《隧道工程》课程教学大纲

1、隧道工程教学大纲一、课程基本情况英文名称：Tunnel Engineering课程编号：F091710014048总 学 时：48 讲课学时：48 实践学时：0总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考试适用对象：土木工程专业（地下工程方向）先修课程：结构力学、材料力学、工程地质参考文献：隧道工程（第三版），张丽等主编，人民交通出版社，2015隧道工程，王海彦主等编，西安交通大学出版社，2016隧道工程（第二版），陈秋南主编，机械工业出版社，2017二、课程目标本课程是土木工程专业地下建筑工程方向的专业核心课程，课程设计隧道工程勘测与设计的原理和技能、隧道工程结构构造、围岩压力特性及计算方法、衬

2、砌结构计算方法、初期支护设计以及隧道防排水设计与施工等相关知识。通过本课程的理论学习与综合训练，使学生具备以下能力：1.能厘清隧道工程基本概念、结构形式与构造要求，会进行相关文献收集与地形地质调查，能进行隧道工程线路比选、几何设计、衬砌内外轮廓线及几何尺寸拟定。支撑毕业要求1-42.能够进行隧道围岩分级与应用，能够利用工程技术规范中采用的围岩压力计算方法开展深埋、浅埋、偏压以及明挖浅埋隧道的围岩压力计算，能够对大跨与小净距隧道围岩压力计算方法进行探讨。会对围岩变形、围岩与支护结构间接触应力、支护结构受力与变形等进行量测，并根据量测结果进行设计与分析。 支撑毕业要求2-43.能够理解锚喷支护原理

3、，会利用工程类比法、不稳定块体理论以及特征线理论进行锚喷支护设计；能够确定隧道衬砌上的荷载类型及其组合，会进行半衬砌、曲墙式衬砌、直墙式衬砌等支护结构设计与计算。能够根据隧道防排水设计基本原则与要求，进行隧道洞内外防排水设计。 支撑毕业要求3-1,3-2表1 本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度课程目标对应的知识单元课程目标11-4：能够针对一个复杂土木工程问题提出若干解决方案（或计算模型），并进行对比分析，以期获得最佳的解决方案或最合理的计算模型。强支撑知识单元一、二综合训练一课程目标22-4：能够运用土木工程基本原理，借助文献研究，分析复杂工程问题的

4、影响因素，获得有效结论。强支撑知识单元三综合训练二课程目标33-1：掌握土木工程设计的知识、方法和技术,能够设计满足土木工程特定需求的构件、节点、构造。强支撑知识单元四、五、六综合训练三3-2：能够针对复杂的土木工程问题，利用设计原则进行结构体系的设计，并能够完成施工工艺流程及方案的设计。强支撑三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：隧道的勘测与设计 支撑课程目标1（建议6学时）教与学要求：了解隧道工程勘测设计的基本阶段，掌握收集资料、调查、测绘与勘探的基本方法与手段，能够进行隧道工程总体设计，掌握隧道定位、断面尺寸设计以及洞口位置选择的基本原则。教与学方法：讲授、案例知识点1：隧道

5、的工程调查主要内容：文献资料的收集；地形地质调查与测绘。知识点2：隧道的总体设计主要内容：总体设计的内容；管理区概念、洞内分区、管理区范围；组织交通流、环境设计。知识点3：隧道定位主要内容：线路和隧道位置选择；平面与断面线形、净空断面和建筑限界、断面设计。知识点4：隧道洞口位置的选择主要内容：地质特点的对策、洞口位置的避讳、隧道中线与地形等高线正交；洞口附近的施工场地、废气和噪声对周围环境的影响。知识单元二：隧道结构构造 支撑课程目标1（建议8学时）教与学要求：明确洞身衬砌结构形式与材料类型，会进行衬砌基本尺寸拟定；掌握明洞常见结构形式和适用条件；了解隧道内饰、顶棚、路面及附属设施设置的基本原

6、则。教与学方法：讲授、案例知识点1：衬砌材料与构造主要内容：衬砌材料、洞身衬砌类型、衬砌基本尺寸拟定。知识点2：洞门主要内容：洞门形式与适用条件。知识点3：明洞主要内容：拱式明洞、棚式明洞。知识点4：内部装饰、顶棚及路面主要内容：内部装饰、顶棚、路面、噪声的消减。知识点5：隧道的附属设施主要内容：紧急停车带与方向转换场、公用隧道、防排水设施。知识单元三：围岩压力 支撑课程目标2（建议8学时）教与学要求：掌握工程技术规范采用的围岩压力计算方法，了解泰沙基法、普氏法、比尔鲍曼法、利特法等计算方法，掌握围岩压力量测基本理论与技巧。教与学方法：讲授、案例知识点1：工程技术规范采用的围岩压力计算方法主要

