隧道复习资料

1、第二章山岭隧道的地质调查与勘测二、隧道工程地质调查与勘测的内容1、地形地貌主要是查明隧道通过地段的山体的自然情况，其中包括山坡的形态和坡度、河流 两岸阶地对称情况、山体垭口和鞍部的分水岭的分布。分析上述自然情况与河流切割、 地质构造、岩层分布的关系。2、地层岩性要查明隧道通过地段的地层时代、地层程序、地层岩性及岩性变化，查明地层接 触关系。要特别注意查明岩层的顺序和厚度、岩性特征和物理力学性质以及岩石的风 化程度（表2-2-1）。调查中，要特别注意软弱岩层的分布和厚度，如泥岩、煤层、盐类地层、膨胀性 地层和含大量黄铁矿的地层等，因为它们是隧道围岩中的不稳定岩层。在岩溶发育地 区，还要特别注意可

2、溶性岩层与不透水岩层接触界面的分布，因为它们是岩溶发育的 有力场所。3、水文地质隧道通过地段的水文地质工作包括下列内容：（1）查明隧道通过地段的井、泉情况，分析水文地质条件，判明地下水的类型、 水质、侵蚀性、补给来源等，预测洞身最大及正常分段涌水量，并取样作水质分析；（2）在岩溶发育区，应分析突水、突泥的危险，充分估计隧道施工诱发地面塌 陷和地表水漏失等破坏环境条件的问题，并提出相应工程措施意见；（3）特长隧道与水文地质条件复杂的中、长隧道应进行专门的水文地质勘查与 评价工作。4、区域地质构造地质构造与隧道围岩稳定性和施工地质灾害关系最密切，所以它是隧道工程地质 勘察的核心工作。调查的重点是褶

3、皱、断层、节理、侵入体或岩脉等。褶皱调查的主要内容包括：褶皱的基本类型、形态类型、两翼的地层时代和岩性、 褶皱核部的位置、褶皱轴线走向、轴面产状等。断层调查的主要内容包括：断层的存在和证据，断层的位置和产状，断层的破碎 带宽度和物质组成，断层的力学性质等。节理调查的主要内容包括：节理的组数和发育程度，主要节理的产状（特别是节 理走向）和力学性质，风化裂隙的影响范围和深度等。5、不良地质不良地质主要包括破碎带、滑坡、泥石流、岩堆、岩溶、膨胀土等，地质调查中 主要查明这些不良地质是否存在及其性质，存在的位置及其范围，不良地质的规模及 其对隧道施工和隧道本身的影响。特别地，地温对深埋长大隧道的施工有

4、很大影响。因为，在地壳恒温层（距地表1035m)以下，深度每增加100m，温度将增加3C,当温度超过38C时，在潮湿的隧 道内施工将有很大困难，所以在高地温地区要进行地温测试。五、勘探、测试工作要求勘探测试工作是隧道工程地质勘测的重要内容，特别是对复杂地质、复杂地形条 件下施工的长大、重点隧道更是如此。1、总体要求地质条件复杂的隧道宜采用综合勘探方法。地质条件复杂的深钻孔应综合 利用。钻孔位置和数量应视地质复杂程度而定。洞门附近覆土较厚时，应布置勘 探孔；地质复杂，长度大于1000m的隧道，洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔 查明地质条件；主要的地质界线，重要的不良地质、特殊岩土地段，可能产

5、生突泥危 害地段等处应有钻孔控制；洞身地段的钻孔位置宜布置在中线外侧810m；钻探完毕， 应回填封孔。钻探深度应全路肩以下35m；遇溶洞、暗河及其他不良地质时，应适当加 深至溶洞及暗河底以下5m。钻探中应作好水位观测和记录，探明含水层的位置和厚度，并取样作水质 分析。水文地质条件复杂的隧道，应做水文地质试验，测定地下水的流向、流速及岩 土的渗透性，计算涌水量，必要时应进行地下水动态观测。应取代表性岩土试样进行物理力学性质试验。对有害矿体和气体，应取样作定性、定量分析。2、探测的阶段及其工作要求隧道工程地质勘测的勘探工作分为初测阶段和定测阶段。第三节围岩的基本工程性质与围岩分级一、岩体中的初始应

