隧道工程緒論P(yáng)PT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 隧道工程緒論隧道工程緒論 隧道的概念及作用 2、分類、分類 （1）按地層劃分：）按地層劃分：巖石隧道（山嶺隧道），巖石隧道（山嶺隧道），軟土軟土 隧道隧道 （2）按施工方法分：）按施工方法分：礦山法（鉆爆法）、礦山法（鉆爆法）、明挖法明挖法 、盾構(gòu)法、沉埋法、掘進(jìn)機(jī)法等、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）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)計和施工方法有埋隧道。三種埋置深度隧道的設(shè)計和施工方法有 很大區(qū)別。通常深埋隧道荷載按塌落拱計算，淺很大區(qū)別。通常深埋隧道荷載按塌落拱計算，淺 埋隧道按全土柱重量計算，超淺埋隧

2、道則按全土埋隧道按全土柱重量計算，超淺埋隧道則按全土 柱加地面動、靜換算荷載計算。柱加地面動、靜換算荷載計算。 第1頁/共24頁 隧道的概念及作用 （3）按斷面形狀分：圓形、馬蹄形、矩形隧道、）按斷面形狀分：圓形、馬蹄形、矩形隧道、 直墻拱頂隧道等直墻拱頂隧道等 （4）按斷面面積分（國際隧道協(xié)會）：特大斷面）按斷面面積分（國際隧道協(xié)會）：特大斷面 （100m2以上）、大斷面（以上）、大斷面（50100m2）、中等）、中等 斷面（斷面（1050m2），小斷面（），小斷面（310m2），極小），極小 斷面（斷面（3m2以下）以下） （5）按車道數(shù)分：單車道、）按車道數(shù)分：單車道、雙車道雙車道、多車

3、道、多車道 （6）按其長度分（設(shè)計規(guī)范）：特長隧道（大于）按其長度分（設(shè)計規(guī)范）：特長隧道（大于 3000m）、長隧道（）、長隧道（10003000m）、中隧道（）、中隧道（ 5001000m）、短隧道（小于）、短隧道（小于500m） 第2頁/共24頁 隧道的概念及作用 （7）按隧道的用途進(jìn)行分類）按隧道的用途進(jìn)行分類 交通隧道（交通隧道（公路隧道公路隧道、鐵路隧道、水底隧道、地、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）、工隧道（引水隧道、尾水隧道、泄洪隧道等）、 市政隧道（給水隧道、

4、污水隧道、管路隧道、線市政隧道（給水隧道、污水隧道、管路隧道、線 路隧道、人防隧道）、礦山隧道路隧道、人防隧道）、礦山隧道 第3頁/共24頁 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、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）結(jié)構(gòu)構(gòu)造 （2）結(jié)構(gòu)計算（設(shè)計）：荷載）結(jié)構(gòu)計算（設(shè)計）：荷載 （3）施工：方法、工作環(huán)境）施工：方法、工作環(huán)境 （4）勘測設(shè)計）勘測設(shè)計 第4頁/共24頁 隧道的概念及作用 （1）結(jié)構(gòu)構(gòu)造）結(jié)構(gòu)構(gòu)造 隧道隧道:主體構(gòu)造物（洞身襯砌、洞門）與附屬構(gòu)造物主體構(gòu)造物（洞身襯砌、洞門）與附屬構(gòu)造物( 通風(fēng)、照明、防排水、安全設(shè)備等通風(fēng)、

5、照明、防排水、安全設(shè)備等) （2）結(jié)構(gòu)計算：力學(xué)模型的簡化、荷載的計算、圍）結(jié)構(gòu)計算：力學(xué)模型的簡化、荷載的計算、圍 巖與襯砌的相互作用。梁橋與隧道設(shè)計的對比巖與襯砌的相互作用。梁橋與隧道設(shè)計的對比 （3）施工：方法；施工環(huán)境（隧道施工空間有限、）施工：方法；施工環(huán)境（隧道施工空間有限、 光線暗、勞動條件差）光線暗、勞動條件差） （4）勘測設(shè)計：地質(zhì)調(diào)查和水文地質(zhì)調(diào)查）勘測設(shè)計：地質(zhì)調(diào)查和水文地質(zhì)調(diào)查 第5頁/共24頁 隧道的概念及作用 4、隧道的作用、隧道的作用 （1）縮短行車?yán)锍獭⑻岣呓煌ㄐ剩ɑ灸康模┛s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）從根本

6、免除落石、坍方、雪崩等危害 （3）減少對植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境）減少對植被的破壞，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）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)）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）增加隱蔽性，提高防護(hù)能力、不受氣候影響 第6頁/共24頁 隧道的概念及作用 5、隧道各結(jié)構(gòu)構(gòu)造的作用、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）洞身襯砌：承受

