动态设计使支护结构适应于围岩实际情使支护结构适应于围岩实际情 况，更加安全、经济。况，更加安全、经济。 本构关系，力学参数、岩土的非连续性本构关系，力学参数、岩土的非连续性 动态（信息化）设计：在施工现场开挖过程中不动态（信息化）设计：在施工现场开挖过程中不

12、第12页/共24页 隧道的概念及作用 断地对围岩变形进行量测，然后以这些位移量测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，反算围岩物理力学参数，在此基础信息为依据，反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。定更符合围岩动态的支护参数。 地质超前预报地质超前预报 N、隧道设计应贯彻国家有关技术经济政策，、隧道设计应贯彻国家有关技术经济政策，积积 极慎重地采用新技术、新材料、新设备、新工艺极慎重地采用新技术、新材料、新设备、新工艺 。 新奥法：以充分发挥山体围岩自撑能力为基本原新奥

13、法：以充分发挥山体围岩自撑能力为基本原 理，以锚喷支护及复合式衬砌为主要特征。理，以锚喷支护及复合式衬砌为主要特征。 第13页/共24页 隧道的概念及作用 O、隧道设计必须符合国家有关土地管理、环境、隧道设计必须符合国家有关土地管理、环境 保护、水土保持等法规要求。应注意节约用地，保护、水土保持等法规要求。应注意节约用地， 保护农田水利设施，尽量保护原有植被，妥善处保护农田水利设施，尽量保护原有植被，妥善处 理弃渣和污水。理弃渣和污水。 生态平衡、保护环境生态平衡、保护环境 第14页/共24页 本教材的主要内容 1、道路隧道的勘测设计原则、内容和要领、道路隧道的勘测设计原则、内容和要领 2、结

14、构构造、运营通风和运营照明、结构构造、运营通风和运营照明 3、道路隧道的经济分析、道路隧道的经济分析 4、荷载计算、荷载计算 5、常用衬砌的设计与计算、常用衬砌的设计与计算 6、主要施工方法、主要施工方法 7、运营管理与养护、运营管理与养护 第15页/共24页 隧道工程的发展简况 1、隧道产生和发展的、隧道产生和发展的4个时代个时代 （1）原始时代：公元前）原始时代：公元前3000年的新石器时代，年的新石器时代， 防御自然威胁，工具：兽骨和石器，地层较好，防御自然威胁，工具：兽骨和石器，地层较好， 无需支撑无需支撑 （2）远古时代：从公元前）远古时代：从公元前3000年到年到5世纪，生活世纪，

15、生活 和军事防御，明挖法，砖砌和军事防御，明挖法，砖砌 （3）中世纪时代：）中世纪时代：5世纪到世纪到14世纪，建造技术发世纪，建造技术发 展缓慢，矿石开采展缓慢，矿石开采 （4）近代和现代：）近代和现代：16世纪产业革命开始，黑火世纪产业革命开始，黑火 药药 第16页/共24页 隧道工程发展简况 黄色炸药，瑞典人诺贝尔黄色炸药，瑞典人诺贝尔 2、我国最早用于交通的隧道、我国最早用于交通的隧道 “石门石门”隧道，公元隧道，公元66年，供马车和行人通行的年，供马车和行人通行的 3、世界上最早的隧道、世界上最早的隧道 公元前公元前2200年，巴比伦国王为连接宫殿和神殿而年，巴比伦国王为连接宫殿和神

16、殿而 在幼发拉底河下修建的行人隧道，砖砌构造物在幼发拉底河下修建的行人隧道，砖砌构造物 第17页/共24页 隧道工程的发展简况 3、隧道工程的发展趋势、隧道工程的发展趋势 （1）两个新的领域，宇宙空间与地下空间。）两个新的领域，宇宙空间与地下空间。 （2）地下空间开发与利用的优势）地下空间开发与利用的优势 技术比较成熟，可持续发展的客观要求，城市综技术比较成熟，可持续发展的客观要求，城市综 合症的解决合症的解决 （3）21世纪是地下空间大开发利用的年代世纪是地下空间大开发利用的年代 （4）发达国家的规划：日本：）发达国家的规划：日本：10个日本；美国：个日本；美国： 21世纪世纪1/3人口要居

17、住在地下人口要居住在地下 第18页/共24页 隧道工程的发展简况 4、隧道工程施工方法的发展简况、隧道工程施工方法的发展简况 （1）古代）古代“火焚法火焚法”，石器，铁锤和钢钎，石器，铁锤和钢钎 （2）钻爆法：炸药，凿岩机）钻爆法：炸药，凿岩机 （3）机械开挖方法：盾构法（盾构机、软土地层）机械开挖方法：盾构法（盾构机、软土地层 ），掘进机法（中硬岩石地层，秦岭隧道，是国），掘进机法（中硬岩石地层，秦岭隧道，是国 内外用内外用TBM施工的第施工的第3座长隧道）座长隧道） 第19页/共24页 隧道工程的发展简况 4、隧道工程相关理论的研究进展、隧道工程相关理论的研究进展 （1）地压力：开始于）地

18、压力：开始于14世纪，随着采矿和隧道工世纪，随着采矿和隧道工 程的发展，地层压力理论也在相应的发展。两个程的发展，地层压力理论也在相应的发展。两个 研究方向：松散体理论（把地层视为松散构造，研究方向：松散体理论（把地层视为松散构造， 普式理论），弹塑性理论（把地层视为连续介质普式理论），弹塑性理论（把地层视为连续介质 ） （2）岩石力学的发展）岩石力学的发展 陈宗基，陈宗基，1958，首次把岩石力学作为一门边缘学，首次把岩石力学作为一门边缘学 科来发展。用力学的观念，以地质为基础来解决科来发展。用力学的观念，以地质为基础来解决 第20页/共24页 隧道工程的发展简况 工程实践问题，首次运用流变理论来研究岩石的工程实践问题，首次运用流变理论来研究岩石的 流变特性，指