【文章內(nèi)容簡介】 巖原有的平衡，產(chǎn)生了變形和應(yīng)力重新分布。但是這種變化發(fā)展不 是無限的，它總是為了達到新的平衡而處在一種新的應(yīng)力狀態(tài)中。圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法： 1．直接量測法2．經(jīng)驗法或工程類比法 3．理論估算法（一）深埋隧道圍巖壓力的確定（二）淺埋隧道圍巖壓力的計算（三）圍巖應(yīng)力的現(xiàn)場量測 影響圍巖穩(wěn)定性的因素隧道圍巖分級的是對隧道開挖后，圍巖穩(wěn)定程度的分級和評價。構(gòu)成圍巖分級的前提是大量的隧道工程實踐，在歸納、統(tǒng)計分析類似地質(zhì)條件的基礎(chǔ)，通過定量和定性確定影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素，就得到隧道圍巖的分級。因此，圍巖分級的因素，也就是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素。思考題1．圍巖的初始應(yīng)力場的基本概念，如何評價初始應(yīng)力場？ 2．圍巖完整性包括什么內(nèi)容？在圍巖分級中的作用？3．決定隧道圍巖穩(wěn)定性的因素有哪些？如何認識這些因素的影響？ 4．為什么要進行圍巖分級和怎樣進行圍巖分級？ 5．隧道各階段圍巖分級考慮的因素有哪些不同？第6章 隧道結(jié)構(gòu)計算 概 述 引言局部變形理論是以溫克爾（）假定為基礎(chǔ)的。它認為應(yīng)力（si）和變形（di）之間呈直線關(guān)系，即si=kdi，k為圍巖彈性抗力系數(shù)。這一假定，相當于認為圍巖是一組各自獨立的彈簧，每個彈簧表示一個小巖柱。雖然實際的彈性體變形是互相影響的，施加于一點的荷載會引起整個彈性體表面的變形，即共同變形。但溫克爾假定能反映襯砌的應(yīng)力與變形的主要因素，且計算簡便實用，可以滿足工程設(shè)計的需要。共同變形理論把圍巖視為彈性半無限體，考慮相鄰質(zhì)點之間變形的相互影響。它用縱向變形系數(shù)E和橫向變形系數(shù)m表示地層特征，并考慮粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角j的影響。但這種方法所需圍巖物理力學(xué)參數(shù)較多，而且計算頗為繁雜，計算模型也有嚴重缺陷，另外還假定施工過程中對圍巖不產(chǎn)生擾動等，更是與實際情況不符。因而，我國很少采用。 隧道結(jié)構(gòu)體系的計算模型國際隧道協(xié)會(ITA)在1987年成立了隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計模型研究組，收集和匯總了各會員國目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。經(jīng)過總結(jié)，國際隧道協(xié)會認為，目前采用的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計方法可以歸納為以下4種設(shè)計模型：（1）以參照過去隧道工程實踐經(jīng)驗進行工程類比為主的經(jīng)驗設(shè)計法；（2）以現(xiàn)場量測和實驗室試驗為主的實用設(shè)計方法。例如，以洞周位移量測值為根據(jù)的收斂約束法；（3）作用與反作用模型，即荷載—結(jié)構(gòu)模型。例如，彈性地基圓環(huán)計算和彈性地基框架計算等計算法；（4）連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法。數(shù)值計算法目前主要是有限單元法。從各國的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐看，目前，在設(shè)計隧道的結(jié)構(gòu)體系時，主要采用兩類計算模型，一類是以支護結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載同時考慮其對支護結(jié)構(gòu)的變形約束作用的模型。另一類則相反，視圍巖為承載主體，支護結(jié)構(gòu)則為約束圍巖變形的模型。 