《隧道工程》（第二版）課件全套 第1-8章 緒論、隧道工程勘測(cè)-隧道施工組織與環(huán)境保護(hù)

隧道工程1隧道的產(chǎn)生和發(fā)展概況2隧道的分類及現(xiàn)狀3隧道工程的特點(diǎn)和一般設(shè)計(jì)原則4現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)第一章

緒論學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道的由來(lái)和發(fā)展、分類、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則,以及現(xiàn)代隧道建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀。通過(guò)本章的學(xué)習(xí),了解隧道的產(chǎn)生和發(fā)展概況;熟悉隧道的分類和現(xiàn)狀;掌握隧道工程的特點(diǎn)和一般設(shè)計(jì)原則以及現(xiàn)代隧道發(fā)展的趨勢(shì)。重點(diǎn)：隧道的分類、隧道工程的特點(diǎn)和隧道工程的一般設(shè)計(jì)原則。難點(diǎn)：充分認(rèn)識(shí)隧道這一隱蔽工程結(jié)構(gòu)與一般地面工程結(jié)構(gòu)的差異。隧道的產(chǎn)生和發(fā)展概況1.11.1.1歷史演進(jìn)方面（1）隧道的定義以任何方式修建，最終使用于地表以下的條形建筑物，其內(nèi)部空洞凈空斷面在2㎡以上稱均為隧道。陜西秦嶺終南山公路隧道：18.02千米山西太古高速公路西山特長(zhǎng)隧道：13.6千米歷史演進(jìn)方面人類出現(xiàn)到紀(jì)元前3000年隧道用于抵御自然威脅用獸骨、石器等工具開(kāi)挖紀(jì)元前3000年到4世紀(jì)隧道用于生活及軍事抵御形成了現(xiàn)代隧道開(kāi)挖技術(shù)的基礎(chǔ)(明挖法等)近古時(shí)期中世紀(jì)4世紀(jì)到16世紀(jì)隧道開(kāi)挖技術(shù)已有顯著進(jìn)步，開(kāi)始采用礦山法掘進(jìn)原始時(shí)期