6、力场初始地应力场是指隧道开挖前的围岩的初始静应力场，它的形成与围岩构造、性 质、埋藏条件以及构造运动的历史有密切关系，问题比较复杂。围岩的初始地应力状 态与施工引起的附加应力状态是不同的，它对坑道开挖后围岩应力分布、变形和破坏 有着极其重要的影响。可以说，不了解围岩初始应力状态就无法对坑道开挖后一系列 力学过程和现象做出正确评价。围岩的初始应力状态一般受到两类因素的影响：第一类因素有重力、温度、围岩 的物理力学性质及构造、地形等经常性的因素；第二类因素有地壳运动、地下水活动、 人类的长期活动等暂时性的或局部性的因素。因此，初始地应力场由两种力系构成， 即b = b +b(2-3-1)式中：b自

7、重应力分量；b t构造应力分量。自重应力场这里以压应力为正；Y为岩体的重度；H为埋深。当上覆岩体为多层不同的岩石时，则b =y H +y H + +y H =y Hz 1122n ni ii=1(2-3-2)式中：y i第i层岩体的重度；Hi 第i层岩体的厚度。该点的水平应力b*、by主要是由岩体的泊松效应引起的，按弹性理论应为 寸 口.b=b= b= n L y H(2-3-3)式中：七一一计算应力处岩体的泊松比。设X = /(1-r)，并谓之侧压力系数，则上式可以写成b =b = Xb(2-3-4)显然，当垂直应力已知时，水平应力的大小取决于围岩的泊松比R。大多数围岩 的泊松比在0.150

8、.35左右，因此，在自重应力场中，水平应力通常是小于垂直应力 的。构造应力场由于形成构造应力场的原因非常复杂，至今仍未被人类完全认识和解决，它在空 间的分布极不均匀，且随时间的推移还不断发生变化，是一个具有相对稳定性的非稳 定应力场。因此，目前还很难用函数形式表达出构造应力场，它在整个初始应力场中 的作用只能通过某些量测数据加以分析，找出一些规律性。据已发表的一些地应力量 测资料表明：二、围岩的基本工程性质隧道围岩是指地壳中受开挖隧道影响的那一部分岩体。应该指出，这里所定义的 围岩并不具有尺寸大小的限制，它所包括的范围是相对的，视研究对象而定。从力学 分析的角度来看，围岩的边界应划再因开挖隧道

9、而引起的应力变化可以忽略不计的地 方，或者说在围岩的边界上因开挖隧道而产生的位移应该为零，这个范围在横断面上 约为610倍的洞径。若从区域地质构造的观点来研究围岩，其范围要比上述数字大 得多。围岩的工程性质，一般包括三个方面：物理性质、水理性质和力学性质。而对围 岩稳定性最有影响的则是力学性质，即围岩抵抗变形和破坏的性能。围岩既可以是岩 体，也可以是土体。有关岩体的力学性质可参看岩石力学中有关内容，有关土体 的力学性质可参看土力学中有关内容。本书就不做进一步赘述。试验和实践都已证明，岩体的变形、破坏以及应力在岩体中的传播途径，除了受 结构体岩石和结构面控制外，还有一个重要因素，就是岩体的构造特