7、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、防潮荷載，防止圍巖風(fēng)化、崩塌和洞內(nèi)的防水、防潮 第7頁/共24頁 隧道的概念及作用 （2）洞門：防止洞口塌方落石，保持仰坡和邊坡）洞門：防止洞口塌方落石，保持仰坡和邊坡 的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 （3）通風(fēng)、照明、防排水、安全設(shè)備：確保行車）通風(fēng)、照明、防排水、安全設(shè)備：確保行車 安全、舒適安全、舒適 6、隧道襯砌的設(shè)計和施工、隧道襯砌的設(shè)計和施工 （1）設(shè)計：荷載復(fù)雜、襯砌與圍巖的相互作用）設(shè)計：荷載復(fù)雜、襯砌與圍巖的相互作用 （2）施工方法）施工方法 第8頁/共24頁 隧道的概念及作用 （3）公路隧道設(shè)計時應(yīng)遵循的國家規(guī)范、規(guī)定與）公

8、路隧道設(shè)計時應(yīng)遵循的國家規(guī)范、規(guī)定與 要求要求 A、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003) B、 公路隧道設(shè)計規(guī)范公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004) C、 公路工程抗震設(shè)計規(guī)范公路工程抗震設(shè)計規(guī)范(JTJ004-89) D、錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范(GB 50086-2001) E、工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)(GB 50218-94) 第9頁/共24頁 隧道的概念及作用 F、地下工程防水技術(shù)規(guī)范地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108 2001) G、 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范公路隧道施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 042-94) H、 公路隧道

9、通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范(JTJ 026.1- 1999) I、公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范公路隧道交通工程設(shè)計規(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)、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。隧道的基本原則。 第10頁/共24頁 隧道的概念及作用 K、隧道、隧道主體結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)必須按必須按永久性建筑永久性建筑設(shè)計，具有設(shè)計，具有 規(guī)定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和規(guī)定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性耐久性，建成的隧道應(yīng)能，建成的隧道應(yīng)能 適應(yīng)長期運(yùn)營的需要，方便維修作業(yè)。適應(yīng)長期運(yùn)營的需要，方便維修作業(yè)。 主體結(jié)構(gòu)物：洞門、支護(hù)襯砌、各附屬風(fēng)

10、道、風(fēng)主體結(jié)構(gòu)物：洞門、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。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耐久性：一般指所使用的建筑材料具有必要的抗 滲性、抗凍性和抗侵蝕性。滲性、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)、加強(qiáng)隧道支護(hù)襯砌、防排水、路面等主體結(jié)構(gòu) 設(shè)計與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等設(shè)計與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等 第11頁/共24頁 隧道的概念及作用 營運(yùn)設(shè)施設(shè)計之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計營運(yùn)設(shè)施設(shè)計之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計 。 M、隧道土建設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)、隧

11、道土建設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)動態(tài)設(shè)計與信息化施工動態(tài)設(shè)計與信息化施工 的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測的總體方案；的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測的總體方案； 地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)制定地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)制定地質(zhì)預(yù)測地質(zhì)預(yù)測方案，以方案，以 及時評判設(shè)計的合理性，調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方及時評判設(shè)計的合理性，調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方 案。通過案。通過動態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計使支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于圍巖實際情使支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于圍巖實際情 況，更加安全、經(jīng)濟(jì)。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)性本構(gòu)關(guān)系，力學(xué)參數(shù)、巖土的非連續(xù)性 動態(tài)（信息化）設(shè)計：在施工現(xiàn)場開挖過程中不動態(tài)（信息化）設(shè)計：在施工現(xiàn)場開挖過程中不

12、第12頁/共24頁 隧道的概念及作用 斷地對圍巖變形進(jìn)行量測，然后以這些位移量測斷地對圍巖變形進(jìn)行量測，然后以這些位移量測 信息為依據(jù)，反算圍巖物理力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)信息為依據(jù)，反算圍巖物理力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ) 上重新評價隧道結(jié)構(gòu)的事前設(shè)計（預(yù)設(shè)計），確上重新評價隧道結(jié)構(gòu)的事前設(shè)計（預(yù)設(shè)計），確 定更符合圍巖動態(tài)的支護(hù)參數(shù)。定更符合圍巖動態(tài)的支護(hù)參數(shù)。 地質(zhì)超前預(yù)報地質(zhì)超前預(yù)報 N、隧道設(shè)計應(yīng)貫徹國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，、隧道設(shè)計應(yīng)貫徹國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積積 極慎重地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝極慎重地采用新技術(shù)、新材料、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新奧

13、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。理，以錨噴支護(hù)及復(fù)合式襯砌為主要特征。 第13頁/共24頁 隧道的概念及作用 O、隧道設(shè)計必須符合國家有關(guān)土地管理、環(huán)境、隧道設(shè)計必須符合國家有關(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)、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，妥善處保護(hù)農(nóng)田水利設(shè)施，盡量保護(hù)原有植被，妥善處 理棄渣和污水。理棄渣和污水。 生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境 第14頁/共24頁 本教材的主要內(nèi)容 1、道路隧道的勘測設(shè)計原則、內(nèi)容和要領(lǐng)、道路隧道的勘測設(shè)計原則、內(nèi)容和要領(lǐng) 2、結(jié)