17世紀(jì)直到現(xiàn)在隧道理論初步形成，隧道開(kāi)挖技術(shù)有顯著進(jìn)步近代和現(xiàn)代1.1.1歷史演進(jìn)方面原始時(shí)代的隧道遠(yuǎn)古時(shí)代北京直立人的洞穴便是隧道的雛形。人類或棲居于天然的洞穴,或利用獸骨、石器等工具在自身穩(wěn)定的地層中開(kāi)挖洞穴,防御自然威脅,以及食肉動(dòng)物和部落戰(zhàn)爭(zhēng)的侵襲原始時(shí)代的洞穴1.1.1歷史演進(jìn)方面近古時(shí)代的隧道這一時(shí)代修建的隧道主要包括兩類類似隧道的地下工程：體現(xiàn)于統(tǒng)治者“靈魂永在”的地下墓道和墓室。出于生活和軍事防御目的的早期隧道結(jié)構(gòu)物。石門(mén)隧道胡夫金字塔秦始皇陵新疆坎兒井1.1.1歷史演進(jìn)方面中世紀(jì)時(shí)代的隧道這一時(shí)期修建的隧道主要以疆域開(kāi)拓和資源開(kāi)發(fā)為主要特征：體現(xiàn)為資源開(kāi)發(fā)的礦山巷道這一類隧道工程。體現(xiàn)為軍事作用的地下防護(hù)工程。湖北大冶銅綠山銅礦江西上饒包家金礦曹操運(yùn)兵通道1.1.1歷史演進(jìn)方面近代和現(xiàn)代隧道(1)動(dòng)力機(jī)械和火藥的發(fā)明，促進(jìn)了隧道開(kāi)挖掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展。(2)除采礦外，隧道還用于灌溉、運(yùn)河、公路和鐵路等工程以及因城市發(fā)展而修建的地鐵、輸水工程等迄今世界上最長(zhǎng)的海底沉管隧道：港珠澳大橋沉管隧道（5.66km）第一座用于現(xiàn)代交通的水底隧道：1807年倫敦泰晤士河下公路隧道目前世界最長(zhǎng)的公路隧道：拉達(dá)爾隧道長(zhǎng)（24.5km）世界海拔第二高的隧道：大坂山隧道（海拔3792米）1.1.2施工方法（1）原始開(kāi)挖方法對(duì)于硬巖地層的開(kāi)挖,古代一直使用前述所說(shuō)的“火焚法”和鐵錘、鋼釬等工具進(jìn)行開(kāi)挖,即先錘擊巖石,然后根據(jù)熱脹冷縮的原理,用木材燒熱巖石,隨后再用冷水澆淋,造成巖石碎裂。通過(guò)火焚法開(kāi)挖的漢中棧道通過(guò)鐵錘鋼釬開(kāi)挖的杜家灣隧道1.1.2施工方法（2）爆破技術(shù)爆破技術(shù)也在不斷發(fā)展，從早期的導(dǎo)火索雷管引爆，到點(diǎn)雷管毫秒引爆和導(dǎo)爆管非電雷管起爆，到現(xiàn)在的光面爆破，預(yù)裂爆破等。點(diǎn)雷管毫秒引爆導(dǎo)火索引爆光面引爆預(yù)裂爆破1.1.2施工方法（3）盾構(gòu)機(jī)法曾用于軟土地層開(kāi)挖的盾構(gòu)機(jī)，現(xiàn)已能廣泛用于各種復(fù)雜的軟土地層的掘進(jìn)。首臺(tái)國(guó)產(chǎn)復(fù)合盾構(gòu)：中國(guó)中鐵1號(hào)國(guó)內(nèi)第一次批量生產(chǎn)的盾構(gòu)：先行2號(hào)國(guó)內(nèi)首臺(tái)的大直徑泥水盾構(gòu)：進(jìn)越號(hào)國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)最大直徑泥水平衡盾構(gòu)：春風(fēng)號(hào)1.1.3有關(guān)地層穩(wěn)定分析理論和隧道設(shè)計(jì)方法（1）地層穩(wěn)定分析理論地層壓力理論：把地層視為松散構(gòu)造的散粒體理論或者把地層視為連續(xù)彈性體的彈塑性理論。自然平衡拱理論：將圍巖視為具有一定黏結(jié)力的松散體,洞室開(kāi)挖后能夠在其頂部形成穩(wěn)定的壓力拱,作用在支護(hù)上的壓力僅為壓力拱與支護(hù)之間松散巖體的質(zhì)量。松散介質(zhì)平衡理論：巖體為有一定黏結(jié)力的松散介質(zhì),當(dāng)隧道或坑道開(kāi)挖后,圍巖下沉?xí)r由于側(cè)壓力的作用,在土層破裂面拱頂上方的垂直面上對(duì)下沉圍巖產(chǎn)生摩阻力。1.1.3有關(guān)地層穩(wěn)定分析理論和隧道設(shè)計(jì)方法（2）隧道設(shè)計(jì)方法礦山法：在地層中開(kāi)挖坑道必然要引起圍巖坍塌掉落,開(kāi)挖的斷面越大,坍塌的范圍也越大,因此開(kāi)挖過(guò)程中需要及時(shí)跟進(jìn)并滿堂的大剛度支護(hù)。新奧法：在巖體或土體中設(shè)置的使地下空間的周?chē)鷰r體形成一個(gè)中空筒狀支承環(huán)結(jié)構(gòu)為目的的設(shè)計(jì)施工方法。保護(hù)傘法：預(yù)先改良、加強(qiáng)工作面前方的地層,把工作面的穩(wěn)定性提高到與敞開(kāi)式盾構(gòu)法施工時(shí)的同等程度。中國(guó)特色隧道修建方法：主要依靠圍巖,充分利用圍巖自承能力,并在圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及分級(jí)、圍巖變形控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，形成了以主動(dòng)控制圍巖變形為主的中國(guó)特色隧道修建方法。隧道的分類及現(xiàn)狀1.21.2.1隧道分類從不同角度區(qū)分，有不同的隧道分類方法，一般認(rèn)為按隧道的用途分類比較明確：交通隧道：提供交通運(yùn)輸和人行的通道，以滿足交通線路暢通的要求。水工隧道：水利工程和水力發(fā)電樞紐的一個(gè)重要組成部分。市政隧道：城市中為安置各種不同市政設(shè)施的地下孔道。礦山隧道：礦山中為開(kāi)采和運(yùn)輸?shù)V石而修建的隧道。（1）交通隧道：公路隧道專供汽車(chē)運(yùn)輸行駛的通道。隧道的修建在改善公路技術(shù)狀態(tài)、縮短運(yùn)行距離、提高運(yùn)輸能力、減少事故等方面起到重要的作用。1.2.1隧道分類（1）交通隧道：鐵路隧道專供火車(chē)運(yùn)輸行駛的通道。開(kāi)挖隧道穿越山嶺是一種合理的選擇，其作用可以使線路縮短，減小坡度，改善運(yùn)營(yíng)條件，提高牽引能力。1.2.1隧道分類（1）交通隧道：水下隧道修建于江、河、湖、海、洋下的隧道，供汽車(chē)和火車(chē)運(yùn)輸行駛的通道。不受氣候影響，不影響通航，引道占地少，戰(zhàn)時(shí)不暴露交通設(shè)施目標(biāo)。1.2.1隧道分類（1）交通隧道：地鐵隧道修建于城市地層中，為解決城市交通問(wèn)題的軌道運(yùn)輸通道。其快速、安全、大運(yùn)量、更準(zhǔn)時(shí)等特點(diǎn)，是目前全球大力倡導(dǎo)的重要公共交通形式。1.2.1隧道分類（1）交通隧道：航運(yùn)隧道航運(yùn)隧道是專供輪船運(yùn)輸行駛而修建的通道。當(dāng)運(yùn)河跨越分水嶺時(shí),為克服高程需要修建運(yùn)河隧道,其優(yōu)點(diǎn)是能縮短航程,減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,河道順直,使航運(yùn)條件大大改善。1.2.1隧道分類（1）交通隧道：人行隧道專供行人通過(guò)的通道。修建于城市鬧區(qū)穿越街道或跨越鐵路、高速公路等行人眾多，往來(lái)交錯(cuò)，車(chē)輛密集，偶有不慎便會(huì)發(fā)生交通事故的場(chǎng)合。1.2.1隧道分類（2）水工隧道：引水隧道將水引入水電站的發(fā)電機(jī)組或水資源的調(diào)動(dòng)而修建的孔道。引水隧道作為引水的建筑工程，有過(guò)水承壓的工程特性。1.2.1隧道分類（2）水工隧道：尾水隧道將水電站發(fā)電機(jī)組排出的廢水送出去而修建的隧道。1.2.1隧道分類（2）水工隧道：導(dǎo)流隧道或泄洪隧道為水利工程中疏導(dǎo)水流并補(bǔ)充溢洪道流量超限后的泄洪而修建的隧道。1.2.1隧道分類（2）水工隧道：排沙隧道用于沖刷水庫(kù)中淤積的泥沙而修建的隧道,其作用是利用排沙隧道把泥沙裹帶送出水庫(kù),同時(shí)也用來(lái)檢查或修理時(shí),放空水庫(kù)里的水。1.2.1隧道分類（3）市政隧道：給水隧道為城市自來(lái)水管網(wǎng)系統(tǒng)鋪設(shè)修建的隧道。1.2.1隧道分類（3）市政隧道：污水隧道為城市污水排送系統(tǒng)修建的隧道。隧道的形狀多采用卵形，也可能是在孔道中安放排污管，由管道排污。1.2.1隧道分類（3）市政隧道：管路隧道為城市能源供給(煤氣、暖氣、熱水等)系統(tǒng)修建的隧道。城市中的管路隧道是把輸送能源的管路放置在修建的地下孔道中,需進(jìn)行防漏及保溫措施處理。1.2.1隧道分類（3）市政隧道：線路隧道為電力和通信系統(tǒng)修建的隧道。在城市中,線路隧道的作用是保證電力電纜和通信電纜不被人為活動(dòng)損傷或破壞,避免懸掛在高空影響市容景觀。1.2.1隧道分類（3）市政隧道：人防隧道為戰(zhàn)時(shí)防空目的而修建的防空避難隧道。1.2.1隧道分類（4）礦山隧道：運(yùn)輸巷道為開(kāi)采和運(yùn)輸?shù)V石而修建的隧道,其作用主要是為采礦服務(wù)。1.2.1隧道分類（4）礦山隧道：給水隧道為送入清潔水供采掘機(jī)械使用的隧道，并將廢水及積水通過(guò)泵抽排出洞外。1.2.1隧道分類（4）礦山隧道：通風(fēng)隧道為把有害氣體排除出去、補(bǔ)充新鮮空氣而修建的巷道。1.2.1隧道分類1.2.2隧道工程發(fā)展現(xiàn)狀“十四五”末期(2020年),中國(guó)公路隧道21316處、2199.93萬(wàn)延米,比“十一五”末增加13932處、1687.67萬(wàn)延米。其中特長(zhǎng)隧道1394處、623.55萬(wàn)延米,長(zhǎng)隧道5541處、963.32萬(wàn)延米。截至“十四五”末期,中國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共計(jì)16798座,總長(zhǎng)約1963萬(wàn)延米。其中,高速鐵路隧道共計(jì)3631座,總長(zhǎng)約600.3萬(wàn)延米。1.2.2隧道工程發(fā)展現(xiàn)狀目前,世界最長(zhǎng)的鐵路隧道是2016年開(kāi)通的瑞士中部阿爾卑斯地區(qū)新圣哥達(dá)基線鐵路隧道,全長(zhǎng)57km。1.2.2隧道工程發(fā)展現(xiàn)狀在隧道修建長(zhǎng)度方面,我國(guó)已經(jīng)成功修建了9座20km以上的交通隧道。新關(guān)角隧道西秦嶺隧道太行山隧道中天山隧道烏鞘嶺隧道呂梁山隧道燕山隧道青云山隧道南呂梁山隧道隧道工程的特點(diǎn)和一般設(shè)計(jì)原則1.31.3.1隧道工程的特點(diǎn)（1）提高路線標(biāo)準(zhǔn)，縮短行車(chē)?yán)锍?，提高交通效率終南山盤(pán)山公路群二郎山隧道二郎山隧道全長(zhǎng)4176米，不僅縮短了線路里程25公里，更避開(kāi)了原來(lái)翻越二郎山時(shí)經(jīng)常遇到的雨、霧、冰、雪、凍、滑坡、坍塌及泥石流地段，結(jié)束了該路段延續(xù)幾十年的單向管制通車(chē)，保證了全天候通車(chē)。1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（2）護(hù)生態(tài)環(huán)境,減少對(duì)植被的破壞,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排以前：植被破壞，水土流失現(xiàn)在：生態(tài)環(huán)保，節(jié)能減排1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（3）開(kāi)發(fā)地下空間,節(jié)約表土資源,構(gòu)建地下空間綜合體地下空間綜合體青島國(guó)際郵輪港地下空間1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（4）增加隱蔽性、提高防護(hù)能力海底隧道斷面圖浙江建德203人防隧道1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（5）有利于江河、海峽、海灣地區(qū)通航和全天候交通運(yùn)輸瓊州海峽隧道路線圖汕頭海灣隧道1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（6）充分發(fā)揮圍巖約束作用,抗震減災(zāi)效果明顯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道結(jié)構(gòu)情況1.3.1隧道工程的特點(diǎn)（7）改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展大連海底隧道廣州沙埔隧道1.3.2隧道一般設(shè)計(jì)原則（1）隧道設(shè)計(jì)應(yīng)從全局出發(fā),貫徹“以人為本”的交通服務(wù)宗旨,堅(jiān)持安全至上的設(shè)計(jì)原則,樹(shù)立全壽命周期的設(shè)計(jì)理念。（2）隧道設(shè)計(jì)?應(yīng)符合交通規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和自然景觀的要求,滿足公路或鐵路交通服務(wù)功能。（3）隧道設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保比選。（4）隧道設(shè)計(jì)應(yīng)?綜合比選各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置等因素后確定。（5）?隧道內(nèi)外平、縱線形應(yīng)協(xié)調(diào),以滿足行車(chē)的安全、舒適要求。（6）合理確定斷面設(shè)置形式和適應(yīng)于地層特性及環(huán)境要求的施工方法。（7）??隧道設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于整個(gè)道路建設(shè)工作的全過(guò)程。（8）通風(fēng)、防災(zāi)等與交通量有關(guān)的設(shè)施,應(yīng)按隧道的設(shè)計(jì)通行能力控制設(shè)計(jì)。（9）?結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)實(shí)現(xiàn)信息化設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。（10）??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,積極推廣新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝,應(yīng)在設(shè)計(jì)中提出保障施工作業(yè)人員安全和預(yù)防生產(chǎn)安全事故的措施建議?，F(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)1.4現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)根據(jù)上述理念,結(jié)合現(xiàn)代隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的具體工程實(shí)踐,其特點(diǎn)和趨勢(shì)具體可歸納為以下幾方面。（1）隧道越建越長(zhǎng)，越建越高瑞士圣哥達(dá)基線隧道，主隧道長(zhǎng)度超過(guò)57公里，隧道群總長(zhǎng)151.8公里。青海風(fēng)火山隧道，進(jìn)口軌面海拔4905米，軌面標(biāo)高海拔4905米，全部位于永久凍土層以內(nèi)?，F(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（2）曲線隧道越來(lái)越多新晉高速位于河南與山西兩省交界處，連接河南新鄉(xiāng)與山西晉城，盤(pán)旋穿過(guò)太行山脈內(nèi)部，形成了28公里的螺旋隧道群?，F(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（3）隧道跨度越來(lái)越大廣東龍頭山隧道國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)大跨度公路隧道現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（4）隧道建設(shè)的機(jī)械化及智能化和BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代隧道建造的機(jī)械化和智能化體現(xiàn)現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（5）以盾構(gòu)/TBM制造及再制造技術(shù)使大斷面隧道機(jī)械化掘進(jìn)成為現(xiàn)實(shí)國(guó)產(chǎn)首臺(tái)大直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（6）?地下立交正在成為現(xiàn)實(shí)深圳海濱大道地下立交南京鼓樓地下立交現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)（7）?隧道功能多樣化車(chē)軌兩用隧道隧道洞口景觀現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)和趨勢(shì)

近年來(lái)我國(guó)隧道工程建設(shè)和技術(shù)雖然取得了很大的成就，但是還存在許多問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究和解決。相信通過(guò)大家不懈努力、勇于實(shí)踐和不斷地探索，我國(guó)在世界上一定會(huì)從“隧道大國(guó)”變?yōu)椤八淼缽?qiáng)國(guó)”。本章小結(jié)介紹了隧道的由來(lái)和發(fā)展概況，對(duì)其定義、工程實(shí)踐、施工方法和理論計(jì)算的發(fā)展歷程進(jìn)行了闡述。按功能作用對(duì)隧道進(jìn)行了分類并細(xì)分了亞類。進(jìn)一步闡明了作為隱蔽結(jié)構(gòu)的隧道工程的特點(diǎn)和作為公路組成部分的一般設(shè)計(jì)原則。分析介紹了符合科技進(jìn)步、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展理念的現(xiàn)代隧道建設(shè)的特點(diǎn)。1隧道勘測(cè)資料的收集與調(diào)查2工程地質(zhì)測(cè)繪及勘探3隧道的地質(zhì)勘察4隧道的水文勘察第二章隧道工程勘測(cè)5隧道的巖溶勘察6案例分析學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道勘測(cè)資料的收集與調(diào)查，隧道的工程地質(zhì)測(cè)繪及勘探，隧道的地質(zhì)勘察，隧道的水文勘察。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)理解隧道勘測(cè)的目的、任務(wù)和要求；熟悉隧道勘察的內(nèi)容、方法和勘察應(yīng)提交的成果資料；掌握包括可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察和施工中的動(dòng)態(tài)勘察等不同階段隧道勘察的基本內(nèi)容和方法。重點(diǎn)：收集與研究既有資料、調(diào)查與測(cè)繪、地質(zhì)勘察和水文勘察等不同勘察階段的目的、方法和作用，以及相互的關(guān)系和順序。難點(diǎn)：不同勘察階段的目的、手段、內(nèi)容、深度以及應(yīng)提交的勘察資料。隧道勘測(cè)資料的收集與調(diào)查2.12.1.1