10、征。和宇宙间一 切物体一样，岩土体也是以它特有的结构形式存在着，并彼此相区别。不同块度、形 状、产状的结构体构成了各种岩体结构类型。岩体结构与隧道开挖空间以及后续衬砌结构的组合，形成了一个嵌入人工建造的 围岩结构体系。所以隧道围岩的变形、稳定或失稳与岩体结构的关系十分密切，根据 工程实践的观察，围岩破坏大致有以下五种情况。1、脆性破坏整体状和块状结构岩体，岩性坚硬，在一般工程开挖条件下表现稳定，仅产生局 部掉块。但再高应力区，洞周应力集中可引起“岩爆”，岩石成碎片射出并发出破裂 响声，属于脆性破裂。2、块状运动当块状或层状岩体受明显的少数软弱结构面切割而形成块体或数量有限的块体 时，由于块体间

11、的联系很弱，在自重作用下，有向临空面运动的趋势，逐渐形成块体 塌落、滑动、转动、倾倒以及块体挤出等失稳破坏性态。块体挤出是其受周围岩体传 来的应力作用的结果。在支护结构和围岩之间，如有较大孔隙而又未回填密实或根本 没有回填，块体运动可能对支护结构产生冲击荷载，而使支护结构破坏，见图2-3-2 （a）。3、弯曲折断破坏层状岩体尤其是有软弱夹层的互层岩体，由于层间结合力差，易于错动，所以， 抗弯能力较低。洞顶岩体受重力作用易产生向下弯曲，进而张裂、折断形成塌落体， 见图2-3-2（b）。边墙岩体在侧向水平力作用下弯曲变形而鼓出，也将对支护结构产 生压力，严重时可使支护结构折断而坍塌。4、松动解脱破

12、裂结构岩体基本上是由碎块组合而成的，在张拉力、单轴压力、振动力作用下 容易松动，溃散（解脱）而成碎块脱落。一般在洞顶表现为崩塌，在边墙则为滑塌、 坍塌，见图2-3-2（c）。5、塑性变形和剪切破坏散体结构岩体（含土质岩体）或破碎结构岩体，若其中含有较多的软弱结构面，加之 地下水的作用，隧道开挖后再围岩应力作用下，将产生塑性变形和剪切破坏。往往表 现为坍方、边墙挤入、底鼓以及洞径缩小等，而且变形的时间效应比较明显。有些含 蒙脱土或高岭土等矿物的膨胀性岩体或结构面，遇水膨胀并向洞内挤入，也属于塑性 变形性质，见图2-3-2（d）。三、围岩的分级方法1、概述隧道围岩的稳定需要一定的条件，判定这个条件

13、，创造这个条件，就是隧道围岩 分级研究的主要内容。由于隧道工程所处的地质环境十分复杂，隧道的地质条件从松散的流砂到坚硬的 岩石，从完整的岩体到极破碎的断裂构造带等，范围极广，人们对它的认识还远不够 完善。根据长期的工程实践，人们认识到在不同的岩体条件中开挖隧道后岩体所表现 出的性态是不同的，可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳定和不稳定四种。同时各 种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩 划分为若干级，这就是围岩分级。围岩分级的目的是：作为选择施工方法的依据；进 行科学管理及正确评价经济效益；确定衬砌结构上的荷载（松散荷载）；给出衬砌结 构的类型及其尺寸；制定

14、劳动定额、材料消耗标准的基础等。四、我国铁路隧道围岩分级方法我国铁路隧道围岩分级，参照国家标准工程岩体分级标准，依据围岩主要工 程地质条件的定性描述、岩体的抗压强度、围岩开挖后的稳定状态及围岩弹性的速度 Vp值作为辅助指标，围岩基本分级根据坚硬程度和围岩完整程度两个因素确定，两个 因素由定性划分和定量划分两种方法确定。并指出围岩级别应在基本级别基础上，考 虑地下水状态和初始应力状态修正。第三章隧道与线路工程规划第一节隧道位置的选择要选择好隧道线路位置，一般说来，主要应对沿线的地形、地质作详尽的了解， 充分掌握这两方面的资料，认识它们之间的内在联系，分清主次，统筹研究，处理好 近期与远期、隧道工

