【正文】 法規(guī)范化的聯(lián)系較緊密外，其他國標(biāo)和部標(biāo)中，圍巖分級方法與隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、施工方法規(guī)范化的聯(lián)系并不緊密。公路隧道圍巖分級還需要開展：1）圍巖亞級分級方法； 2）與之匹配的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。圍巖荷載理論：隧道的開挖打破了巖體內(nèi)原有的應(yīng)力平衡，隨著隧道掘進(jìn)面向前推進(jìn)，隧道圍巖的破壞因隧道開挖卸荷而產(chǎn)生的圍巖應(yīng)力重分布及巖體的應(yīng)變軟化而漸進(jìn)出現(xiàn)。國外開展的圍巖荷載理論研究起步很早、理論成果很多，建立了經(jīng)驗公式法、理論計算法、現(xiàn)場量測法、模型實驗法和反分析預(yù)測法等等，比較著名的有：普氏理論、太沙基理論、卡柯（Caquot）公式、芬納（Fenner）公式、修正的芬納（Fenner）公式、卡斯特納（Castner）公式等等。我國學(xué)者也開展了相關(guān)研究，但是當(dāng)前我國隧道圍巖理論研究明顯滯后于工程建設(shè)發(fā)展的需要，對隧道圍巖在開挖應(yīng)力狀態(tài)下的漸進(jìn)性破壞規(guī)律和圍巖壓力演化趨勢研究的不完善性，導(dǎo)致現(xiàn)有理論體系不能全面反映隧道在開挖過程中圍巖級別的劣化過程、圍巖穩(wěn)定性演化趨勢以及圍巖壓力變化規(guī)律。如何深入認(rèn)識圍巖破壞機理，指導(dǎo)工程開挖安全、支護(hù)優(yōu)化的順利實現(xiàn)，已受到理論界和工程界日益廣泛的重視。（3）檢測評估、維修加固與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)方面我國西部交通科技項目同時資助了隧道病害檢測評估、維修加固與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)的研究，包括公路隧道健康診斷的應(yīng)用技術(shù)研究、公路隧道建設(shè)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究、重慶地區(qū)高速公路隧道結(jié)構(gòu)安全與健康狀態(tài)標(biāo)識系統(tǒng)研究這三個課題。相關(guān)課題對隧道運營檢查、隧道病害檢測、評估、結(jié)構(gòu)安全評定等領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究，取得了一批研究成果，并在工程實踐中加以推廣應(yīng)用。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國公路在病害檢測、評估方法、隧道檢測分析與承載能力評定方法、儀器設(shè)備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂等方面尚存在一定差距。在隧道養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)方面，國外發(fā)達(dá)國家公路隧道大多修建的較早，因此對隧道后期養(yǎng)護(hù)管理的問題也較早得到其公路建設(shè)和管理部門的高度重視，許多國家的各級建設(shè)管理部門根據(jù)本地區(qū)或部門的特點，在開展大量應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，投入財力物力建立了較為系統(tǒng)的隧道養(yǎng)護(hù)管理公司、系統(tǒng)和相關(guān)規(guī)范指南。形成制度，建立了相應(yīng)嚴(yán)格的章程。由于我國目前還處在大建設(shè)時期，公路隧道的養(yǎng)護(hù)管理問題還沒有得到應(yīng)有的重視，開展的相關(guān)研究較少。建議加強隧道養(yǎng)護(hù)管理制度和細(xì)則、隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)、隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)平臺、隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)機械設(shè)備開發(fā)等方向加強研究。此外，我國公路隧道運營時間較短，運營管理和養(yǎng)護(hù)管理體制和制度也不夠成熟，目前隧道養(yǎng)護(hù)、管理制度也值得規(guī)范，建議同時加強相關(guān)軟科學(xué)項目的研究。