概述隧道勘測(cè)的目的是在于查明隧道所處位置的地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件,為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維提供所需的勘測(cè)資料,并對(duì)存在的工程問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題等進(jìn)行分析評(píng)價(jià),提出合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案和工程措施,從而使隧道工程經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠。進(jìn)行隧道的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維管理,應(yīng)預(yù)先獲得各種有關(guān)資料,因此需要進(jìn)行相關(guān)資料的收集與調(diào)查,包括地形、地質(zhì)、氣象、環(huán)境、施工條件以及與工程有關(guān)的法令等方面資料的收集與調(diào)查。這些資料的收集與調(diào)查工作做得越廣泛、深入細(xì)致、準(zhǔn)確,所起的作用就越大。收集與調(diào)查時(shí)應(yīng)首先明確目的、各階段的任務(wù)和順序。由于在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等隧道工程生命周期的各階段,收集資料的目的、內(nèi)容及深度不同,所以通常按收集已有文獻(xiàn)資料、初步調(diào)查和詳細(xì)調(diào)查的順序進(jìn)行。2.1.2既有資料的收集地形地貌:區(qū)域地貌類型及主要特征地質(zhì)情況:地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、土質(zhì)等區(qū)域水文情況：地下水的類型、分布、埋深等特殊地質(zhì)：膨脹巖土、黃土不良地質(zhì)：分布，發(fā)育與活動(dòng)特點(diǎn)等植被及環(huán)境:如氣候、水文、植被、土壤等需要收集哪些資料？2.1.2既有資料的收集地震資料:歷史情況，地震烈度、地震破壞情況等氣象資料：如氣溫、降水、蒸發(fā)、溫度、積雪等其他資料：相關(guān)的法令、法規(guī)、方針和政策等內(nèi)容類似工程經(jīng)驗(yàn):區(qū)內(nèi)已有公路、鐵路等其它土建工程的工程地質(zhì)問(wèn)題及其防治措施等需要收集哪些資料？2.1.3工程地質(zhì)調(diào)查工程地質(zhì)調(diào)查主要是用直接觀察和訪問(wèn)當(dāng)?shù)厝罕姷姆椒ǎ海?）直接觀察直接觀察是工程地質(zhì)調(diào)查最重要、最基本的方法。它主要利用自然跡象和露頭，進(jìn)行由此及彼、由表及里的觀察分析工作，以達(dá)到認(rèn)識(shí)路線隧道通過(guò)地帶工程地質(zhì)條件的目的。（2）訪問(wèn)當(dāng)?shù)厝罕娫L問(wèn)當(dāng)?shù)厝罕娛枪こ痰刭|(zhì)調(diào)查常用的方法。通過(guò)對(duì)沿線居民進(jìn)行調(diào)查訪問(wèn)，可以了解有關(guān)問(wèn)題的歷史情況及當(dāng)?shù)嘏c自然災(zāi)害作斗爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于直接觀察往往是必不可少的補(bǔ)充。工程地質(zhì)測(cè)繪及勘探2.22.2.1工程地質(zhì)測(cè)繪工程地質(zhì)測(cè)繪是指運(yùn)用地質(zhì)、地質(zhì)工程理論對(duì)與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的觀察和描述,以查明擬建工程區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素之間的聯(lián)系，并按照精度要求將它們反映在一定比例尺的地形設(shè)計(jì)圖上。與工程地質(zhì)調(diào)查的不同的是：工程地質(zhì)測(cè)繪的范圍往往比較大，并且要求把調(diào)查研究結(jié)果填繪在一定比例尺的地形圖上，以編制工程地質(zhì)圖。工程地質(zhì)測(cè)繪目的基本內(nèi)容階段為進(jìn)一步調(diào)查、勘探及試驗(yàn)等專門(mén)研究提供條件（1）地形、地貌；（2）地層、巖性；（3）地質(zhì)構(gòu)造；（4）第四紀(jì)地質(zhì)；（5）地表水及地下水；（6）特殊地質(zhì)不良巖層；（7）地震；（8）工程經(jīng)驗(yàn)。(1)準(zhǔn)備工作；(2)野外測(cè)繪；(3)內(nèi)業(yè)整理。2.2.1工程地質(zhì)測(cè)繪野外測(cè)繪方法

（a）標(biāo)測(cè)方法（b）工程地質(zhì)測(cè)繪的基本方法（c）隧道工程地質(zhì)測(cè)繪的路線法，反應(yīng)調(diào)查結(jié)果有航攝資料的方法

遙感技術(shù)是根據(jù)電磁波輻射（發(fā)射、吸收、反射）的理論，應(yīng)用各種光學(xué)、電子探測(cè)器，對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別綜合技術(shù)，可用于工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪。（a）立體鏡判釋（b）實(shí)地調(diào)查測(cè)繪（實(shí)地驗(yàn)證）（c）繪制工程地質(zhì)圖2.2.1工程地質(zhì)測(cè)繪航攝資料2.2.2工程地質(zhì)勘探在隧道工程勘察中，若需查明巖土的性質(zhì)和分布，可從地下采取巖土樣供室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，通常采用挖探、鉆探、地球物理勘探等勘探方法進(jìn)行。1.挖探優(yōu)點(diǎn):直觀,取原狀樣缺點(diǎn):一般3~4m,地下水以下危險(xiǎn)2.2.2工程地質(zhì)勘探挖探：

2～3米2.2.2工程地質(zhì)勘探2.簡(jiǎn)易鉆探（3~10米）優(yōu)點(diǎn):工具輕、體積小、操作方便，進(jìn)度較快，勞動(dòng)強(qiáng)度較小缺點(diǎn):不能采取原狀土樣或不能取樣，在密實(shí)或堅(jiān)硬的地層內(nèi)不能使用2.2.2工程地質(zhì)勘探鉆探的取芯2.2.2工程地質(zhì)勘探3.鉆探（沖擊鉆、回旋鉆等）常用的辦法,可達(dá)100m以下劃分地層確定地下水取樣可以結(jié)合原位試驗(yàn)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)泥漿槽沉淀槽2.2.2工程地質(zhì)勘探鉆探2.2.2工程地質(zhì)勘探深水鉆探鉆機(jī)可以懸掛9150m長(zhǎng)的鉆桿延伸到海洋底部8235m深的地方。因?yàn)樗畲蟛荒苠^定系留，必須使用DPS（DynamicPositioningSystem-動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)）。JOIDESResolution2.2.2工程地質(zhì)勘探鉆探的必要性2.2.2工程地質(zhì)勘探鉆探的取芯現(xiàn)場(chǎng)取樣反映了巖體的細(xì)節(jié)特性2.2.2工程地質(zhì)勘探

國(guó)家科技部“九五”曾提出8字方針：“上天、入地、下海、登極

”都與鉆探工程有關(guān)。2.2.2工程地質(zhì)勘探4.地球物理勘探（物探）優(yōu)點(diǎn):效率高、成本低、儀器和工具比較輕便缺點(diǎn):間接判斷,范圍較大基本原理：

利用巖土體材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，根據(jù)接收信號(hào)判斷地層缺陷及力學(xué)性質(zhì)方法：重力場(chǎng)，磁電場(chǎng)，聲，彈性波，放射性勘探，地震勘探（規(guī)范，剪切波速）2.2.2工程地質(zhì)勘探電法勘探－隧道常用電磁法勘探（地質(zhì)雷達(dá)）－隧道常用地震勘探－隧道常用聲波探測(cè)重力勘探磁力勘探放射性勘探物探根據(jù)巖土物理性質(zhì)不同的分類：2.2.2工程地質(zhì)勘探

利用高頻電磁脈沖波的反射探測(cè)地層結(jié)構(gòu)和地下埋葬物體的電磁裝置。SIR-300型地質(zhì)雷達(dá)

電磁法勘探

通過(guò)發(fā)射天線向地下輻射寬帶的脈沖波，在地下傳播遇到不同介質(zhì)介電參數(shù)和導(dǎo)電率存在差異時(shí)在界面上發(fā)生反射。2.2.2工程地質(zhì)勘探

物探的現(xiàn)場(chǎng)物探的曲線隧道的地質(zhì)勘察2.32.3.1可行性勘察隧道勘察階段的劃分與公路設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)，一般分為：可行性勘察；初步勘察；詳細(xì)勘察。可行性研究勘察預(yù)可行性研究工程可行性研究橋隧可行性研究現(xiàn)狀側(cè)重于是收集與研究已有的文獻(xiàn)資料在分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)踏勘，實(shí)地調(diào)查，大致查明地質(zhì)情況人民盼望已久，居于形式偏多2.3.2初步勘察初步勘察：初步勘察目的基本內(nèi)容步驟選定隧道位置查明控制隧道方案的工程地質(zhì)問(wèn)題(1)收集資料；(2)工程地質(zhì)選定隧道線位；(3)初步勘察，資料整理主要手段以調(diào)查與測(cè)繪為主，配合物探2.3.3詳細(xì)勘察詳細(xì)勘察：詳細(xì)勘察目的任務(wù)步驟根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，對(duì)選定隧道位置詳勘，為施工圖設(shè)計(jì)服務(wù)對(duì)主要的重大工程地質(zhì)問(wèn)題作出可靠結(jié)論(1)前期的準(zhǔn)備工作；(2)沿線地質(zhì)勘察；(3)試驗(yàn)；(4)資料整理；(5)編寫(xiě)詳勘報(bào)告主要手段坑探，鉆探，物探2.2.2工程地質(zhì)勘探槽探挖探2.2.2工程地質(zhì)勘探地質(zhì)斷面圖地質(zhì)鉆孔圖2.3.4施工勘察施工勘察：施工勘察目的任務(wù)勘察場(chǎng)合降低在復(fù)雜場(chǎng)地或地形困難場(chǎng)地的施工風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)充初勘或詳勘階段難以布置充分的勘察工作量(1)復(fù)雜場(chǎng)地（巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大、高地應(yīng)力等地區(qū)）；(2)地形困難場(chǎng)地（陡坡、魚(yú)塘等）；(3)施工中發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)問(wèn)題；(4)隧道偏離初步設(shè)計(jì)位置或地質(zhì)條件需進(jìn)一步查明主要手段洞內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，地質(zhì)調(diào)繪，大地音頻電磁測(cè)深等隧道的水文勘察2.42.4.隧道的水文勘察惡化圍巖穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致施工困難增大工程造價(jià)造成工業(yè)用水和飲用水困難隧道內(nèi)涌水地表枯水

