【正文】 隧道工程專題讀書報(bào)告 馮昊 20151602011t研究生課程考核試卷（適用于課程論文、提交報(bào)告）科 目： 隧道工程 教 師： 靳曉光 姓 名： 馮 昊 學(xué) 號(hào)： 20151602011t 專 業(yè)： 土木工程 類 別： 學(xué) 術(shù) 上課時(shí)間： 2015年9月至2015年12月 考 生 成 績(jī)：卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī)閱卷評(píng)語(yǔ)： 閱卷教師 (簽名) 重慶大學(xué)研究生院制重慶大學(xué)研究生《 隧道工程學(xué)》課程考核要求注：本試卷格式用于考核方式為“提交報(bào)告”、“課程論文”、“考查”等各類別研究生課程的考核。要有明確的課程考核要求：如課程論文（報(bào)告）題目（范圍）、篇幅（字?jǐn)?shù)）、必須的參考資料、提交時(shí)間等。并提前將課程考核試卷發(fā)給學(xué)生。提交課程論文撰寫格式參考《重慶大學(xué)博士、碩士學(xué)位論文撰寫格式標(biāo)準(zhǔn)》。課程要求：（至少完成以下三項(xiàng)內(nèi)容的一項(xiàng)）（1）根據(jù)隧道工程學(xué)講授內(nèi)容，結(jié)合自己的研究方向，翻譯一篇外文期刊論文（外國(guó)作者），并對(duì)論文進(jìn)行總結(jié)、評(píng)述（包括研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究過(guò)程、優(yōu)點(diǎn)及不足之處等）。（2）根據(jù)隧道工程學(xué)講授內(nèi)容，至少選擇3個(gè)主題進(jìn)行分析評(píng)述（包括研究現(xiàn)狀、研究方向、存在的不足、發(fā)展趨勢(shì)等），完成讀書報(bào)告。（3）結(jié)合一具體隧道工程，進(jìn)行隧道施工過(guò)程的理論分析和數(shù)值模擬（二維、三維及復(fù)雜程度根據(jù)自己的情況確定）分析，完成分析報(bào)告。報(bào)告具體要求：1）頁(yè)數(shù)大于15頁(yè)。2）研究報(bào)告或論文雙面打印3）該試題附在正文前面。請(qǐng)以書面形式于課程結(jié)束一周內(nèi)（最遲本學(xué)期末）交到巖土館307室，同時(shí)把電子版發(fā)到j(luò)xgcqu@。目 錄隧道工程專題讀書報(bào)告 2 0 引 言 2 1 隧道工程巖爆問(wèn)題 3 概述 3 巖爆的研究現(xiàn)狀 3 巖爆機(jī)理 3 巖爆發(fā)生的條件 4 巖爆的分類 6 判定巖爆的依據(jù) 6 發(fā)展趨勢(shì)與待解決的問(wèn)題 7 2 隧道中“水”問(wèn)題的研究 8 概述 8 “水”問(wèn)題研究現(xiàn)狀 8 隧道開(kāi)挖的涌水問(wèn)題 8 結(jié)構(gòu)物防水 10 施工中的排水和止水 12 防水問(wèn)題分析和展望 15 進(jìn)一步提高地下工程設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)水平 15 防水混凝土供料和澆搗質(zhì)量問(wèn)題 16 傳統(tǒng)的施工縫工藝必須革新 16 結(jié)構(gòu)防水宜采用多層防水線 16 地下結(jié)構(gòu)的防腐蝕和防霉 16 3 隧道圍巖分級(jí) 18 概述 18 隧道圍巖分級(jí)研究現(xiàn)狀 18 隧道圍巖分級(jí)方法 18 圍巖分級(jí)中的問(wèn)題 21 22 動(dòng)態(tài)化 22 定量化 22 智能化 23 信息化 23 參考文獻(xiàn) 24 隧道工程專題讀書報(bào)告0 引 言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)發(fā)展和人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，中國(guó)的交通運(yùn)輸及工程建設(shè)規(guī)模與數(shù)量在總體上呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隧道作為地下通道的工程建筑物，具有其它某些工程無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此在數(shù)量上和建設(shè)規(guī)模上迅速上升。