隧道病害檢測方面，國際上快速無損檢測技術(shù)已成為隧道檢測的發(fā)展方向。當(dāng)前常規(guī)的隧道襯砌及圍巖病害無損檢測技術(shù)存在誤差大、效率低的特點，為提高公路隧道病害檢測的準(zhǔn)確性和效率，國外發(fā)展了一批最新的無損快速檢測技術(shù)，例如：激光照相（攝像）、紅外攝像、聲發(fā)射、3DCT等新技術(shù)。我國目前還主要采用目視觀察、常規(guī)測量儀器和效率較低的地質(zhì)雷達(dá)等，建議加強對數(shù)字照相、聲發(fā)射、3DCT等快速檢測儀器設(shè)備的設(shè)計、開發(fā)工作，以提高公路隧道定期及專項病害檢測的精度和可靠性。在隧道長期監(jiān)測方面，國外發(fā)達(dá)國家公路隧道大多修建的較早，因此對隧道安全、健康長期監(jiān)測的問題也較早得到其公路建設(shè)和管理部門的高度重視，在許多國家，各級建設(shè)管理部門根據(jù)本地區(qū)或部門的特點，在開展大量應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，投入財力物力對重大隧道工程設(shè)立了長期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，已形成制度，建立了相應(yīng)嚴(yán)格的章程。我國在公路隧道中建立長期監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究才剛剛起步，建議加強相關(guān)研究工作。隧道病害評估方面，臺灣學(xué)者已將建筑結(jié)構(gòu)安全性和可靠性評估方法應(yīng)用于鐵路隧道健全度的判定，并建立了鐵路隧道病害診斷專家系統(tǒng)。日本也已開發(fā)出隧道檢查和診斷專家系統(tǒng)（TIMES1）。西部課題開展的對隧道健康狀況檢測評估和長期監(jiān)測的研究成果還在應(yīng)用檢驗階段，沒有形成一套成熟的成套檢測評估技術(shù)，建議加強病害評估成套技術(shù)的研究和研究成果的推廣和應(yīng)用。隧道病害處治加固、改擴建技術(shù)方面，目前國內(nèi)外已經(jīng)有不少隧道進(jìn)行了病害處治加固、改擴建工作，積累經(jīng)驗的同時也接受了不少教訓(xùn)。目前隧道工程的處治加固、改擴建工程的施工原則、工藝工法、機械設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容都需要開展深入的研究?？傊覈m然已經(jīng)在公路隧道檢測評定與養(yǎng)護(hù)維修加固技術(shù)領(lǐng)域開展了一些研究，取得了一批研究成果，并在工程實踐中加以推廣應(yīng)用，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國在基礎(chǔ)理論研究、隧道檢測分析與承載能力評定軟件、儀器設(shè)備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂等方面尚存在較大差距。信息化數(shù)字化技術(shù)：由于隧道及地下空間地質(zhì)環(huán)境的隱蔽性與復(fù)雜多變性、施工過程中災(zāi)害事故的突發(fā)性以及對環(huán)境影響的控制難度很大。隧道及地下工程的建設(shè)，特別是重大工程建設(shè)，其數(shù)字化問題顯得更為重要和迫切。近年來，國外在隧道及地下工程數(shù)字化領(lǐng)域開展了一系列的研究工作，許多研究被列為政府資助計劃項目。弗吉尼亞理工大學(xué)自2003 年開展了AMADEUS（adaptive realtime geologic mapping，analysis and design of underground space）研究計劃，其最終目標(biāo)是：利用信息技術(shù)，為巖體地下工程的地質(zhì)描述、分析、設(shè)計與施工建立自適應(yīng)實時更新系統(tǒng)。歐盟開展了一項研究計劃，即TUNCONSTRUCT(technology innovation in underground construction)，由來自11 個國家的成員組成。該項目的一個重要組成部分就是開發(fā)集規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和運營維護(hù)于一體的地下工程信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)對地下工程（特別是隧道工程）的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并將數(shù)據(jù)提供給工程建設(shè)和管理的各個參與方。