必須進(jìn)行調(diào)查預(yù)測(cè)2.4.1地下水涌水調(diào)查涌水調(diào)查內(nèi)容方法調(diào)查地下水的類型及其與地表水的相互補(bǔ)給關(guān)；調(diào)查地下水的流量、流向及水質(zhì)等(1)資料搜集；(2)工程量測(cè)；(3)水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合測(cè)繪；(4)工程物探；(5)水文地質(zhì)鉆探試驗(yàn)(1)抽（注）水試驗(yàn)；(2)連通試驗(yàn)；(3)壓水試驗(yàn)；(4)滲水試驗(yàn)；(5)溪溝及泉點(diǎn)測(cè)流；(6)水質(zhì)分析2.4.2枯水調(diào)查枯水調(diào)查目的內(nèi)容明確由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影響，造成工業(yè)用水及居民飲水困難等地下水的利用狀況、地下水季節(jié)性變化以及雨后變化、植被情況等方法與隧道涌水有關(guān)聯(lián)的物探調(diào)查隧道的巖溶勘察2.52.5隧道的巖溶勘察巖溶是一種形態(tài)奇特、分布復(fù)雜的自然現(xiàn)象，在我國(guó)是一種普遍的不良地質(zhì)作用。巖溶宏觀上雖發(fā)育規(guī)律，但在具體場(chǎng)地，其分布和形態(tài)則是無(wú)常的，在一定條件下可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅工程安全。巖溶勘察宜采用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、物探、鉆探等多種手段結(jié)合的方法進(jìn)行和相互印證，并應(yīng)符合下列要求：(1)可行性研究勘察應(yīng)查明巖溶洞隙、土洞的發(fā)育條件，并對(duì)其危害程度和發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，對(duì)圍巖的穩(wěn)定性和隧道線路適宜性作出初步評(píng)價(jià)。(2)初步勘察應(yīng)查明巖溶洞隙及其伴生巖溶水的分布、發(fā)育程度和發(fā)育規(guī)律，并按場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性進(jìn)行分區(qū)。(3)詳細(xì)勘察應(yīng)查明擬建工程范圍及有影響地段的各種巖溶洞隙和土洞的位置、規(guī)模、埋深，巖溶堆填物性狀和地下水特征，對(duì)設(shè)計(jì)和巖溶的治理提出建議。(4)施工勘察應(yīng)針對(duì)某一地段或尚待查明的專門(mén)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充勘察。本章小結(jié)案例分析2.62.6案例分析明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查工程背景墊江至鄰水高速公路明月山隧道長(zhǎng)2100米，穿越明月背斜。為查明隧址區(qū)地表及淺部、深部及其過(guò)渡帶巖溶及巖溶水的發(fā)育形態(tài)、相互關(guān)系及規(guī)律、發(fā)育高程、規(guī)模及范圍。分析并評(píng)價(jià)隧道洞身段的碳酸鹽巖段巖溶水文地質(zhì)條件對(duì)隧道方案比較與設(shè)計(jì)的影響，并提出對(duì)下一步工作布設(shè)的建議意見(jiàn)，而進(jìn)行明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查。調(diào)查要求實(shí)踐證明，對(duì)巖溶及巖溶地下水的勘察，不能只針對(duì)隧道工程布設(shè)段的局部區(qū)域，而必須從巖溶發(fā)育的區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件上著手，方能對(duì)巖溶及巖溶地下水作出較為科學(xué)的評(píng)價(jià)。針對(duì)明月山隧道穿越明月峽背斜巖溶區(qū)的實(shí)際條件，從明月山背斜巖溶發(fā)育的宏觀整體入手，由遠(yuǎn)而近、由面到點(diǎn)，逐步深入地分析隧道巖溶及巖溶地下水。隧道區(qū)巖溶槽谷及溶丘地貌景觀2.6.1地表巖溶調(diào)查明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查明月山背斜兩側(cè)為砂泥巖所挾持，碳酸鹽巖沿背斜軸部出露（寬度一般0.5－3km，如圖2-1），巖溶形態(tài)沿縱向發(fā)育為主，地下水總體流向亦與構(gòu)造線大體一致。地貌上形成隆脊槽谷型侵蝕巖溶地形(高位槽丘及槽洼)，沿背斜軸部出露的三疊系中統(tǒng)雷口坡組（T2L）底部及三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）灰?guī)r巖溶十分發(fā)育。2.6.1地表巖溶調(diào)查明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查在沿背斜軸部約10km范圍內(nèi)，串珠狀洼地、漏斗、落水洞、豎井、暗河、溶洞、大泉等十分發(fā)育。圖2-2中146＃泉150.38L/s；140＃地下河短促，發(fā)育于背斜軸部附近，流量達(dá)6.65L/s；大壩鄉(xiāng)大灣洼地約1km2，分布數(shù)個(gè)流量0.2－1L/s不等的上升泉水；背斜S翼老隆洞自北而南延綿約9km。位于大壩鄉(xiāng)附近的石橋埡石龍泉，實(shí)為老隆洞之天窗，水位埋深23m，下寬各7m、3m的地下河通道，水深3m，流向SW，流量14L/s，雨后增至91.8L/s，水位變幅達(dá)10m以上。本單元淺部巖溶水的排泄主要受背斜NW翼的大洪河支流溝谷控制，侵蝕基準(zhǔn)面高程500m-530m，如圖2.12所示。照片2-2明月峽背斜南部大壩——義和場(chǎng)開(kāi)啟型巖溶形態(tài)（切割高程530m）2.6.1地表巖溶調(diào)查明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查明月山背斜北段鹽井河（圖2-3）縱貫于槽谷之中，兩側(cè)洼地、漏斗、落號(hào)水洞、溶洞、大泉、暗河等種類巖溶形態(tài)十分發(fā)育。鹽井河沿背斜軸部切割了T2L底部及T1j灰?guī)r，谷嶺高差80－150m，枯季流量達(dá)348.6L/s。沿途得到巖溶水補(bǔ)給，河谷兩側(cè)山間平臺(tái)多為補(bǔ)給區(qū)。本單元淺部巖溶水的排泄主要受鹽井河控制，侵蝕基準(zhǔn)面高程460m-480m。照片2-3明月峽背斜北部巖溶縱向槽谷——鹽井河（切割高程470m）2.6.1地表巖溶調(diào)查明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查北端明月江橫切背斜軸部，高程為400m左右，為明月峽背斜巖溶水的最低侵蝕基準(zhǔn)面，均有深循環(huán)巖溶溫?zé)崴雎痘虮簧罹衣?，在谷坡于T2L、T1j灰?guī)r段發(fā)育層狀水平溶洞，洞口高懸于江岸兩邊，反映了巖溶發(fā)育成層性的特征。照片2-4明月峽背斜北部?jī)A末端明月江畔溫承壓自流井（切割高程403m）照片2-5明月峽背斜南端御臨河岸溶洞（切割高程155m）2.6.2埋藏型巖溶及巖溶水分析明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查歷史資料根據(jù)區(qū)域資料，川東存在早中生代古巖溶時(shí)期，主要體現(xiàn)為三疊紀(jì)晚期開(kāi)始的沉積間斷，中三疊系碳酸鹽之上覆蓋著上三疊－侏羅系碎屑巖。從晚三疊-侏羅系底部碎屑巖厚度分析反映出其是在不平坦古地形上的沉積，而三疊系古剝蝕面以上碳酸鹽殘留厚度大的地帶可能存在較大的溶蝕孔隙、洞隙空間，古剝蝕面及其下一定深度內(nèi)存在被碎屑巖充填的洞穴。新生代以來(lái)隨著地殼的不斷抬升，區(qū)內(nèi)碳酸鹽經(jīng)歷了盆地期（標(biāo)高500－700m），鹽井溝期以及第四紀(jì)以來(lái)的嘉陵江期。第四紀(jì)巖溶作用具有繼承性，隨著地殼間歇性上升作用，長(zhǎng)江與嘉陵江基準(zhǔn)面下降，地下水經(jīng)溶隙、溶孔（溶洞）產(chǎn)生向下的深部徑流。在明月江兩岸等岸坡上均見(jiàn)到懸掛于河面以上的數(shù)層水平溶洞出口，清晰地反映了明月峽背斜各侵蝕期巖溶發(fā)育的成層性及巖溶地下水向深部運(yùn)移的規(guī)律。2.6.2埋藏型巖溶及巖溶水分析明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查水動(dòng)力條件變化預(yù)測(cè)圖2.6.2埋藏型巖溶及巖溶水分析明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查受巖層成層性及水動(dòng)力條件控制，埋藏型巖溶往往在背斜傾沒(méi)端、構(gòu)造鞍部隱伏于相對(duì)隔水的碎屑巖之下的地下水對(duì)建設(shè)工程具有特殊水文地質(zhì)意義。明月峽背斜北東傾沒(méi)于明月江邊達(dá)縣葫蘆鎮(zhèn)，由原地質(zhì)部第七普查大隊(duì)于1977.12－1978.2施工的鉆孔（圖2-4），井口高程403m，孔深402.42m，開(kāi)孔層位為三迭系上統(tǒng)須家河組（T3xj），于T2L上部涌水量179.71m3/d，在T2L底部即達(dá)4694.11m3/d，全部為自流承壓水，二十余年噴涌不絕。本次調(diào)查流量雖有所減小，但充分說(shuō)明T2L底部灰?guī)r水量豐富，與其緊密接觸的T1j頂部巖溶及巖溶水可能極為發(fā)育。明月山背斜隧址區(qū)大壩--鹽井口軸線剖面2.6.3明月峽背斜巖溶發(fā)育的一般規(guī)律明月山隧道隧址區(qū)明月峽背斜巖溶調(diào)查通過(guò)前文對(duì)明月峽背斜巖溶及巖溶水的討論，其總的規(guī)律如下：（1）明月峽背斜兩側(cè)受碎屑巖挾持，巖溶邊界條件清楚，但沿背斜軸部出露的T2L底部及T1j巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，宏觀上巖溶發(fā)育方向與構(gòu)造線展布方向一致。（2）巖溶水以縱向徑流排泄為主，在受橫向河谷切割處出露。部分地段背斜巖溶槽谷由于橫向河谷的深入，而被分割成許多小水文地質(zhì)單元，每條橫向溝谷起著排泄附近淺部垂直循環(huán)帶巖溶水的作用。對(duì)設(shè)計(jì)隧道具有控制意義的較低侵蝕基準(zhǔn)面位置，其高程均高出設(shè)計(jì)隧道底面，故隧道施工將造成巖溶水地下水動(dòng)力條件的改變。通過(guò)對(duì)上述討論，對(duì)明月峽背斜隧址區(qū)巖溶及巖溶水的評(píng)價(jià)具有指導(dǎo)性的意義。3.1概述3.2隧道路線和位置的選擇3.3隧道線形設(shè)計(jì)3.4隧道建筑限界與橫斷面設(shè)計(jì)第三章