15、程与其它工程的关系，就可选择出较为理想的隧道线路位置和恰 当的隧道进出口位置。一、地形条件与隧道位置的选择隧道是客服地形障碍的有利手段，隧道位置的选择很大程度上受地形的制约。地 形障碍有高程障碍和平面障碍两方面。1、高程障碍不管是铁路还是公路，在前进方向上如遇到高山，由于线路的坡度有严格的限制， 不能在一定距离内拔起越过山峰，于是高山就成了线路上的高程障碍。要客服这种障 碍，可以有三种方案供选择。（1）绕行方案当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，可以避开前方的山峰，迂回绕行而过。若是 上述条件具备，这是一个比较简易的办法。工程容易，工期较短，工程费用也较少。 可是绕行势必路线要延长，今后长期的运程

16、必然增加；路线弯道增多，曲线半径也可 能减少，使长期的运行条件恶化，行车速度和牵引能力都会有所降低。尤其对于高速 铁路，或对运输任务提出更高的要求时，就会给技术改造带来困难。此外，绕行方案 靠近山坡，地质条件复杂，易于产生塌方、滑坡等线路病害，工程难度较大。所以， 从长远的利益来看，这一方案是不可取的，只有具备条件相宜时，才宜采用。（2）深路堑方案当地形比较开阔，有山谷台地可以展线时，就可以尽量地把线路展长、坡度用足 以争取把线路高程抬起到可能的高度。然而抬高高程尚有不足之处，需在山顶部位开 凿深路堑通过。这种展线比绕行方案略少一点，但前者的缺点依然存在。而且在山顶 开挖深路堑，破坏植被和环境

17、，甚至对数百万年形成的生态平衡造成不可逆转的破坏， 这是最为严重的教训。另外往往工程量也很大，施工困难，边坡稳定性差，易引起塌 方落石，后期养护工程量也很大。现在随着隧道工程能力的增强，应当尽量避免深路 堑方案。（3）越岭隧道方案当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道，穿山通过，就成为唯一 可行，而且是比较有利的方案。修建隧道可能工程量要大一些，工期也会长一些，但 是，它能使线路平缓顺直，不需要较大的坡度，不需设置太多、太急的曲线。今后在 长期的运营中，由于技术条件好，可以牵引更大的重量，可以提高行驶速度，缩短运 程，还不受外界干扰，战争时期将是良好的掩护所。因此，从全局和长期考虑，

18、越岭 隧道方案是比较合理的。二、地质条件与隧道位置的选择无论是越岭线路或沿河傍山线路，在选择隧道位置时，都应力求选择在地质构造 简单，岩性较好的稳固地层中通过。尽量避免通过断层、崩坍、滑坡、流砂、溶洞、 陷穴以及偏压显著、地下水丰富等地质不良地段，当绕避有困难时，应尽量采取必要 的工程措施。1、单斜构造与隧道位置的选择按岩层的倾角不同，可分为三种情况：（1）水平或缓倾角岩层当隧道通过坚硬的厚层岩层时，单斜构造是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质 构造。常见的工程地质问题为不均匀的地层压力、偏压、顺层滑动等现象，故隧道中 线以垂直走向穿越最为有利。稳定。若通过很薄的岩层，则施较为工时顶部易产生掉

19、块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。2、褶皱构造与隧道位置的选择褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧道通过褶皱构造时，应尽量避免将隧 道置于向斜或背斜的轴部，而应将隧道置于翼部，则隧道所处的地质条件类似于单斜 构造。因背斜或向斜的轴部岩层均比翼部破碎，节理裂隙发育，施工时可能发生坍塌。 当隧道通过向斜和背斜轴部作比较时，则背斜较向斜略好，若向斜轴部位于含水层中， 洞身开挖所出现的涌水及坍塌将比背斜严重。三、不良地质与特殊地质地区隧道位置的选择（4）岩溶地区隧道位置选择当隧道通过岩溶地区时，应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞 区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于