英國劍橋大學(xué)和帝國理工大學(xué)2005 年聯(lián)合開展研究，為各種城市基礎(chǔ)設(shè)施（主要針對隧道與供水系統(tǒng)等）開發(fā)出無線傳感網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)對這些基礎(chǔ)設(shè)施的長期監(jiān)測。此外，韓國學(xué)者M(jìn). Sagong 等采用PDA（personal digital assistant）和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)建立隧道掌子面的數(shù)字化描述系統(tǒng)。C. Yoo 等基于地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 開發(fā)了一個隧道風(fēng)險管理系統(tǒng)，用于在隧道施工過程中對周圍環(huán)境的影響進(jìn)行風(fēng)險評估，并予以指導(dǎo)設(shè)計。國內(nèi)科技人員在隧道及地下工程數(shù)字化領(lǐng)域也開展了一些研究。朱合華最早提出了數(shù)字地層的概念。吳立新等提出了建立數(shù)字礦山的構(gòu)想。周翠英等結(jié)合重大工程，提出建立地下空間信息系統(tǒng)。李曉軍等給出了一個地下工程數(shù)字化的定義。西部課題也開展了“公路隧道建設(shè)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究”，為解決公路隧道建設(shè)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究，實現(xiàn)基于全壽命周期的公路隧道數(shù)字化技術(shù)做出了貢獻(xiàn)。總的來說，自從數(shù)字地球的概念誕生以來，隧道地下工程數(shù)字化技術(shù)的研究與應(yīng)用大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段以提出概念為主，如數(shù)字地層、數(shù)字礦山、三維地層信息管理系統(tǒng)等概念，相關(guān)的研究剛剛開始起步。第二階段是研究的深入階段，這一階段，研究人員大多從各自的專業(yè)應(yīng)用角度出發(fā)來對數(shù)字化進(jìn)行理解和解釋，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，因而研究成果雖然較多卻系統(tǒng)性不強，難以在實際工程中得到采用，缺乏一個完整的數(shù)字化理論框架體系指導(dǎo)。第三階段是地下工程數(shù)字化理論和框架體系逐漸發(fā)展和工程界的日益重視階段，這一階段由于工程界對數(shù)字化概念的逐漸接受和實際應(yīng)用需求，推動了相關(guān)理論和框架體系的不斷深入和發(fā)展。目前國內(nèi)還主要處于第一、二階段。（4）隧道防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)方面國外對隧道的防災(zāi)減災(zāi)非常重視。國內(nèi)在隧道建設(shè)過程中也遭遇了一系列的災(zāi)害，如：巖溶突水涌泥、圍巖坍塌、瓦斯爆炸、地震破壞等災(zāi)難，造成了極大的損失。西部課題也立題加強了對隧道施工過程和運營過程中圍巖和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的防災(zāi)減災(zāi)研究?？傮w上，我國在隧道預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害和抗震方面開展了一些研究，取得了一批重要成果。但是，在安全施工技術(shù)水平和裝備、管理水平等方面仍與隧道發(fā)達(dá)國家存在較大差距。另外，當(dāng)前發(fā)達(dá)國家的防災(zāi)減災(zāi)工作重點已不僅僅局限于單一災(zāi)害的研究，而是將地質(zhì)災(zāi)害、地震、冰雪、地下水等多種災(zāi)害綜合考慮，開展了多災(zāi)害綜合防御技術(shù)的研究。施工安全：發(fā)達(dá)國家針對隧道施工安全的技術(shù)研究較為全面，也取得了重要成果。新技術(shù)的研發(fā)和推廣大幅度降低了公路隧道施工的生產(chǎn)安全事故。