7、内容：深埋隧道、浅埋隧道、偏压隧道、明挖浅埋隧道、斜井与竖井等围岩压力计算。知识点2：其他围岩压力计算方法简介。主要内容：泰沙基方法、普氏方法、比尔鲍曼方法、利特方法等。知识点3：围岩压力量测简介主要内容：间接量测与直接量测方法。知识单元四：隧道衬砌结构计算 支撑课程目标3（建议10学时）教与学要求：掌握隧道衬砌荷载与分类，能够进行半衬砌、曲墙式衬砌与直墙式衬砌受力与变形计算，会进行衬砌截面强度验算与分析。教与学方法：讲授知识点1：隧道衬砌荷载与分类主要内容：主动荷载、被动荷载与荷载组合。知识点2：半衬砌计算主要内容：计算图式、基本结构及力法方程、单位变位与荷载变位计算、拱脚位移计算、各截面内

8、力计算与校核等。知识点3：曲墙式衬砌计算主要内容：计算图式、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力、最大弹性抗力的计算、单位最大弹性抗力作用下的内力、衬砌最终内力计算与校核。知识点4：直墙式衬砌计算主要内容：计算原理、基于弹性地基直梁计算理论的直墙计算、截面强度检算。知识单元五：锚喷支护设计 支撑课程目标3（建议10学时）教与学要求：理解锚喷支护设计原理，掌握锚喷支护类型、构成及适用条件，能够进行锚喷支护结构设计和初期支护设计量测与分析。教与学方法：复述隧道常见开挖工艺以及支护结构形式，突出复合式衬砌的优势及普及性；阐明锚喷支护的基本原理与基本构成，讲授锚喷支护设计的基本理论和设计方法。知识点1：

9、锚喷支护原理主要内容：锚喷支护特点、设计原则与方法、预应力锚喷支护。知识点2：锚喷支护结构类型主要内容：锚杆、预应力锚杆（索）、喷射混凝土层、钢筋网与钢拱架。知识点3：锚喷支护工程类比分析主要内容：工程类比设计的原则与方法、锚喷支护参数表的使用、锚喷支护设计的一般表达方法。知识点4：锚喷支护监控设计主要内容：现场量测的目的、内容与方法、支护结构受力监测、围岩位移监测、监测数据的反馈分析。知识单元六：隧道防排水设计与施工 支撑课程目标3（建议6学时）教与学要求：理解隧道防排水设计原则与要求、能够进行一般公路隧道和寒区隧道防排水设计与施工。教与学方法：讲授、案例知识点1：隧道防排水设计主要内容：隧

10、道防排水的基本原则、洞内外防排水设计。知识点2：隧道防排水施工主要内容：围岩注浆堵水施工、防水板与止水条带防水、排水系统、隧道渗漏治理。综合训练项目一：隧道不同断面形式的设计与绘图 支撑课程目标1目的： = 1 * GB3 会进行隧道断面形状的选择和尺寸确定； 能够准确绘制隧道不同断面形式内外轮廓。要求： 根据给定条件能够选择隧道形状；根据道路界限、管线和设备等确定断面积和尺寸，绘制断面图；成果形式：设计报告及相关图表；以讲述答辩和报告评阅形式完成项目考核。综合训练项目二：隧道围岩变形与围岩压力监测实践 支撑课程目标2目的： = 1 * GB3 会进行隧道围岩变形与围岩压力监测方案设计； 能根

11、据监测数据进行相关理论分析。要求： = 1 * GB3 授课教师提供实践场地与设备，并演示操作过程与技巧； = 2 * GB3 学生在下述内容中，任选两个，根据相关参考资料操作监测设备，进行工程检测实践；实践内容：锚杆锚索无损检测；混凝土无损检测实践；红外探水仪的操作及数据处理；地质雷达的操作及数据处理；基坑测斜仪的操作与数据处理。 = 3 * GB3 检测点位布置合理、说明书详实、条理清晰、规范工整。成果形式： = 1 * GB3 设计报告书及先关图表； = 2 * GB3 以讲述答辩和报告评阅形式完成项目考核。综合训练项目三：隧道支护结构受力计算 支撑课程目标3目的：能够根据隧道的工程地质

12、、水文地质、隧道埋深、断面形式和围岩条件等，确定围岩压力，计算结构受力。要求：指导教师提供隧道地理位置和赋存条件的背景材料，主要包括：隧道围岩性质、隧道埋深、地层情况、社会、人文以及环境等； 根据背景材料，述清地应力条件，述清围岩性质，准确判断围岩等级； 依据隧道工程相关设计规范，确定围岩压力，进行支护结构设计、计算与验算。成果形式： = 1 * GB3 设计报告书及先关图表； = 2 * GB3 以讲述答辩和报告评阅形式完成项目考核。四、成绩构成和评价方法1.成绩构成总分100分：操行成绩占10分+综合训练成绩占30分+期末成绩占60分（60分为及格线）。（1）操行成绩。主要考核遵守纪律、课堂表现等方面，6分及格线，不及格者课程成绩为零。（2）综合训练成绩。每个综合训练分值为10分，合计30分。由现场答辩和成