20、碳酸盐岩与非碳酸盐岩（可溶岩与 非可溶岩）的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使 通过岩溶地段为最短。当洞身不能避开时，宜使隧道与岩溶间壁（特别是顶板与底板）有足够的岩壁厚 度，或采取相应的工程处理措施，如图3-1-16所示，并要选择在岩溶水不发育的地 带通过，特别注意岩溶水突然袭击的可能性。（6）地震区隧道位置的选择地震对隧道影响的大小，与地形、地质及隧道埋藏深度有着密切的关系，地震的 破坏作用，由地表向地下隧道深度增加而迅速减弱，故一般对深埋隧道影响较小、对 浅埋，偏压的隧道及明洞和洞门等结构的影响较大。另外，一般在松散的山坡堆积层 或滑坡地段、断层破碎带、泥石流

21、发育地区、不稳定的悬崖深谷、易坍陷的地下空洞 等处，由于地震波的冲击作用，对抗震均属不利作用。一旦地震发生，将可能导致隧 道洞口地面塌陷、衬砌出现开裂破损等病害，直接威胁行车安全。因此，在选择隧道 位置和洞口位置时，应特别注意地形、地质及洞身埋藏深度等问题。对土质松散或地 层破碎及地质构造不利的傍山隧道，更应注意采取必要措施，以保证洞身稳定和洞口 工程的安全。第二节 隧道洞口位置的选择洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置选择是否合理， 将对隧道的施工工期、造价运营安全等产生重大的影响。所以在隧道线路设计中，洞 口位置的选择是一项很重要的工作。隧道的进出口是隧道建筑物唯一的暴

22、露部分，也是整个隧道的薄弱环节。由于洞 口处地质条件差，多为严重风化的堆积体；覆盖层厚度较薄，若地形倾斜又易造成浅 埋测压；还受地表水的冲刷，加上隧道一旦开挖，山体受扰动等原因，容易造成山体 失稳，产生滑动和坍塌。如洞口位置选择不当，可能导致洞口坍方而无法进洞，或病 害整治工程量过大，甚至遗留后患。根据我国多年实践经验，总结出“早进晚出”的原则。即在决定隧道洞口位置时， 为了确保施工、运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，这样做，虽然隧道修长 了一些，却安全可靠。当然，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，而是应当从 安全等多方面比较确定。一、隧道洞口位置选择原则理想的洞口位置应选择地质条件

23、良好，地势开阔，施工方便，技术、经济合理之 处。在选择隧道洞口位置时，应遵循以下原则：1、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，在一般情况下，垭口沟谷在地 质构造上是最薄弱的环节，常会遇到断层带、古坍方、冲积土等不良地质。此外，地 表流水都汇集在沟底，再加上洞口路堑开挖，破坏了山体原有的平衡，更容易引起坍 方，甚至不能进洞。所以，洞口最好选在沟谷一侧。2、洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐 岩、多年冻土、雪崩、冰川等，以及避开地表水汇集处。3、当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表， 以保持山体的天然平衡。此时，洞口位置应根据具体情况

24、，采取贴壁进洞或设置一段 明洞（当山坡上有落石、掉块而难以清除时）。4、减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞。对处于漫坡地形的隧道，其洞 口位置变动范围较大，一般应采取延长隧道的办法，以解决路堑弃土及排水的困难。5、洞口线路宜与等高线正交，使隧道正面进入山体，洞口结构物不致受到偏侧 压力；此时，一般情况下都会采用斜切式、斜切帽檐式或喇叭口斜切式洞门。6、对于傍山隧道因限于地形，有时无法与等高线正交，只能斜交进洞时，其交 角不应太小（不小于45），此时按隧道低侧基础不露空并有足够的承载力及稳定性、 高侧边坡挖方高度不超过15m确定洞口里程，洞门型式根据地面横坡及仰坡情况采用 台阶式洞门或明洞门