隧道襯砌上的荷載類型及其組合圍巖壓力與結(jié)構(gòu)自重力是隧道結(jié)構(gòu)計算的基本荷載。明洞及明挖法施工的隧道，填土壓力與結(jié)構(gòu)自重力是結(jié)構(gòu)的主要荷載?！豆匪淼涝O(shè)計規(guī)范》（JTJ02690）中在對隧道結(jié)構(gòu)進行計算時，按其可能出現(xiàn)的最不利組合考慮。其他各種荷載除公路車輛荷載之外，在結(jié)構(gòu)計算時考慮的機率很小，有的也很難準確的表達與定量，表中所列荷載不論機率大小，力求其全，是為了體現(xiàn)荷載體系的完整，也是為了在結(jié)構(gòu)計算時荷載組合的安全系數(shù)取值，并與《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》（JBJ385）的取值保持一致。同時又本著公路隧道荷載分類向公路荷載分類方法靠的原則，在形式上與《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTJ 021—89）保持一致，在取用荷載組合安全系數(shù)時又能與鐵路隧道荷載分類相對應(yīng)。 正則方程建立如下正則方程式： X1d11+X2d12+D1p+ba=0（）X1d21+X2d22+D2p+fba+ua=0式中：dik是單位變位，即在基本結(jié)構(gòu)上，因Xk=1作用時，在Xi方向上所產(chǎn)生的變位；Dip為荷載變位，即基本結(jié)構(gòu)因外荷載作用，在Xi方向的變位；f為拱圈的矢高；ba,ua拱腳截面的最終轉(zhuǎn)角和水平位移。由結(jié)構(gòu)力學(xué)求變位的方法（軸向力與剪力影響忽略不計）知道：dik=0MiMpMiMk242。EJds（）Dip=242。EJds式中：Mi是基本結(jié)構(gòu)在Xi=1作用下所產(chǎn)生的彎矩；Mk是基本結(jié)構(gòu)在Xk=1作用0下所產(chǎn)生的彎短；Mp是基本結(jié)構(gòu)在外荷載作用下所產(chǎn)生的彎知，EJ是結(jié)構(gòu)的剛度。在進行具體計算時，由于結(jié)構(gòu)對稱、荷載對稱，只需計算半個棋圈。在很多情況下，襯砌厚度是改變的，給積分帶來不便，這時可將拱圈分成偶數(shù)段，用拋物線近似積分法代替，式（）可以改寫為：dik187。MiMkDS（）229。EJ0MiMpDS Dip187。229。EEJ利用式（），求得下列變位：d11187。DS229。EJd12187。d22D1pDSy229。J()EDSy2187。229。JEMpDS187。229。EJE0 D2pyMpDS187。229。EJE0式中：DS是半供弧長n等分后的每段弧長。計算表明，當拱厚d＜l／10（l為拱的跨度）時，曲率和剪力的影響可以略去。當矢跨比f/l1/3時，軸向力影響可以略去。第7章 錨噴支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工 概述噴射混凝土是利用高壓空氣將摻有速凝劑的混凝土混合料通過混凝土噴射機與高壓水混合噴射到巖面上迅速凝結(jié)而成的，錨噴支護是噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等結(jié)構(gòu)組合起來的支護形式，可以根據(jù)不同圍巖的穩(wěn)定狀況，采用錨噴支護中的一種或幾種結(jié)構(gòu)的組合。錨桿類型（1）全長粘結(jié)型（2）端頭錨固型（3）摩擦型（4）預(yù)應(yīng)力型錨桿的力學(xué)作用錨桿對圍巖所起的力學(xué)效應(yīng)主要有以下作用：（1）吊懸作用：將不穩(wěn)定巖層懸吊在堅固巖層上，阻止圍巖移動滑落。（2）減跨作用：在隧道頂板巖層中大入錨桿，相當于在頂板上增加了支點，使隧道跨度減小，從而使頂板巖體應(yīng)力減小。（3）組合作用：在巖層中大入錨桿，將若干薄弱巖層錨固在一起，類似將疊合的板梁變成組合梁，提高巖層的承載力。（4）擠壓加固作用（整體加固作用）：預(yù)應(yīng)力錨桿群錨入圍巖后，其兩端附近巖體形成圓錐形壓縮區(qū)，按照一定間距排列的錨桿在預(yù)應(yīng)力作用下構(gòu)成一個均勻的壓縮帶，即承載環(huán)。壓縮帶中的巖體處于三向應(yīng)力狀態(tài)，顯著提高圍巖強度。