隧道總體設(shè)計(jì)3.5隧道設(shè)置的方式和選擇3.6隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)3.7某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道路線和位置的選擇、線形設(shè)計(jì)、建筑限界與橫斷面設(shè)計(jì)、隧道設(shè)置的方式以及隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解隧道總體設(shè)計(jì)的目的、原則和新方法：掌握隧道平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、隧道位置選擇以及環(huán)境保護(hù)的基本內(nèi)容和方法。重點(diǎn)：掌握隧道平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、隧道位置選擇以及地質(zhì)對(duì)隧道位置的影響。難點(diǎn)：在滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求的前提下,結(jié)合實(shí)際的地形、地貌、地質(zhì)等不同條件進(jìn)行隧道總體和動(dòng)態(tài)化、信息化設(shè)計(jì)。概述3.13.1概述1)隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則①隧道位置應(yīng)滿足公路功能和發(fā)展的需要，符合路線總體要求。②在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會(huì)和人文環(huán)境等調(diào)查的基礎(chǔ)上，綜合比選隧道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置、洞外接線條件等，提出推薦方案。③根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確定建筑限界，在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu)受力要求的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的隧道內(nèi)輪廓。④隧道內(nèi)外平縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)順暢，滿足行車(chē)安全和舒適要求。⑤根據(jù)隧道長(zhǎng)度、平面布置、交通量及其組成、環(huán)境保護(hù)和安全運(yùn)營(yíng)要求等，選擇合理的通風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控、防災(zāi)救援等設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。⑥應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)、隧道長(zhǎng)度、施工方法、工期和運(yùn)營(yíng)要求，對(duì)隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、交通工程設(shè)施、管理設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。⑦應(yīng)考慮隧道與相鄰既有建筑物和規(guī)劃建筑物的相互影響。⑧隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)考慮節(jié)能降耗、方便維修和養(yǎng)護(hù)。3.1概述2)隧道總體設(shè)計(jì)新方法(1)隧道工程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工是一個(gè)辯證的綜合體系，二者緊密結(jié)合、相輔相成，其流程為：預(yù)設(shè)計(jì)一施工檢驗(yàn)一地質(zhì)判別一監(jiān)測(cè)信息一修正設(shè)計(jì)一施工檢驗(yàn)。(2)基于BIM技術(shù)的隧道工程設(shè)計(jì)方法隧道BM模型是BM技術(shù)在隧道工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，通過(guò)兩者的結(jié)合，使得隧道工程從規(guī)劃階段開(kāi)始就以數(shù)字化模型的概念進(jìn)行呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)隧道工程設(shè)計(jì)階段的可視化、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、預(yù)模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和二維出圖，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的粗放設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)隧道工程設(shè)計(jì)的精細(xì)化。隧道路線和位置的選擇3.2路線選擇3.2.1越嶺隧道11）

越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

越嶺隧道

當(dāng)線路必須跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上總會(huì)有高程較低處，稱之為埡口。

常常有若干個(gè)埡口可以通過(guò)。通過(guò)上述因素的分析比較，選定最為理想的埡口。埡口是選定越嶺隧道線路方案的控制點(diǎn)。什么叫做埡口？1）

越嶺隧道1）

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越嶺隧道1）

越嶺隧道1）

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越嶺隧道1）

越嶺隧道沿河、傍山隧道22沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道2沿河、傍山隧道位置的選擇3.2.2一般的地質(zhì)條件下