25、。7、当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标 高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。8、为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。过去，从单纯的 经济观点出发，把隧道洞口位置选定在所谓与明挖的等价点上，即开挖每米路堑的造 价和每延米隧道的造价相等的“经济洞口”位置上。此时，往往隧道定得偏短，路堑 挖得过深，边、仰坡很高。这样，不仅施工时容易发生坍方，行车后边坡也常滚石掉 块、失稳，危及行车安全，最后不得不再修建接长隧道。这不但增加了投资，还对施 工和运营造成后患，教训十分深亥U。例如，宝（鸡）兰（州）铁路宝（鸡）天（水） 段隧道共123座，修建明洞接

26、长隧道的有59座，占隧道总数的48%；天（水）兰（州） 段隧道共43座，修建接长明洞的有18座，占隧道总数的42%；川黔线隧道共66座， 修建明洞接长隧道的有27座，占隧道总数的41%。所以，应根据开挖控制高度即坡度 来决定洞口位置。9、当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以 排泄水流。10、当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改 造洞口场地，以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产、生活用房等。 另外，在桥隧相连时，应注意防止因弃碴乱堆造成桥孔堵塞或推坏桥梁墩台建筑物。总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边坡、仰

27、坡的稳定， 结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早今晚出”的指导思想，全面综合地分析 确定。设计部分隧道平面设计，一般情况下隧道内的线路最好采用直线，但是，当因地形、地 质等条件限制必须设计为曲线时，宜采用较大的曲线半径。隧道纵断面是中心线展直后在垂直面上的投影。纵断面设计主要包括隧道内线 路的坡道形式、坡度大小和折减、坡段长度和坡段间的衔接等内容。坡道形式一般采用：单面坡和人字坡。两种不同的坡型适用于不同的隧道。对 位于紧坡地段，要争取高程全段上的隧道、位于越岭隧道两端展线上的隧道，地下水 不大的隧道，或是可以单口掘进的短隧道，可采用单面坡型；对于长大隧道、越岭隧 道、地下水丰富而抽水设备

28、不足的隧道，宜采用人字坡型。铁路隧道内允许最大坡度按下式计算：乙i允=m.i限i曲除了最大坡度的限制以外，还要限制最小坡度。因为隧道内的水全靠排水沟向外 流出。铁路隧道设计规范规定，隧道内线路不得设置平坡，最小的允许坡度不宜 小于3%。；隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空根据“隧道建筑限 界”确定，“隧道建筑限界”根据“基本建筑限界”制定，“基本建筑限界”根据“机 车车辆限界”制定。机车车辆限界：指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。基本建筑限界：指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。隧道建筑限界：指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大 一些,留出少许空间

29、，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。我国铁路隧道衬砌主要有整体式衬砌、复合式衬砌和喷锚式衬砌；喷锚式衬砌 主要由喷射混凝土及锚杆组成，也可以和钢筋网组成。其既是一种临时支护，也是一 种永久支护；复合式衬砌由初期支护、防水层和二次衬砌组成。初期支护是由锚杆、 钢筋网和喷射混凝土，必要时有钢架构成的支护结构体系；二次衬砌是初期支护的必 要补充。洞门作用：1减少土石方的开挖；2稳定边、仰坡；3引离地表水流；4装饰洞口。洞门形式及其适用条件洞口环框：适用于洞口石质坚硬稳定，无排水要求的情况端墙式洞门：适用于地形开阔、石质较稳定的地区翼墙式洞门：洞口地质较差，山体纵向推力较大时，在端墙洞门的单侧或双侧