錨桿的設(shè)計與計算（1）錨桿長度的確定：錨桿總長度L=L1+L2+L3（2）錨桿間距的確定：若等間距布置，每根錨桿所負擔(dān)的巖體重量即為所受荷載。Pi=kgL2b163。b163。d22pd24RgpRg kgL2其中，g是巖體容重；b錨桿間距，一般L12b；k安全系數(shù)，2~3。（3）支護塊狀圍巖：圍巖塌落總是從危石開始，可能形成連鎖反應(yīng)。利用正弦定理：sin(xj1)sinj1NQG；N===G；Q=Gsin(xj1)sinj1sinxsinxsinx 由此可確定錨桿直徑：d179。2kN（）pRg砂漿錨桿的承載力：Ps=pDL1(cs+sttanjs)（4）加固裂隙圍巖：若在隧道頂部出現(xiàn)裂隙，為防止進一步擴展危及頂部巖體穩(wěn)定，可采用預(yù)應(yīng)力錨桿加固。噴射混凝土結(jié)構(gòu)通過局部穩(wěn)定圍巖和整體穩(wěn)定圍巖起支護作用。局部穩(wěn)定原理整體穩(wěn)定原理三、錨噴聯(lián)合支護錨噴聯(lián)合支護修建隧道的基本概念錨桿是深層加固圍巖，噴射混凝土是表層及局部加固圍巖（1）圍巖是隧道穩(wěn)定的基本部分，盡量維護圍巖體的強度特性（2）保證初期支護具有柔性，并與圍巖密貼（3）設(shè)計和施工中要正確估計圍巖特性及其隨時間的變化支護與圍巖共同作用的力學(xué)原理（1）錨噴支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的力學(xué)原理共同作用的彈塑性理論（2）彈塑性理論的基本概念 基于材料試驗彈塑性曲線（3）均質(zhì)圍巖中圓形隧道的彈性解（4）均質(zhì)圍巖中圓形隧道的塑性解（5）彈性區(qū)與塑性區(qū)邊界上的連續(xù)條件（6）塑性區(qū)半徑與支護抗力的關(guān)系（7）由洞周位移計算圍巖壓力錨噴支護結(jié)構(gòu)承載力計算隧道圍巖位移量的容許值二次襯砌支護時間選擇原則（1）各測試項目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定；（2）已產(chǎn)生的各項位移已達預(yù)計總位移量的80%~90%；（3）~，或拱頂下沉速率小于~采取各種措施確保圍巖不出現(xiàn)有害松動（1）采用控制爆破技術(shù)：減少對圍巖的擾動強度（2）減少對圍巖的擾動次數(shù)：盡可能采用全斷面一次開挖（3）初期支護及時快速：及時是抑制圍巖變形的有害發(fā)展（4）合理利用開挖面空間效應(yīng)抑制圍巖變形：什么是開挖面空間效應(yīng)？由于開挖面的約束開挖面附近不能釋放全部位移。如果在空間效應(yīng)范圍內(nèi)支護就可以圍巖有害變形。（5）盡量減少其他外界因素（水、潮）對圍巖的影響：對有地下水的裂隙巖體，要防止大的滲透壓力。使圍巖變形適度發(fā)展，最大限度發(fā)揮圍巖自承能力（1）初期支護采用分次施作的方法；（2）調(diào)節(jié)支護封底時間，控制圍巖變形；（3）適當延遲支護時間，控制圍巖變形；保證錨噴支護與圍巖形成共同體（1）施工方法和施工措施上保證；（2）列入施工質(zhì)量檢測項目；選擇合理支護類型和參數(shù)，并充分發(fā)揮其功效（1）綜合考慮各種因素確定支護類型；（2）合理選擇錨桿類型和參數(shù)，在圍巖中有效形成承載圈（3）合理選擇噴層厚度，充分發(fā)揮噴層與圍巖自身承載力合理安排施工程序依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工第8章 隧道通風(fēng) 概述隧道內(nèi)污染的形成改善隧道內(nèi)污染的途徑（1）消除污染源改造汽車（2）濾毒濾煙設(shè)備，還原被污染空氣（3）將污染空氣稀釋到容許濃度值以下（4）突發(fā)事件應(yīng)急措施研究、隧道結(jié)構(gòu)研究、路面結(jié)構(gòu)研究隧道通風(fēng)設(shè)計要考慮的主要問題（1）空氣中有害物質(zhì)的容許濃度：人的忍受程度、行車安全視距（2）需風(fēng)量計算問題：考慮交通量、排放量（3）通風(fēng)方式及通風(fēng)設(shè)備選擇：經(jīng)濟性和耐久性 空氣中有害物質(zhì)容許濃度確定隧道內(nèi)污染空氣中有害物的設(shè)計濃度需要研究的問題CO2設(shè)計濃度 需風(fēng)量計算按稀釋CO2濃度計算新風(fēng)量按稀釋煙霧濃度計算新風(fēng)量煙霧排放量是以柴油車作為計算依據(jù)，當交通流組成柴油車比例大到某一限度以后，煙霧危害超過CO危害，因此，根據(jù)煙霧排放量計算所需通風(fēng)量成為重要問題。