隧道作為交通運(yùn)輸線路上的工程結(jié)構(gòu)物，具有重大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。特別是在山嶺地區(qū)可克服地形和高程障礙，改善線形，縮短里程，節(jié)省時(shí)間和減少對(duì)植被的破壞；在城市中則可減少地面用地，對(duì)疏導(dǎo)交通起到積極的作用。由此可見(jiàn)，隧道建設(shè)對(duì)于交通的發(fā)展起著積極的促進(jìn)作用。本學(xué)期中，在靳曉光教授的隧道工程課程中，我們系統(tǒng)且詳細(xì)的了解了隧道在勘察—設(shè)計(jì)—到施工中所面臨的一系列問(wèn)題，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了：圍巖的分級(jí)，隧道施工中的地下水問(wèn)題，隧道圍巖的巖爆問(wèn)題以及隧道支護(hù)中錨桿原理和選擇等問(wèn)題?，F(xiàn)結(jié)合課程內(nèi)容，在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，將本學(xué)期所學(xué)隧道工程的重點(diǎn)問(wèn)題做出如下報(bào)告。1 隧道工程巖爆問(wèn)題 概述 巖爆是高地應(yīng)力條件下隧道等地下工程洞室開(kāi)挖過(guò)程中,因開(kāi)挖卸荷引起洞室周邊圍巖產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力分異作用,儲(chǔ)存于硬脆性圍巖中的彈性應(yīng)變能突然釋放且產(chǎn)生爆裂脫落、剝離、彈射甚至拋擲性等破壞現(xiàn)象的一種常見(jiàn)動(dòng)力失穩(wěn)施工地質(zhì)災(zāi)害。世界上最早的一次巖爆于1738年發(fā)生在英國(guó)的錫礦。我國(guó)最早有記錄的礦山巖爆于1933年發(fā)生在撫順勝利煤礦。據(jù)32個(gè)重點(diǎn)煤礦的不完全統(tǒng)計(jì)，1949—1985年，我國(guó)至少曾經(jīng)發(fā)生過(guò)1842起巖爆和煤爆。巖爆地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象直接威脅著施工人員、設(shè)備的安全，影響工程進(jìn)度，增加工程投資，已成為世界性的地下工程難題之一。巖爆這一現(xiàn)象自1978年首次提出至今,世界上許多國(guó)家對(duì)其給予了足夠的研究和重視,但迄今為止對(duì)巖爆的定義仍未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。概括起來(lái),對(duì)巖爆的定義持兩種觀點(diǎn):一種以挪威專家B. F. Russense為代表,認(rèn)為只要巖石中有聲響,產(chǎn)生片幫、爆裂、剝落甚至彈射等現(xiàn)象,有新鮮破裂面產(chǎn)生即為巖爆。另一種以中國(guó)學(xué)者譚以安為代表,認(rèn)為只有產(chǎn)生彈射、拋擲性破壞者才能稱為巖爆,而將無(wú)動(dòng)力彈射現(xiàn)象的破裂歸屬于靜態(tài)下的脆性破壞。 巖爆的研究現(xiàn)狀 巖爆機(jī)理巖爆其本質(zhì)上是洞室圍巖劇烈破壞的體現(xiàn),其發(fā)生機(jī)理可以簡(jiǎn)述為:初始應(yīng)力場(chǎng)使硬質(zhì)脆性巖體儲(chǔ)聚的彈性應(yīng)變能因開(kāi)挖卸荷而突然釋放,導(dǎo)致圍巖應(yīng)力在局部集中,首先克服巖體的黏聚力和內(nèi)摩擦力而產(chǎn)生張剪脆性破壞,并伴隨聲響和震動(dòng),消耗部分彈性應(yīng)變能,同時(shí)將剩余的能量轉(zhuǎn)化為巖塊的動(dòng)能,使圍巖急劇向動(dòng)態(tài)失穩(wěn)發(fā)展,造成巖片脫離母體,向臨空方向猛烈拋擲彈(散)射。從巖爆的形成機(jī)理可知,高地應(yīng)力及圍巖二次應(yīng)力集中是形成巖爆的基本條件,開(kāi)挖洞室時(shí),必將擾動(dòng)原巖的初始應(yīng)力狀態(tài),破壞洞周圍巖的初始應(yīng)力平衡,從而導(dǎo)致應(yīng)力重分布,正是二次應(yīng)力的高度集中,常使圍巖應(yīng)力超過(guò)巖爆的臨界應(yīng)力,從而產(chǎn)生巖爆。但是,許多的工程實(shí)例證明圍巖應(yīng)力的高度集中不一定就會(huì)產(chǎn)生巖爆,同時(shí)還需要在巖性、巖石強(qiáng)度、儲(chǔ)能條件等方面達(dá)到相應(yīng)要求,因此巖爆的產(chǎn)生是受多因素綜合影響的。 