新技術(shù)在安全方面的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在幾個方面：一是信息化技術(shù)的廣泛采用，增強了隧道挖掘的計劃性和對事故隱患的預(yù)見性，計算機模擬、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)，可以大幅度減少隧道挖掘中的意外險情，也可以幫助制訂救險預(yù)案；二是機械化和自動化采掘，提高了工作效率，減少了進(jìn)入隧道的工人數(shù)量，也就減少了易于遇險的人群；三是推廣安全性較高的長墻法，取代傳統(tǒng)形式的坑道挖掘；四是推廣新型通風(fēng)設(shè)備、坑道加固材料、電氣設(shè)備，從而提高安全指標(biāo)。發(fā)達(dá)國家政府一般通過技術(shù)認(rèn)證的方式來批準(zhǔn)隧道施工使用設(shè)備，對隧道施工設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查和認(rèn)證。有些發(fā)達(dá)國家采用行政手段禁止對沒有常設(shè)性煤層消毒裝置的公路瓦斯隧道進(jìn)行煤炭開采活動。還有些發(fā)達(dá)國家政府，鑒于瓦斯是珍貴的生態(tài)清潔型能源，采取各項措施鼓勵煤礦企業(yè)將瓦斯分離出來并加以回收利用。以美國加利福尼亞州為例，隧道施工安全工作有嚴(yán)格的制度管理、雄厚的技術(shù)支撐以及訓(xùn)練有素的人員支持。管理制度包括隧道險情分級制度、險情告知制度、隧道特種工作人員資質(zhì)管理制度和應(yīng)急預(yù)案設(shè)置制度等。技術(shù)支撐包括先進(jìn)的瓦斯監(jiān)測技術(shù)、地質(zhì)預(yù)報技術(shù)和安全屋設(shè)置技術(shù)等。應(yīng)急救援人員都經(jīng)過良好的訓(xùn)練，熟悉險情發(fā)生地點的地質(zhì)、機具、路線等具體情況，還經(jīng)常有針對性地進(jìn)行演練。發(fā)達(dá)國家在公路隧道施工方面擁有完善的管理制度和技術(shù)人員支持，我國在相關(guān)方面還處于起步階段，技術(shù)和管理還不夠成熟。瓦斯爆炸：我國修建的公路瓦斯隧道相對數(shù)量較少，有關(guān)公路瓦斯隧道設(shè)計與施工的有關(guān)規(guī)定分別分散在設(shè)計、施工、安全等規(guī)范規(guī)程中，其內(nèi)容、深度不夠，相關(guān)技術(shù)資料缺乏系統(tǒng)性、對瓦斯隧道設(shè)計與施工的指導(dǎo)作用不夠。由于對公路瓦斯隧道施工安全認(rèn)識不足，施工裝備不防爆，監(jiān)測與通風(fēng)工作不到位增加了瓦斯隧道工程的建設(shè)風(fēng)險。未對公路瓦斯隧道進(jìn)行分級設(shè)計和施工管理，缺少瓦斯隧道運營通風(fēng)瓦斯控制標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定?？拐鹪O(shè)計：地下結(jié)構(gòu)抗震理論是隨著地面建筑抗震理論的發(fā)展而發(fā)展的。世界上地震頻發(fā)的國家——日本和美國在這方面進(jìn)行了大量研究，從地震觀測資料著手，通過現(xiàn)場觀測、模型試驗，建立了數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合波的多重反射理論，提出了反應(yīng)位移法、應(yīng)變傳遞法、地基抗力法等實用計算法。我國學(xué)者在地下結(jié)構(gòu)抗震方面也做了部分工作，在南昆鐵路建設(shè)中，由鐵二院等單位對南昆線樂善村二號隧道進(jìn)行的“地震區(qū)隧道洞口及淺埋大跨新結(jié)構(gòu)設(shè)計的試驗研究”，首次在我國突破了以往陳舊的慣性力法設(shè)計模式，提出了考慮結(jié)構(gòu)自振特性及圍巖阻尼作用，以及可考慮地形及埋深的動力法抗震設(shè)計方法。盡管國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，也提出了不少計算方法，但由于地下結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，要么與實際情況不符，要么因計算參數(shù)難于獲得而無法進(jìn)行實際應(yīng)用。也導(dǎo)致幾十年來抗震技術(shù)一直進(jìn)步不大，現(xiàn)行的抗震規(guī)范，很明顯已不能滿足設(shè)計需要，急待修改。隧道結(jié)構(gòu)防火：在隧道結(jié)構(gòu)防火方面，國際隧協(xié)、國際道路協(xié)會都發(fā)布了導(dǎo)則，對公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)防火中火災(zāi)場景的確定、煙流控制、隧道分類、襯砌材料高溫性能、防火保護(hù)措施等提供了相應(yīng)的建議和要求。