（1）煙霧排放量計算煙霧排放量按下式計算：nD1QVI=qVIfa(VI)fdfh(VI)fIV(VI)229。(Nmfm(VI))（）180。106m=13其中：QVI是隧道全長煙霧排放量（m/s）；qVI為煙霧基準排放量(m3/輛km)，(m3/輛km)；對高速公路、對二、三、~；fa(VI)為考慮煙霧的車況系數(shù)，fh(VI)是考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，； fIV(VI)為考慮煙霧的縱坡車速系數(shù)，； fm(VI)是考慮煙霧的車型系數(shù)，； nD是柴油車車型類別系數(shù)；（2）稀釋煙霧到容許濃度所需的新風(fēng)量計算 所需新鮮風(fēng)量按下式計算：Qreq(VI)=QVI（）KQreq(VI)為隧道全長稀釋煙霧的需風(fēng)量（m3/s）；K為煙霧設(shè)計濃度（m1）。第9章 隧道照明 概述隧道照明的目的：把必要的視覺信息傳遞給司機，保證行車安全。人對光強變化的視覺問題我國隧道照明狀況 隧道照明基礎(chǔ)光的度量司機的視覺影響視覺的主要因素 道路照明質(zhì)量 隧道亮度曲線 隧道照明設(shè)計思考與練習(xí)汽車進入并通過隧道過程中，司機的視覺會出現(xiàn)哪些效應(yīng)？ 2．說明以下常用照明術(shù)語的定義、單位：（1）光通量（2）光強（3）照度（4）光出射度（5）亮度說明材料反射系數(shù)、透射系數(shù)和吸收系數(shù)的含義，并說明它們之間的關(guān)系。簡單說明光的幾種反射狀態(tài)。什么是明視覺、暗視覺和中介視覺？ 明適應(yīng)和暗適應(yīng)有何區(qū)別？6．常用照明電光源分幾類？各類的常見光源有哪些？7．低壓鈉燈和高壓鈉燈各有哪些優(yōu)點？隧道照明中常用在哪些場合？8．照明器配光曲線的用途是什么？不對稱的照明器光強在空間的分布如何表示？9．什么是等光強曲線？10．什么是照明器的保護角？第10章 隧道施工 概述隧道施工的特點（1）全部為隱蔽工程，地質(zhì)和水文十分重要；（2）隧道結(jié)構(gòu)為一扁平結(jié)構(gòu)物，施工工作面少，工期長；（3）施工環(huán)境差，應(yīng)采取有效措施加以改善；（4）工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響；隧道施工應(yīng)遵循的基本精神少擾動，早噴錨，勤量測，緊封閉隧道施工方法及其選擇（1）隧道施工方法l 礦山法：傳統(tǒng)方法、新奧法（鉆暴法）l 掘進機法：TBM法、盾構(gòu)法l 明挖法：淺埋隧道，先開挖，做隧道結(jié)構(gòu)后填土的方法；l 沉管法： l 頂管法（2）施工方法選擇需要考慮的因素l 工程的重要性 l 地質(zhì)和水文條件 l 施工技術(shù)和設(shè)備條件 l 投資效益 l 施工安全狀況l 環(huán)境污染及地面沉降要求等隧道施工技術(shù)的發(fā)展（1）加強施工中地質(zhì)勘探工作（2）加快隧道施工機械化（3）加強隧道施工新技術(shù)研究（4）加強隧道施工現(xiàn)代化管理 新奧法施工全斷面開挖方法：按隧道設(shè)計輪廓線一次爆破成型的施工方法臺階法分部開挖法（1）臺階分部開挖（2）單側(cè)壁導(dǎo)坑法（3）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工中可能出現(xiàn)的問題及對策思考與練習(xí)? 、臺階法、分部開挖法的優(yōu)缺點及適用條件？、錨桿、鋼支撐各自所起的作用。、下導(dǎo)坑先拱后墻法各自的優(yōu)缺點及適用條件？ 。？試述其原理。，第二篇：隧道工程隧道工程實習(xí)報告一、實習(xí)目的通過施工現(xiàn)場操作和參觀，了解隧道工程結(jié)構(gòu)和施工的基本工序和施工方法。通過現(xiàn)場操作和學(xué)習(xí)，掌握監(jiān)控量測的基本內(nèi)容和監(jiān)測方法，以及基本數(shù)據(jù)的處理和分析。加深對隧道工程結(jié)構(gòu)的進一步認知。二、實習(xí)時間2011年7月11日~7月14