14、構(gòu)構(gòu)造、運(yùn)營通風(fēng)和運(yùn)營照明、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、運(yùn)營通風(fēng)和運(yùn)營照明 3、道路隧道的經(jīng)濟(jì)分析、道路隧道的經(jīng)濟(jì)分析 4、荷載計算、荷載計算 5、常用襯砌的設(shè)計與計算、常用襯砌的設(shè)計與計算 6、主要施工方法、主要施工方法 7、運(yùn)營管理與養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營管理與養(yǎng)護(hù) 第15頁/共24頁 隧道工程的發(fā)展簡況 1、隧道產(chǎn)生和發(fā)展的、隧道產(chǎn)生和發(fā)展的4個時代個時代 （1）原始時代：公元前）原始時代：公元前3000年的新石器時代，年的新石器時代， 防御自然威脅，工具：獸骨和石器，地層較好，防御自然威脅，工具：獸骨和石器，地層較好， 無需支撐無需支撐 （2）遠(yuǎn)古時代：從公元前）遠(yuǎn)古時代：從公元前3000年到年到5世紀(jì)，生活世紀(jì)，

15、生活 和軍事防御，明挖法，磚砌和軍事防御，明挖法，磚砌 （3）中世紀(jì)時代：）中世紀(jì)時代：5世紀(jì)到世紀(jì)到14世紀(jì)，建造技術(shù)發(fā)世紀(jì)，建造技術(shù)發(fā) 展緩慢，礦石開采展緩慢，礦石開采 （4）近代和現(xiàn)代：）近代和現(xiàn)代：16世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，黑火世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，黑火 藥藥 第16頁/共24頁 隧道工程發(fā)展簡況 黃色炸藥，瑞典人諾貝爾黃色炸藥，瑞典人諾貝爾 2、我國最早用于交通的隧道、我國最早用于交通的隧道 “石門石門”隧道，公元隧道，公元66年，供馬車和行人通行的年，供馬車和行人通行的 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，巴比倫國王為連接宮殿和神殿而年，巴比倫國王為連接宮殿和神

16、殿而 在幼發(fā)拉底河下修建的行人隧道，磚砌構(gòu)造物在幼發(fā)拉底河下修建的行人隧道，磚砌構(gòu)造物 第17頁/共24頁 隧道工程的發(fā)展簡況 3、隧道工程的發(fā)展趨勢、隧道工程的發(fā)展趨勢 （1）兩個新的領(lǐng)域，宇宙空間與地下空間。）兩個新的領(lǐng)域，宇宙空間與地下空間。 （2）地下空間開發(fā)與利用的優(yōu)勢）地下空間開發(fā)與利用的優(yōu)勢 技術(shù)比較成熟，可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，城市綜技術(shù)比較成熟，可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，城市綜 合癥的解決合癥的解決 （3）21世紀(jì)是地下空間大開發(fā)利用的年代世紀(jì)是地下空間大開發(fā)利用的年代 （4）發(fā)達(dá)國家的規(guī)劃：日本：）發(fā)達(dá)國家的規(guī)劃：日本：10個日本；美國：個日本；美國： 21世紀(jì)世紀(jì)1/3人口要居

17、住在地下人口要居住在地下 第18頁/共24頁 隧道工程的發(fā)展簡況 4、隧道工程施工方法的發(fā)展簡況、隧道工程施工方法的發(fā)展簡況 （1）古代）古代“火焚法火焚法”，石器，鐵錘和鋼釬，石器，鐵錘和鋼釬 （2）鉆爆法：炸藥，鑿巖機(jī)）鉆爆法：炸藥，鑿巖機(jī) （3）機(jī)械開挖方法：盾構(gòu)法（盾構(gòu)機(jī)、軟土地層）機(jī)械開挖方法：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），掘進(jìn)機(jī)法（中硬巖石地層，秦嶺隧道，是國 內(nèi)外用內(nèi)外用TBM施工的第施工的第3座長隧道）座長隧道） 第19頁/共24頁 隧道工程的發(fā)展簡況 4、隧道工程相關(guān)理論的研究進(jìn)展、隧道工程相關(guān)理論的研究進(jìn)展 （1）地壓力：開始于）地

18、壓力：開始于14世紀(jì)，隨著采礦和隧道工世紀(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。兩個程的發(fā)展，地層壓力理論也在相應(yīng)的發(fā)展。兩個 研究方向：松散體理論（把地層視為松散構(gòu)造，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)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）巖石力學(xué)的發(fā)展 陳宗基，陳宗基，1958，首次把巖石力學(xué)作為一門邊緣學(xué)，首次把巖石力學(xué)作為一門邊緣學(xué) 科來發(fā)展。用力學(xué)的觀念，以地質(zhì)為基礎(chǔ)來解決科來發(fā)展。用力學(xué)的觀念，以地質(zhì)為基礎(chǔ)來解決 第20頁/共24頁 隧道工程的發(fā)展簡況 工程實踐問題，首次運(yùn)用流變理論來研究巖石的工程實踐問題，首次運(yùn)用流變理論來研究巖石的 流變特性，指