國內(nèi)對隧道火災(zāi)的研究起步較晚，研究項目較少，而且也不成系統(tǒng)。公路隧道方面僅有的火災(zāi)研究項目有：西南交通大學(xué)針對目前秦嶺終南山特長公路隧道開展的系統(tǒng)的防災(zāi)救援技術(shù)研究；戴國平等對二郎山公路隧道火災(zāi)后的通風(fēng)對策及應(yīng)對措施進(jìn)行的初步探討；林志等對公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火技術(shù)研究。風(fēng)險控制：在施工安全領(lǐng)域，日本一直對安全評價十分重視。從1981年起，日本勞動省就發(fā)布了《隧道工程安全評價指南》，推動了日本隧道工程的安全評估工作。2002年，國際隧道協(xié)會公布了隧道掘進(jìn)風(fēng)險管理指南，為隧道和地下工程業(yè)主及設(shè)計人員提供隧道工程三階段（初步設(shè)計、招投標(biāo)、施工）的危險源辨識和風(fēng)險管理指導(dǎo)。從國內(nèi)外對隧道工程的風(fēng)險評估與控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，國外的發(fā)展已基本涵蓋工程的各個階段，而國內(nèi)多還集中在對工程的可行性研究階段，設(shè)計、施工和運營階段的風(fēng)險評估實踐較少，風(fēng)險管理的落實也還很少。目前國內(nèi)還遠(yuǎn)未形成隧道工程在風(fēng)險評估方面的系統(tǒng)化平臺，通過隧道工程數(shù)字化技術(shù)可以將項目規(guī)劃、勘察、設(shè)計、超前地質(zhì)預(yù)報、施工、監(jiān)控量測、質(zhì)量檢測、風(fēng)險評估等方面的各種信息進(jìn)行整合，實現(xiàn)信息交流通暢、反饋及時，從而建立基于數(shù)字化的隧道工程風(fēng)險評估與控制技術(shù)平臺，值得在以后立項進(jìn)行理論與實踐研究推動隧道工程全過程的風(fēng)險評估和管理四、“十二五”公路隧道科技重點突破的方向與技術(shù) 技術(shù)發(fā)展需求（1）加強公路深埋特長隧道綜合地質(zhì)勘察技術(shù)研發(fā)為解決深埋特長隧道的高地應(yīng)力、硬巖巖爆、高壓涌水等關(guān)鍵地質(zhì)問題，正確地判斷和預(yù)測是關(guān)鍵。我國雖在深埋特長隧道、海底隧道建設(shè)方面取得了突破，但屬于一種簡單的跟進(jìn)式發(fā)展模式，缺乏自主創(chuàng)新品牌。在深埋特長隧道地質(zhì)勘察技術(shù)研發(fā)方面，要重點開展地球物理勘探技術(shù)的研究，尤其是聲波法、地質(zhì)雷達(dá)探測法、地震波探測法的綜合勘探技術(shù)，開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的儀器設(shè)備與地質(zhì)信息預(yù)報處理軟件。要重點支持有重大工程依托的科研項目，使我國向公路建設(shè)科技強國邁進(jìn)。（2）極端惡劣條件下公路隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)需求目前，隨著西部公路建設(shè)大發(fā)展，越來越多的公路隧道工程面臨極端惡劣的地質(zhì)條件和自然環(huán)境，例如：活動斷層、高地應(yīng)力、高烈度地震、高寒、自然生態(tài)脆弱等等，如何在上述地區(qū)建設(shè)公路隧道，需要在已有的公路隧道建造技術(shù)和裝備的基礎(chǔ)上，開展科技創(chuàng)新，提供技術(shù)支撐。（3）開展隧道施工精細(xì)化技術(shù)方法的研究以下四方面是我國與發(fā)達(dá)國家有明顯差距的地方，需要在以后的研究中進(jìn)一步加強。一是信息化技術(shù)的采用，將增強隧道挖掘的計劃性和對事故隱患的預(yù)見性，而計算機模擬、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)，可以大幅度減少隧道挖掘中的意外險情，也可以幫助制訂救險預(yù)案；二是機械化和自動化采掘，提高了工作效率，減少了進(jìn)入隧道工人數(shù)量，也就減少了易于遇險的人群；三是推廣新型通風(fēng)設(shè)備、坑道加固材料、電氣設(shè)備，提高安全指標(biāo)；四是隧道施工嚴(yán)格的制度管理、雄厚的技術(shù)支撐以及訓(xùn)練有素的人員支持。（4）公路隧道高效養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)需求隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國公路隧