30、设置翼 墙柱式洞门：地形较陡，仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼 墙时，可在端墙中部设柱墩台阶式洞门：洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡 起坡点，减少仰坡高度，端墙顶部改为逐级升高的台阶式，以适应地形的特点，减少 洞门圬土及仰拱的开挖数量。斜交式洞门：隧道洞口线路与等高线斜交时，为减少挖方数量，采用平行于等高线与 线路呈斜交的洞口（规定端墙与线路中线的交角不应小于45）。该洞门及衬砌斜口段 的受力及其复杂，施工也有较有难度，十分必要时才采用。明洞采用明挖法修筑。所谓明挖是指把岩体挖开，在露天修筑衬砌，然后回填 土石。明洞一般修筑在隧道的进出口处，

31、当遇到地质差且洞项覆盖层较薄，用暗挖法难 以进洞时，或洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时，均需要修筑明洞。常用有拱 式明洞和棚式明洞。当高速列车进入隧道时，强烈冲击处于隧道中的静止空气场，空气的黏性以及 隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能像在隧道外那样及时、顺畅地 沿列车两侧和上部形成扰流。于是列车前方的空气受到压缩，列车后方则形成一定的 负压。这就产生一个压力波动过程。这种压力波动又以声速传播全隧道口形成反射波， 回传，叠加，产生一系列复杂的空气动力学效应。影响瞬变压力的因素包括隧道净空有效面积、隧道长度、辅助坑道、道床形式、 隧道地面壁面摩擦系数以及列车速度、列车长度、车形

32、、列车横断面积、列车表面摩 擦系数等，但隧道有效净空面积和列车速度是对瞬变压力具有影响因素。阻塞比即用列车断面积与隧道断面积的比值。在隧道入口处设置缓冲结构是缓解隧道出口微压波最基本的一种方法。缓冲结构形式：在原有洞口处加设缓冲期，如：日本；在正切洞门的基础上加设帽檐形成类似喇叭口形入口，如德国和韩国； 对隧道洞口缓冲段采取有顶面开口的扩大断面正切形式，如中国台湾。施工部分1.隧道施工常用的开挖有钻眼爆破、单臂掘进机、人工三种方式，一般山岭隧道 最常用的是钻眼爆破。炸药的爆炸反应特征：爆速：约20008000m/s ；瞬间产生高温:爆温可达2000-40000；高压爆生气体：爆压可达数十万个大

33、气压；反应时间：十万-百万分之一秒。在原始中爆炸时，下列两种作用形式。冲击作用：动力作用，为炸药的猛度作功形式，大小取决于爆炸的速度。爆生气体的膨胀作用：静力作用，为炸药的爆力作功形式，大小取决于炸药产生的爆 热。松软岩层，破坏有爆生气体起主要作用；坚硬岩层，爆炸冲击作用在岩石破坏中占主要地位。在应力波以药包为中心向外传播的过程中，将迫使岩石质点做径向位移，岩石 属于一种脆性材料，其抗拉强度是抗压强度的1/15-1/20 ；当大于岩石的抗拉强度时， 岩石被拉断，因此药包周围将产生一系列的放射状径向裂缝。光面爆破：是一种控制硬岩质体开挖轮廓线，使之光滑、平整，通过一系列措 施对开挖轮廓周边实施正

34、确的钻眼和装药，并使周边眼最后起爆的爆破方法。6预裂爆破：是一种控制软质岩体开挖轮廓线，使之光滑、平整，在整个爆破循环 中要最先起爆周边眼，在岩体中沿着周边炮眼之间要先炸出一道裂缝，减少对保留区 围岩产生的扰动和破坏。相同点：都是控制爆破，目的是使开挖轮廓线光滑平整，减少欠超挖，减少对围 岩扰动；不同点：光面爆破适用于硬岩，预裂爆破适用于软岩；光面爆破先起爆掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼，预裂爆破最先起爆周边眼，其次 他掏槽眼，最后辅助眼。隧道开挖爆破是单临空面的岩石爆破，其关键技术是掏槽，其次是周边光面爆 破。隧道爆破开挖成败的关键是掏槽技术。掏槽的成功与否直接影响爆破效果，掏槽 的深度直接