徐林生等指出：巖爆是高地應(yīng)力條件下隧道開(kāi)挖后來(lái)不及作初期支護(hù)以及加固強(qiáng)度不夠的情況下所發(fā)生的圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象，一般二次襯砌完成后，較少再有巖爆現(xiàn)象發(fā)生。巖爆就其破壞機(jī)制而言，是一種開(kāi)挖卸荷條件下高地應(yīng)力區(qū)地下硐室?guī)r體自身積蓄的大量彈性應(yīng)變能突然猛烈釋放所造成的拉張脆性或張剪脆性并存的急劇破裂或爆裂破壞災(zāi)害現(xiàn)象 一般情況下，未開(kāi)挖的地下巖體為三向應(yīng)力狀態(tài)，隨著洞室及巷道的開(kāi)挖，巷道兩側(cè)表面圍巖為單向壓縮狀態(tài)，巷道表面頂板圍巖處于單向拉伸狀態(tài)，深部為三向應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)三向應(yīng)力狀態(tài)的巖體因開(kāi)挖而成為單向壓縮或雙向壓縮狀態(tài)過(guò)程時(shí)，可能發(fā)生巖爆，圖1給出了巖爆應(yīng)力演化模型。圖1 巖爆應(yīng)力演化模型 譚以安指出，在巖爆漸進(jìn)破壞過(guò)程之中，巖爆的破壞過(guò)程氛圍三個(gè)階段：。這三個(gè)階段所構(gòu)成的漸進(jìn)破壞過(guò)程都是很短促的。三個(gè)階段在時(shí)序及空間關(guān)系上是由洞壁向里依次重復(fù)重迭發(fā)生。 巖爆發(fā)生的條件（1）巖爆發(fā)生的地應(yīng)力條件地下工程實(shí)踐中,可能是構(gòu)造應(yīng)力造成的,也可能是洞室埋藏深度較大所致。因而實(shí)錄巖爆現(xiàn)象可以發(fā)生在淺部,巖爆均發(fā)生在臨界深度410m以上的洞段。,巖爆區(qū)埋深為260~600m。而秦嶺隧道則在埋深約70m處就有較為嚴(yán)重的巖爆現(xiàn)象發(fā)生(注:).因此,巖爆發(fā)生部位主要集中在與巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)中最大主應(yīng)力σ1相垂直的洞室主應(yīng)力作用面上、下角隅處附近。（2）巖體結(jié)構(gòu)及其性能條件(JTJ02690)中的圍巖分類,巖爆主要發(fā)生在Ⅳ、Ⅴ類圍巖中,它不發(fā)生在非常完整的圍巖中,也不發(fā)生在節(jié)理裂隙很發(fā)育的Ⅱ、Ⅲ類圍巖中,發(fā)生巖爆的巖石通常為高彈性儲(chǔ)能的硬脆性巖漿巖(如花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等)和灰?guī)r、白云巖、砂巖等沉積巖以及混合花崗巖、花崗片麻巖、片麻巖、石英巖、大理巖等變質(zhì)巖。（3）地質(zhì)構(gòu)造條件 地下工程中巖爆的發(fā)生也與地質(zhì)構(gòu)造條件關(guān)系較為密切,這些巖爆總體上可以劃分為以下三種類型:第一種類型的巖爆主要發(fā)生在最大主應(yīng)力近于水平的高地應(yīng)力區(qū)和地殼中構(gòu)造應(yīng)力較為集中的部位(如褶皺翼部等),在水平構(gòu)造應(yīng)力長(zhǎng)期作用下,巖體內(nèi)儲(chǔ)存了足以導(dǎo)致巖爆的彈性應(yīng)變能。第二種類型的巖爆是由于斷層錯(cuò)動(dòng)所引起的,當(dāng)開(kāi)挖靠近斷層,特別是從斷層底下通過(guò)時(shí),地下工程開(kāi)挖使作用于斷層面上的正應(yīng)力減小,從而使沿?cái)鄬用娴哪Σ磷枇档?引起斷層局部突然重新活動(dòng),進(jìn)而形成巖爆。這類巖爆一般多發(fā)生在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)埋深較大的地下工程中,破壞性很大。第三類巖爆主要發(fā)生在距斷裂構(gòu)造(帶)一定距離范圍的局部構(gòu)造應(yīng)力增高區(qū)洞段,它是由于斷裂構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致局部巖體發(fā)生松弛現(xiàn)象,從而造成了局部應(yīng)力降低帶,其應(yīng)力則向斷裂構(gòu)造(帶)兩側(cè)一定范圍的圍巖中轉(zhuǎn)移,從而造成了引發(fā)該類巖爆活動(dòng)的局