隧道位置的選擇11一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇1一般的地質(zhì)條件下隧道位置的選擇特殊地質(zhì)條件下隧道位置的選擇22特殊地質(zhì)條件下隧道位置的選擇①第四紀(jì)堆積層通常松軟易坍，不適合施工，應(yīng)避免。如果必須穿越，選擇最小影響地段，并采取合理的工程措施。②隧道應(yīng)避開(kāi)結(jié)構(gòu)松散的冰磧層，必須通過(guò)時(shí)選擇緊密地段。③盡量避免穿越富煤區(qū)和高瓦斯地帶，如需穿越，使用隔層或大角度橫幏減少影響。④在黃土地區(qū)，避免地下水活動(dòng)、陷穴、沖溝、地層不穩(wěn)和滑坡等地段，選擇穩(wěn)定的地方穿越。⑤在多年凍土地區(qū)，避免穿越地下冰和地下水區(qū)，如不可避免，需綜合治理。⑥水庫(kù)地區(qū)的隧道應(yīng)避開(kāi)受水庫(kù)充水和消水影響易滑塌的地帶，選擇穩(wěn)固地層修筑，高程應(yīng)考慮水位變化。⑦避免流砂地段，如無(wú)法避免，選擇最小影響地段，并采取工程處理獵施以確保施工和洞身安全。⑧在地震區(qū)，必須避開(kāi)發(fā)震斷層帶，選擇有利于抗震的地段修筑隧道。隧道洞口位置的選擇33隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇3隧道洞口位置的選擇隧道線形設(shè)計(jì)3.3平面線形3.3.13.3.1平面線形3.3.1平面線形縱斷面線形3.3.23.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形3.3.2縱斷面線形隧道洞外連接線與隧道協(xié)調(diào)關(guān)系3.3.33.3.3隧道洞外連接線與隧道協(xié)調(diào)關(guān)系隧道洞口連接線應(yīng)與隧道線形相協(xié)調(diào)，確保行車(chē)安全和舒適。技術(shù)指標(biāo)包括：①隧道洞口內(nèi)外的評(píng)面線形應(yīng)在3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度范圍內(nèi)保持一致。②內(nèi)外洞口的縱面線形應(yīng)在3秒設(shè)計(jì)速度行程長(zhǎng)度范圍內(nèi)一致，如果條件允許，可以考慮使用5秒設(shè)計(jì)速度行程。③當(dāng)隧道建筑限界寬度大于所在公路的建筑限界寬度時(shí)，需要在兩端連接線上設(shè)置不少于50米長(zhǎng)度的路基加寬段，與隧道同寬。如果隧道建筑限界寬度小于公路建筑限界寬度，則連接線的路基寬度按照公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，但要在隧道洞口處設(shè)置4秒設(shè)計(jì)速度行程的過(guò)渡段，以確保平穩(wěn)過(guò)渡。④長(zhǎng)或特長(zhǎng)的雙洞隧道應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，以便車(chē)輛進(jìn)行調(diào)頭。隧道建筑限界3.4.13.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界3.4.1建筑限界隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.23.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.3襯砌內(nèi)輪廓線及幾何尺寸擬定3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)3.4.2隧道橫斷面設(shè)計(jì)隧道設(shè)置的方式和選擇3.5隧道設(shè)置的方式3.5.13.5.1隧道設(shè)置的方式3.5.1隧道設(shè)置的方式高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式3.5.23.5.2高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式高速公路、一級(jí)公路的隧道一般應(yīng)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)間距的分離隧道,受地形或地質(zhì)條件限制時(shí),可設(shè)計(jì)為小凈距或連拱隧道。長(zhǎng)大雙洞隧道凈距參考值3.5.2高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式不同斷面形式的小凈距隧道最大長(zhǎng)度和凈距參考值不同斷面形式的連拱隧道的最大長(zhǎng)度參考值隧道工程各階段的環(huán)境保護(hù)3.6勘察設(shè)計(jì)階段3.6.13.6.1高速公路、一級(jí)公路隧道的設(shè)置方式①綜合比選方案：在隧道勘察設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮節(jié)約土地資源、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展原則，同時(shí)綜合考慮工程建設(shè)的全壽命周期成本，以綜合比選隧道方案。②位置選擇和環(huán)境保護(hù)：隧道位置的選擇需要綜合考慮接線設(shè)計(jì)、洞內(nèi)外排水系統(tǒng)、棄渣處理、施工和運(yùn)營(yíng)管理等因素，并提出必要的環(huán)境保護(hù)措施，以最小化對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。③處理有害氣體：如果隧道穿越地層含有有害氣體，必須預(yù)測(cè)其對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)的影響，并采取相應(yīng)的防治措施，以確保工程的安全和環(huán)境的保護(hù)。④保護(hù)水資源和地表植被：修建隧道時(shí)，需要避開(kāi)或保護(hù)儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)層和蓄水層，以維護(hù)地下水徑流和地表植被的完整性，減少水資源的破壞。⑤景觀和綠化設(shè)計(jì)：加強(qiáng)隧道洞口的景觀和綠化設(shè)計(jì)，遵循“早進(jìn)晚出”的原則，盡量使洞門(mén)融入自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)光線均衡過(guò)渡，并提供防煙、防塵、凈化空氣等環(huán)保效果。⑥保護(hù)名勝古跡和自然保護(hù)區(qū)：在隧道選址時(shí)，需要查明隧址區(qū)內(nèi)的名勝古跡、風(fēng)景區(qū)、溫泉區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等范圍，并盡量減小隧道開(kāi)挖對(duì)這些環(huán)境的影響，征求當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)的意見(jiàn)，提供保護(hù)環(huán)境的措施。⑦料場(chǎng)管理：加強(qiáng)隧道建設(shè)中的料場(chǎng)管理，將采石場(chǎng)遠(yuǎn)離隧位布設(shè)，集中取料，并對(duì)料場(chǎng)四周進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠旅嫣幹?，以防止水土流失，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞。施工階段3.6.23.6.2施工階段①保護(hù)不穩(wěn)定坡體：在不穩(wěn)定坡體中，隧道洞口施工應(yīng)避免直接劈坡進(jìn)洞，而采用先修接長(zhǎng)明洞再修洞門(mén)的方式，然后在明洞內(nèi)進(jìn)行暗洞施工，以減少對(duì)山坡的破壞，采用小型爆破進(jìn)洞的環(huán)保施工方式。②降低粉塵、噪聲和振動(dòng)危害：采取切實(shí)可行的措施，降低隧道施工過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲和空氣振動(dòng)對(duì)人體的危害，以保護(hù)工人和周邊居民的健康。③控制廢水和有害漿液排放：采取處治措施，避免隧道施工過(guò)程中排放的廢水和注漿加固圍巖所漏失的有害漿液直接排放到當(dāng)?shù)厮w中，以防止水體污染。④降低施工噪聲：采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p少施工噪聲，以減少對(duì)周邊居民的干擾和影響。⑤低振動(dòng)爆破方法：在隧道通過(guò)對(duì)振動(dòng)有嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)物或地區(qū)時(shí)，應(yīng)采取低振動(dòng)的爆破方法，或者使用掘進(jìn)機(jī)械施工，以減小振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物的影響。⑥植被保護(hù)：隧道施工容易引起植被破壞，因此在施工組織設(shè)計(jì)中必須采取有效的措施來(lái)保護(hù)植被，以減少生態(tài)環(huán)境的影響。⑦輔助通道和棄渣場(chǎng)：特長(zhǎng)、超長(zhǎng)隧道需要設(shè)置豎井、斜井等輔助通道，并為豎井、斜井施工開(kāi)辟專門(mén)的施工通道，同時(shí)設(shè)置專門(mén)的棄渣場(chǎng)，以有效管理施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣物運(yùn)營(yíng)階段3.6.33.6.3運(yùn)營(yíng)階段①煙塵污染防治：在環(huán)境敏感地區(qū)，可以在隧道內(nèi)設(shè)置靜電除塵裝置，以防止煙塵擴(kuò)散到洞外。隧道內(nèi)車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生的煙塵和灰塵需要控制，以減少對(duì)周邊植被和居民生活的影響。②尾氣污染防治：使用通風(fēng)換氣方法稀釋隧道內(nèi)有害氣體濃度，以確保司乘人員和行人的健康。隧道內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)排放的CO、NOx、CO2、SO2、Pb等有害氣體需要得到有效控制。③噪聲污染防治：經(jīng)常維護(hù)和整修道路路面，以保持路面平整，減少交通噪聲。限制車(chē)輛鳴笛，加強(qiáng)車(chē)輛交通管理。在噪聲超標(biāo)的路段設(shè)置公路防噪聲屏障。使用靜音或消音技術(shù)降低隧道內(nèi)噪聲。在隧道內(nèi)壁裝修中使用吸音材料來(lái)減少噪聲。④污水污染防治：對(duì)于隧道的日常清洗污水和火災(zāi)或泄漏事故后的消防清洗污水，需要進(jìn)行處理后再排放到自然環(huán)境中。有效處置隧道廢渣，避免對(duì)土地、水體和生態(tài)系統(tǒng)造成污染。⑤隧道廢渣管理：優(yōu)化路線設(shè)計(jì)，減少隧道廢渣的產(chǎn)生。合理選擇和設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)，避免侵占耕地和水體，以減少地表徑流和水土流失。棄渣場(chǎng)應(yīng)具備排水設(shè)計(jì)，以防止雨水沖刷和水土流失。棄渣后的地表可以進(jìn)行植被覆蓋或回填復(fù)耕等處理，以還原原有地形和地貌。某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析3.73.7某快速公路通道隧道總體設(shè)計(jì)案例分析主洞建筑限界案例分析詳見(jiàn)《隧道工程》71-77頁(yè)思考題思考題1.簡(jiǎn)述隧道總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。2.簡(jiǎn)述BM技術(shù)應(yīng)用于隧道工程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。3.請(qǐng)說(shuō)明隧道位置在越嶺與河谷地段選擇的原則與區(qū)別。4.什么是建筑限界和內(nèi)輪廓？5.隧道平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和隧道位置選擇需要考慮哪些主要因素？6.特殊地質(zhì)條件下隧道位置的選擇的影響因素和主要原則是什么？7.簡(jiǎn)述隧道縱坡的確定方法和原則。8.簡(jiǎn)述隧道加寬的原因和方法原則。9.隧道設(shè)置的方式和主要控制指標(biāo)是什么？本章小結(jié)學(xué)習(xí)如何選擇合適的隧道位置，進(jìn)行隧道的幾何設(shè)計(jì)，包括平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)，以及如何確定隧道的內(nèi)部襯砌輪廓線和幾何尺寸。了解了道路隧道勘察設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容和組成。進(jìn)一步闡述了關(guān)于隧道工程設(shè)計(jì)的重要知識(shí)，以及設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則和方法。1隧道圍巖分級(jí)2圍巖壓力的確定3影響圍巖穩(wěn)定性的因素第四章隧道圍巖分級(jí)及圍巖壓力學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：了解隧道圍巖分級(jí),圍巖壓力的確定,影響圍巖穩(wěn)定性的因素。通過(guò)本章的學(xué)習(xí),應(yīng)了解隧道圍巖分級(jí)的指標(biāo)和影響圍巖穩(wěn)定性的因素,熟悉不同圍巖分級(jí)的方法,掌握圍巖壓力的概念及其計(jì)算方法,以及不同條件下松動(dòng)圍巖壓力的確定方法重點(diǎn)：隧道圍巖分級(jí)指標(biāo)及分級(jí)方法,影響圍巖穩(wěn)定性的因素。難點(diǎn)：作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上圍巖壓力的確定。概述圍巖：隧道開(kāi)挖后其周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體,或指隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體。圍巖分級(jí)：根據(jù)長(zhǎng)期的工程實(shí)踐,工程師們認(rèn)識(shí)到各種圍巖的物理性質(zhì)之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,依照這些聯(lián)和規(guī)律,可將圍巖劃分為若干級(jí),這就是圍巖分級(jí)。人們對(duì)于圍巖的認(rèn)識(shí)是不斷深入的。土石方工程分類法（按開(kāi)挖難易程度）巖石的堅(jiān)固程度（如堅(jiān)固系數(shù)f）RQD從圍巖穩(wěn)定性出發(fā)來(lái)分類代替之前多年沿用的堅(jiān)固性為基礎(chǔ)的分類隧道圍巖分級(jí)4.14.1.1隧道圍巖分級(jí)指標(biāo)從國(guó)內(nèi)外隧道圍巖分級(jí)工作的研究進(jìn)程來(lái)看,以圍巖穩(wěn)定性作為分級(jí)基礎(chǔ)是一個(gè)大趨勢(shì),但分級(jí)指標(biāo)的選擇已經(jīng)開(kāi)始從經(jīng)驗(yàn)判斷、定性描述向定量分析發(fā)展?，F(xiàn)今圍巖分級(jí)大多以巖性指標(biāo)為判別依據(jù),主要考慮影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素或其他組合因素?？梢詺w納為單一的巖性指標(biāo)(單一指標(biāo)反映單一因素)、單一的綜合巖性指標(biāo)(單一指標(biāo)反映綜合因素)、復(fù)合指標(biāo)(多指標(biāo)反映綜合因素)3大類。單一的巖性指標(biāo)物理力學(xué)參數(shù)：巖石抗壓、抗拉強(qiáng)度；彈性模量；泊松比。工程指標(biāo)：巖石抗鉆性；抗爆性。優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)可靠。局限性：普適性不高，單一巖性指標(biāo)只能表達(dá)巖體特征的一個(gè)方面。單一的綜合巖性指標(biāo)

圍巖類別IIIIIIIVVVI彈性波速/(Km.s-1)＞5.34.5~5.33.5~4.52.5~3.51.0~2.5＜1.0（飽和土＜1.5）單一的綜合巖性指標(biāo)（3）圍巖的自穩(wěn)時(shí)間圍巖的自穩(wěn)時(shí)間也被認(rèn)為是綜合巖性指標(biāo)。隧道開(kāi)挖后,圍巖通常都有一段暫時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間,不同的地質(zhì)環(huán)境中,自穩(wěn)時(shí)間也不同。勞費(fèi)(H.Lauffer)根據(jù)圍巖的自穩(wěn)時(shí)間和未支護(hù)地段的長(zhǎng)度,將圍巖分為7級(jí):穩(wěn)定的、易掉塊的、極易掉塊的、破碎的、很破碎的、有壓力的、有很大壓力的單一綜合巖性指標(biāo)一般與地質(zhì)勘察技術(shù)的水平有關(guān),因此,其應(yīng)用受到一定的限制復(fù)合指標(biāo)