35、影响隧道掘进的循环进尺。光面爆破起爆顺序是：掏槽眼一辅助眼一周边眼一底板眼。预裂爆破起爆顺序是：周边眼一掏槽眼一辅助眼一底板眼。隧道施工方法的选择，主要取决于隧道的地质条件、隧道长度与工期要求，同 时应结合机具设备情况、材料供应情况以及施工技术水平等因素综合考虑。隧道施工方法，按开挖隧道的横断面分部情形来分，可分为全断面法、台阶法、 分部开挖法等。全断面开挖法：全断面一次开挖法就是按照隧道设计轮廓一次爆破成型，然后修 筑衬砌的施工方法。台阶法是指正台阶二步开挖法，它是全断面一次开挖法的变化方法。这种方法对 地质适应性较强，也可以说是全地质型方法。目前，我国约70%的隧道开挖采用此法， 它多用于

36、围岩能在短期内处于稳定的地层中。台阶法根据长度不同：长台阶法、短台阶法、超短台阶法三种。分部开挖法：环形开挖留核心土法、侧壁导坑法、中壁法。隧道开挖后，要把开挖的石碴运出洞外，还要把支护材料运进洞内，这种作业叫 装碴运输。装碴运输作业按其采用的装碴运输机具和设备的不同可分为三类：有轨装碴一有轨运输；无轨装碴一无轨运输；无轨装碴一有轨运输初期支护包括下列各个工序：一次喷射混凝土，打锚杆，设置钢筋网，必要时 假设钢架，二次喷射混凝土等。初期支护又称临时支护，在隧道施工过程中，为确保 施工安全而设置的支护。近年来，多采用喷锚及钢架支护等作为初期支护，同时也作为衬砌结构的组成部 分，这种既保护了围岩，

37、提高了隧道的稳定性，方便了施工，由降低了初期支护的造 价。喷射混凝土作用：支撑围岩、“卸载”作用、填平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止 围岩松动、分配外力。锚杆支护效应：支承围岩：锚杆能约束围岩变形，并向围岩施加压力，使处于二轴应力状态的洞室 内表面附近的围岩保持三轴应力状态，制止围岩强度恶化。加固作用：用锚杆将坑道周围有节理、裂缝的破裂岩体或软弱岩体压紧在一起，以 增加岩体的强度。各锚杆所形成一个坚固的岩石承载环（又叫加固带），起到加固作用。组合梁作用：用锚杆把层状岩体连接在一起，增大层间摩擦阻力，从而形成组合梁。悬吊作用：通过锚杆把欲脱落的岩块悬吊在深部完整坚硬的围岩上。当围岩软弱破碎严重其自

38、稳性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚性，以阻止围 岩的过度变形和承受部分松弛荷载。钢拱架就具有这样的力学性能。钢拱架类型：型 钢格棚钢架。二次衬砌施工工法：按照现代支护理论和新奥法施工原则，二次衬砌是在围岩 与支护基本稳定后施作的，此时隧道已成型，为保证衬砌质量，衬砌施工按先仰拱、 后墙拱，即由下到上的顺序连续灌筑。二次衬砌施工的主要工作有：准备工作，混凝土的制备与运送，灌筑作业，养护 和拆模。必要时还应在成洞地段向衬砌背后压浆。二次衬砌施工的准备工作：在灌筑衬砌混凝土之前，要进行隧道中线和水平 的测量，检查开挖断面或放线定位，准备混凝土制备和运输等工作。这些准备工作，除应按模筑混凝土工程的一般要求进行外，还应注意以下各点。1）断面检查：根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖 部分按规定要求进行修凿。并作好断面检查记录。2）放线定位：根据隧道中线和标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并 放线定位。放线定位时，为了保证衬砌不侵入建筑限界，需预留误差量和预留沉落量。 并注意曲线加宽。3）拱架模板整备：使用拼装拱架模板时，立模前应在洞外样台上将拱架和模板进 行试拼，检查