巖體質(zhì)量特別好極好良好好中等不良?jí)臉O壞特別壞Q400~1000100~40040~10010~404~101~40.1~10.001~0.10.001~0.01復(fù)合指標(biāo)

類別IIIIIIIVV巖體描述很好的巖石好的巖石較好的巖石較差的巖石很差的巖石RMR值81~10061~8041~6021~400~20復(fù)合指標(biāo)

基本質(zhì)量級(jí)別IIIIIIIVV巖體基本質(zhì)量的定性標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)硬巖，巖體完整堅(jiān)硬巖，巖體較完整；較硬巖體，巖體完整堅(jiān)硬巖，巖體較破碎；較軟巖，巖體完整堅(jiān)硬巖，巖體破碎；較堅(jiān)硬巖，巖體較破碎~破碎較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎~破碎基本質(zhì)量指標(biāo)BQ＞550550~451450~351350~251≤2504.1.2隧道圍巖分級(jí)的方法在過(guò)去的200多年中,針對(duì)不同的工程類別和研究目的提出了數(shù)十種圍巖分級(jí)的方法和理論,并在工程應(yīng)用中進(jìn)行了不斷的改進(jìn)和完善。總體而言,隧道圍巖分級(jí)發(fā)展過(guò)程大體有以下幾種分級(jí)方法:（1）以巖石強(qiáng)度為單一巖性指標(biāo)的分級(jí)法巖石堅(jiān)固系數(shù)f值分級(jí)法。優(yōu)點(diǎn)：指標(biāo)單一、使用方便。不足：不能全面地反映巖體固有的性態(tài)。（2）以巖體構(gòu)造和巖性特征為代表的分級(jí)法太沙基分級(jí)法、鐵路隧道圍巖分級(jí)法。優(yōu)點(diǎn)：考慮了地質(zhì)構(gòu)造特征、風(fēng)化狀況、地下水情況。不足：分級(jí)指標(biāo)還缺乏定量描述,沒(méi)有提供可靠的預(yù)測(cè)隧道圍巖級(jí)別的方法。（3）與地質(zhì)勘察手段相聯(lián)系的分級(jí)法圍巖彈性波速度進(jìn)行分級(jí)方法、巖芯復(fù)原率分級(jí)法。優(yōu)點(diǎn)：分級(jí)指標(biāo)大體上是半定量的,同時(shí)考慮了多種因素的影響。不足：分級(jí)的判斷還帶有一定的主觀性。4.1.2隧道圍巖分級(jí)的方法（4）多種因素的組合分級(jí)法巖體質(zhì)量Q法、BQ法、國(guó)防工程圍巖分級(jí)法。這類方法是當(dāng)前圍巖分級(jí)法的發(fā)展方向,優(yōu)點(diǎn)很多,只是部分定量指標(biāo)仍需憑經(jīng)驗(yàn)確定。（5）以工程對(duì)象為代表的分級(jí)法專門(mén)適用于噴錨支護(hù)的由原國(guó)家建委頒布的圍巖分級(jí)法(1979年),蘇聯(lián)在巴庫(kù)修建地下鐵道時(shí)所采用的圍巖分級(jí)法(1966年)等優(yōu)點(diǎn)：目的明確,而且和支護(hù)尺寸直接掛鉤,使用方便,能指導(dǎo)施工。不足：分級(jí)指標(biāo)以定性描述為主,帶有很大的人為因素。4.1.3我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)1）公路隧道圍巖分級(jí)的出發(fā)點(diǎn)①?gòu)?qiáng)調(diào)巖體的結(jié)構(gòu)特征的完整性和穩(wěn)定性,避免單一的巖石強(qiáng)度指標(biāo)分級(jí)的方法。②分級(jí)指標(biāo)應(yīng)采用定性和定量指標(biāo)相結(jié)合的方式。③明確工程目的和內(nèi)容,并提出相應(yīng)的措施。④分級(jí)應(yīng)簡(jiǎn)明,便于使用。⑤應(yīng)考慮吸收其他圍巖分級(jí)的優(yōu)點(diǎn),并盡量和我國(guó)其他工程分級(jí)一致。4.1.3我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)2）分級(jí)需考慮的指標(biāo)和因素（1）巖體的結(jié)構(gòu)特性與完整性（2）巖石強(qiáng)度（3）圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ（4）地下水等影響因素4.1.3我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)圍巖級(jí)別圍巖巖體或土體主要定性特征圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ或巖體修正質(zhì)量指標(biāo)【BQ】I堅(jiān)硬巖,巖體完整＞550II堅(jiān)硬巖,巖體較完整;較堅(jiān)硬巖,巖體完整550~451III較堅(jiān)硬巖,巖體較完整;較軟巖,巖體完整,整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)450~351IV堅(jiān)硬巖,巖體破碎;較堅(jiān)硬巖,巖體較破碎~破碎;較軟巖,巖體較完整~較破碎;軟巖,巖體完整~較完整350~251壓密或成巖作用的黏性土及砂性土;黃土(Q1,Q2);一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土V較軟巖,巖體破碎;軟巖,巖體較破碎~破碎;全部極軟巖和全部極破碎巖≤250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的碎石土、卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4)。非黏性土呈松散結(jié)構(gòu),黏性土及黃土呈松軟結(jié)構(gòu)VI軟塑狀黏性土潮濕、飽和粉細(xì)砂層、軟土等4.1.3我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)4）隧道施工圍巖分級(jí)4.1.3我國(guó)公路隧道圍巖分級(jí)在上述3項(xiàng)因素中,最困難的是圍巖完整性程度的評(píng)定,因此研究的重點(diǎn)是如何根據(jù)掌子面的地質(zhì)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)圍巖的完整程度。4.1.4我國(guó)鐵路隧道圍巖分級(jí)2016年頒布實(shí)施的最新《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2016)的圍巖分級(jí)方法是在1975年鐵路隧道圍巖穩(wěn)定性分類法以及85年版、2001年版和2005年版規(guī)范基礎(chǔ)上提出的,并與《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50218—2014)接軌。該規(guī)范考慮了巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整性,結(jié)合了地下水和地應(yīng)力狀態(tài)的修正因素進(jìn)行圍巖分級(jí),分為Ⅰ—Ⅵ級(jí),圍巖穩(wěn)定性由好到差,與公路隧道圍巖分級(jí)類似。為了提高和強(qiáng)化圍巖定量分級(jí),鐵路建設(shè)者開(kāi)展了大量的科學(xué)研究和測(cè)試試驗(yàn)工作,通過(guò)對(duì)圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ和不同巖性圍巖彈性波速范圍的細(xì)化,提出了圍巖亞級(jí)的概念,分別將Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖各劃分為2個(gè)亞級(jí),各亞級(jí)對(duì)應(yīng)的指標(biāo)組合情況即為亞級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。4.1.5圍巖物理力學(xué)參數(shù)各級(jí)圍巖的物理力學(xué)參數(shù),是巖體和結(jié)構(gòu)面固有的物理力學(xué)性質(zhì),從量上反映了巖體和結(jié)構(gòu)面的基本屬性。圍巖級(jí)別容重γ/(kN·m-3)彈性抗力系數(shù)k

/(MPa·m-1)變形模量E/GPa泊松比μ內(nèi)摩擦角φ/(°)黏聚力C/MPa計(jì)算摩擦角φ/(°)I>26.51800~2800>33＜0.2＞60＞2.1＞78II1200~180020~330.2~0.2550~601.5~2.170~78III26.5~24.5500~12006~200.25~0.339~500.7~1.560~70IV24.5~55.5200~5001.3~60.3~0.3527~390.2~0.750~60V17~22.5100~200＜1.30.35~0.4520~270.05~0.240~50VI15~17＜100＜10.4~0.5＜20＜0.230~404.1.5圍巖物理力學(xué)參數(shù)巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度序號(hào)兩側(cè)巖體的堅(jiān)硬程度及結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度內(nèi)摩擦角φ/(°)黏聚力C/MPa1堅(jiān)硬巖,結(jié)合好＞37＞0.222堅(jiān)硬~較堅(jiān)硬巖,結(jié)合一般;較軟巖,結(jié)合好37~290.22~0.123堅(jiān)硬~較堅(jiān)硬巖,結(jié)合差;較軟巖~軟巖,結(jié)合一般29~190.12~0.085較堅(jiān)硬~較軟巖,結(jié)合差~結(jié)合很差;軟巖,結(jié)合差;軟質(zhì)巖的泥化面19~130.08~0.056較堅(jiān)硬巖及全部軟質(zhì)巖,結(jié)合很差;軟質(zhì)巖泥化層本＜13＜0.05圍巖壓力的確定4.24.2.1圍巖松動(dòng)壓力的形成變形階段松動(dòng)階段坍塌階段成拱階段作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松動(dòng)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆巖層自重所造成的壓力4.2.2圍巖壓力的計(jì)算方法圍巖壓力值是進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性研究的重要依據(jù),圍巖壓力的確定目前常用列3種方法:（1）直接量測(cè)法（2）經(jīng)驗(yàn)法或工程類比法（3）理論估算法在理論計(jì)算方法中,考慮幾個(gè)主要因素,使其結(jié)果相對(duì)地接近實(shí)際圍巖壓力的情況,是目前隧道工程設(shè)計(jì)中采用較多的方法4.2.2圍巖壓力的計(jì)算方法4.2.2圍巖壓力的計(jì)算方法4.2.3深埋隧道圍巖壓力的確定

隧道寬度B/mB＜55≤B＜1414≤B＜25圍巖壓力增減率i0.20.1考慮施工過(guò)程分導(dǎo)洞開(kāi)挖0.07上下臺(tái)階或一次性開(kāi)挖0.124.2.3深埋隧道圍巖壓力的確定圍巖壓力分部特征圖4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定（2）埋深大于hq，小于等于Hp時(shí)假定土體中形成的破裂面是一條與水平成β角的斜直線,

EFHG巖(土)體下沉,帶動(dòng)兩側(cè)三棱土體(如圖中FDB及ECA)下沉,整個(gè)土體ABDC下沉?xí)r,又要受到未擾動(dòng)巖(土)體的阻力;斜直線AC或BD是假定的破裂面4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定

淺埋隧道換算均布荷載4.2.4淺埋隧道圍巖壓力的確定換算為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載淺埋隧道換算均布荷載

4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定偏壓隧道一般是指承受顯著偏壓荷載(不對(duì)稱壓力)的隧道。偏壓隧道圍巖壓力的計(jì)算應(yīng)按其產(chǎn)生偏壓的原因分別考慮。1）由地形引起偏壓的計(jì)算方法當(dāng)隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離t小于下表時(shí)，一般按偏壓隧道圍巖壓力公式計(jì)算。圍巖級(jí)別地面橫坡1:m示意圖1:11:1.51:21:2.5IV石544土10865.5V181612104.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定傍山淺埋隧道施工時(shí),因支撐或襯砌下沉,以及超挖、回填不實(shí)等原因,引起洞身上部圍巖的下沉及隧道兩側(cè)地表開(kāi)裂,在巖體內(nèi)形成兩個(gè)非對(duì)稱的滑動(dòng)面。假定隧道施工時(shí),洞頂土柱W1發(fā)生下沉,因而帶動(dòng)兩側(cè)三棱體W2及W3下沉,土體沿AD及BC出現(xiàn)破裂面,兩側(cè)三棱體ADE及BCF受到洞頂土柱的推力。反過(guò)來(lái),它作用于土柱DE、FC的摩阻力為T(mén)及T‘,如右圖。4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定

4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定

4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定

4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定1）由地質(zhì)構(gòu)造引起偏壓的驗(yàn)算①必須查明圍巖可能產(chǎn)生偏壓的被割裂或松動(dòng)的范圍大小。②盡量取得控制弱面的強(qiáng)度計(jì)算指標(biāo),如c、φ值等。當(dāng)弱面的c、φ值不能通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)取得時(shí),可結(jié)合弱面的性質(zhì)、充填情況、地下水影響用工程類比法選用。③當(dāng)為塊體運(yùn)動(dòng)時(shí),可近似地按巖塊剛體平衡的方法計(jì)算。當(dāng)一部分為軟層、另一部分為硬層時(shí)可分別取用不同的指標(biāo)計(jì)算。如圖所示,巖體受兩個(gè)軟弱面及一組不利節(jié)理所割切,而形成塊體構(gòu)造偏壓。4.2.5偏壓隧道圍巖壓力的確定當(dāng)巖塊abcd下滑時(shí),在ab面上有一定的阻力,不計(jì)cd面的阻力,這樣作用在襯砌上的偏壓力Qp等于:4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定（3）邊墻回填土石側(cè)壓力4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定①填土坡面向上傾斜：4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定

4.2.6明挖淺埋隧道圍巖壓力的確定③填土坡面水平時(shí)：影響圍巖穩(wěn)定性的因素4.34.3.1地層因素的影響1）巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)巖土體結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)時(shí)間地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物,在地質(zhì)因素的影響中起著主要作用。圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)通常用其破碎程度或完整狀態(tài)來(lái)表示。實(shí)踐指出,在相同巖性的條件下,巖體越破碎,隧道就越易于失穩(wěn)。因此在各種分級(jí)方法中,都把巖體的破碎程度作為分類的基礎(chǔ)指標(biāo)。巖體的完整狀態(tài)或破碎程度有兩個(gè)含義:一是構(gòu)成巖體的巖塊大小;二是這些巖塊的組合形態(tài)。4.3.1地層因素的影響2）巖石的工程性質(zhì)巖石的工程性質(zhì)是多方面的，一般主要指巖石的強(qiáng)度或堅(jiān)固性。在巖體結(jié)構(gòu)狀態(tài)成為控制圍巖穩(wěn)定性的主要因素時(shí)，強(qiáng)調(diào)巖石強(qiáng)度意義是不大的。巖石強(qiáng)度在完整的巖體中是起主要作用的。4.3.1地層因素的影響3）地下水的作用和影響①使巖質(zhì)軟化,強(qiáng)度降低,對(duì)軟巖尤為明顯,對(duì)土體則可促使其液化或流動(dòng)。②在有軟弱結(jié)構(gòu)面的圍巖中,會(huì)沖走充填物或使夾層液化,減少層間摩阻力促使巖塊滑動(dòng)。③在某些圍巖中(如石膏、巖鹽和蒙脫石為主的黏土巖中),遇水后產(chǎn)生膨脹,在未膠結(jié)或弱膠結(jié)的砂巖中可產(chǎn)生流砂和潛蝕。4.3.1地層因素的影響4）圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖體的構(gòu)造和力學(xué)特征是有一定影響的。因此，在圍巖分級(jí)中，如何根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的特征引進(jìn)初應(yīng)力的影響，是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。4.3.2施工因素的影響4）圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)人為因素也是造成隧道喪失穩(wěn)定的重要條件,其中隧道的形狀和尺寸,尤其是跨度影響較為顯著。①隧道的形狀和尺寸，尤其是跨度影響較為顯著。②支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及支護(hù)時(shí)間。③施工方法、隧道埋深。4.3.2施工因素的影響隧道圍巖穩(wěn)定性與圍巖分級(jí)是息息相關(guān)的，隧道穩(wěn)定性的分類對(duì)選擇和確定圍巖的分級(jí)指標(biāo)有直接意義。1隧道洞身、洞門(mén)與洞口構(gòu)造物2洞門(mén)計(jì)算3明洞4隧道防水及排水系統(tǒng)第五章隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造5隧道內(nèi)附屬構(gòu)造物學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容及要求：隧道洞門(mén)與洞口構(gòu)造物,隧道洞身結(jié)構(gòu),隧道洞門(mén)計(jì)算,明洞的構(gòu)造特征,隧道防水及排水系統(tǒng),隧道內(nèi)附屬構(gòu)造物。通過(guò)本章的學(xué)習(xí),應(yīng)理解隧道洞口、洞門(mén)、洞身、附屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特征:熟悉隧道防水及排水系統(tǒng)的構(gòu)造組成及作用;掌握隧道洞門(mén)的計(jì)算方法。重點(diǎn)：隧道洞口、洞門(mén)與洞身的結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型與特征,隧道防水及排水系統(tǒng)的構(gòu)造及設(shè)計(jì)原則,隧道洞門(mén)的計(jì)算方法。難點(diǎn)：隧道洞門(mén)的計(jì)算,隧道防水及排水系統(tǒng)與隧道水文特征的適應(yīng)性。隧道洞身、洞門(mén)與洞口構(gòu)造物5.15.1隧道洞身、洞門(mén)與洞口構(gòu)造物隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造主體構(gòu)造物附屬構(gòu)造物洞身襯砌洞門(mén)構(gòu)造物洞身襯砌的平、縱、橫斷面的形狀由道路隧道的幾何設(shè)計(jì)確定

襯砌斷面的軸線形狀和厚度由襯砌計(jì)算決定

明洞通風(fēng)照明排水、消防、通訊等5.1隧道洞身、洞門(mén)與洞口構(gòu)造物

襯砌結(jié)構(gòu)形式，主要根據(jù)地質(zhì)地形條件，考慮結(jié)構(gòu)受力的合理性、施工方法等因素來(lái)確定。

5.1.1襯砌結(jié)構(gòu)的類型5.1隧道洞身、洞門(mén)與洞口構(gòu)造物5.1.1洞身襯砌及分類(1)直墻襯砌(2)曲墻式襯砌(3)圓形斷面襯砌(4)矩形斷面襯砌(5)偏壓襯砌(6)小凈距隧道襯砌(7)喇叭口隧道襯砌(8)洞身襯砌的組合類型5.1.1洞身襯砌及分類適用條件：垂直圍巖壓力為大、水平圍巖壓力小的情況下；一般適用于Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖，有時(shí)也可用于Ⅳ級(jí)圍巖。（1）直墻式襯砌直墻式襯砌大拱腳薄邊墻襯砌適用條件：通常用在Ⅳ級(jí)以下的圍巖水平壓力較大的情況下（2）曲墻式襯砌5.1.1洞身襯砌及分類（3）圓形斷面襯砌圓形斷面襯砌適用于軟弱圍巖。為了抵御較大的圍巖壓力,公路隧道可以采用圓形或近似圓形斷面的支護(hù)結(jié)構(gòu),因?yàn)樾枰^大的襯砌厚度,所以多半在施工時(shí)進(jìn)行二次襯砌。水底隧道廣泛使用盾構(gòu)法施工,其斷面為全圓形,通常用預(yù)制的圓形節(jié)段于現(xiàn)場(chǎng)拼裝。隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)是開(kāi)挖巖石隧道的一種機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)械,其開(kāi)挖斷面通常為圓形,開(kāi)挖后可以用噴混凝土襯砌、噴錨襯砌或拼裝預(yù)制構(gòu)件襯砌等多種形式。5.1.1洞身襯砌及分類(4)矩形斷面襯砌沉管法、明挖法施工時(shí)，廣泛采用矩形斷面襯砌5.1.1洞身襯砌及分類(5)偏壓襯砌當(dāng)山體地面坡陡于l：2.5，線路外側(cè)山體覆蓋較薄，或于地質(zhì)構(gòu)造造成的偏壓，襯砌為承受這種不對(duì)稱圍巖壓力而采用。5.1.1洞身襯砌及分類(6)小凈距隧道襯砌在洞口地形狹窄、路線布設(shè)困難或?yàn)闇p少洞口占地的短隧道、中隧道或長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道洞口局部地段