中南大学隧道工程课件0绪论

《隧道道工工程程》0.4隧道道工工程程课课程程的的特特点点与与主主要要内内容容绪论论0.3隧道道工工程程的的发发展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.2隧道道工工程程的的特特点点绪论论◆是一一种种修修建建在在地地下下的的工工程程建建筑筑物物。。◆修建建在在地地下下、、两两端端有有出出入入口口，，供供车车辆辆、、行行人人、、水水流流及及管管线线等等通通过过的的通通道道(在保保留留上上部部地地层层的的前前提提下下开开挖挖出出能能够够提提供供某某种种用用途途的的地地下下空空间间)。0.1.1有关关定定义义0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能1.隧道道(tunnel)◆从事事研研究究和和建建造造各各种种隧隧道道及及地地下下工工程程的的规规划划、、勘勘测测、、设设计计、、施施工工和和养养护护的的一一门门应应用用科科学学和和工工程程技技术术，，是是土土木木工工程程的的一一个个分分支支。。◆也指指在在岩岩体体或或土土层层中中修修建建的的通通道道和和各各种种类类型型的的地地下下建建筑筑物物。。绪论论2.隧道道及及地地下下工工程程(tunnelandundergroundengineering)0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.1.1有关关定定义义绪论论军工工与与人人防防工工程程：：各种种国国防防坑坑道道，，地地下下厂厂房房和和仓仓库库、、地地下下核核试试验验场场、、防防空空洞洞、、核核废废料料的的储储存存等等绪论论0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的类类型型1.按用用途途分分:交通通运运输输：：铁路路、、道道路路、、地地下下铁铁道道、、水水底底隧隧道道矿山山：：煤炭炭、、有有色色金金属属等等采采矿矿、、储储存存和和生生产产等等用用途途的的地地下下矿矿井井和和巷巷道道工工程程市政政工工程程：：地下下人人行行道道、、地地下下商商场场、、给给排排水水设设施施、、天天然然气气管管道道、、电电缆缆管管道道水利利发发电电工工程程：：地下下发发电电厂厂以以及及其其他他各各种种水水工工隧隧道道等等0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能山岭岭隧隧道道城城市市隧隧道道水水底底隧隧道道绪论论2.按地地层层分分(经过过的的地地层层)：岩石石(软、、硬硬)隧道道土土质质隧隧道道3.按所所处处位位置置分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的类类型型圆形形隧隧道道矩矩形形隧隧道道马马蹄蹄形形隧隧道道绪论论4.按施施工工方方法法分分:钻爆爆法法隧隧道道明明挖挖法法隧隧道道机机械械法法隧隧道道沉沉埋埋法法隧隧道道5.按断断面面形形状状分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的类类型型特大大断断面面（（>100m2）大大断断面面（（50～100m2）中中等等断断面面（（10～50m2）小小断断面面（（3～10m2）极极小小断断面面（（<3m2）这是是按按国国际际隧隧道道协协会会(ITA————InternationalTunnelAssociation)的定定义义数数值值划划分分的的。。绪论论6.按开开挖挖断断面面大大小小分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的类类型型公路路：：特长长隧隧道道L＞3000m长隧隧道道3000＞L＞1000m中长长隧隧道道1000＞L＞500m短隧隧道道L＜500m绪论论7.按隧隧道道长长度度分分(山岭岭隧隧道道):铁路路：：特长长隧隧道道L＞10000m长隧隧道道10000＞L＞3000m中长长隧隧道道3000＞L＞500m短隧隧道道L＞500m0.1隧道工程程的基本本概念与与功能0.1.2隧道及地地下工程程的类型型在线路翻翻越山岭岭地段，，通过修修建隧道道可减少少展线长长度，使使线路平平直。这这是山岭岭交通隧隧道的最最大功能能。在设设计上一一般把这这种隧道道称为0.1.3山岭交通通隧道的的类型与与功能绪论论山岭交通通隧道是是指专供供铁路或或公路运运输使用用的地下下工程结结构物。它是铁路路或公路路的重要要组成部部分之一一。越岭隧道道。1.克服高程程障碍:0.1隧道工程程的基本本概念与与功能绪论论在线路沿沿河谷绕绕行时，，为避免免不良地地质地段段，如滑滑坡等，，用隧道道来裁弯弯取直时时，可缩缩短线路路长度这这种隧道道一般称称为绪论论2.裁弯取自自(缩短线路路):傍山隧道道或河谷谷隧道。0.1隧道工程程的基本本概念与与功能0.1.3山岭交通通隧道的的类型与与功能绪论论例如：（（1）大瑶山山隧道（（铁路））例如：（（2）蕉溪岭岭隧道群群（公路路）对于容易易发生塌塌方、掉掉石、泥泥石流、、滑坡等等病害地地段，修修建隧道道可大大大改善运运营条件件，保证证行车安安全，节节省养护护维修费费用。绪论论3.避开不良良地质地地段:例如，当一条条线路有有可能是是从滑坡坡地段上上通过时时，可把把线路往往里挪动动一些，，用隧道道通过。。0.1隧道工程程的基本本概念与与功能0.1.3山岭交通通隧道的的类型与与功能绪论论绪论论4.避开其他他重要建建筑或工工程等:◆与公路、、城市主主干道的的交叉处处◆穿越城区区重要建建筑物◆穿越城区区重要风风景、园园林区域域◆绕避大型水利利枢纽工工程等0.1隧道工程程的基本本概念与与功能0.1.3山岭岭交交通通隧隧道道的的类类型型与与功功能能绪论论绪论论绪论论0.4隧道道工工程程课课程程的的特特点点与与主主要要内内容容绪论论0.3隧道道工工程程的的发发展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.2隧道道工工程程的的特特点点随着着人人口口的的不不断断增增长长，，土土地地越越来来越越宝宝贵贵，，尤尤其其是是在在城城市市，，地地皮皮价价格格不不断断上上涨涨，，这这便便是是现现在在世世界界上上很很多多城城市市的的建建筑筑向向底底下下发发展展的的原原因因之之一一，，目目前前世世界界上上的的科科技技发发展展正正在在开开拓拓着着两两个个新新的的领领域域：：一一个个是是宇宙宙空空间间，另另一一个个是是地下下空空间间，也也就就是是““上上天天入入地地””，，因因此此，，隧隧道道工工程程将将会会起起着着越越来来越越重重要要的的作作用用。。绪论论0.2.1优点点1.缩短短线线路路长长度度，，减减少少能能耗耗2.节约约地地皮皮0.2隧道道工工程程的的特特点点既有有利利于于国国民民经经济济的的可可持持续续发发展展。。当当今今世世界界面面临临人人口口爆爆炸炸，，土土地地退退化化，，资资源源短短缺缺，，生生态态变变坏坏，，气气候候反反常常，，环环境境恶恶化化，，人人类类赖赖以以生生存存的的地地球球已已不不堪堪重重负负，，各各国国都都把把地地下下发发展展当当成成一一种种新新型型国国土土资资源源来来看看待待。。绪论论3.有利利于于环环境境保保护护4.应用用范范围围广广泛泛0.2隧道道工工程程的的特特点点0.2.1优点点由于于修修建建隧隧道道时时场场地地狭狭小小，，工工作作流流程程环环节节较较多多，，施施工工工工序序多多，，工工程程量量也也比比路路基基等等大大，，往往往往成成为为一一条条线线路路中中的的关关键键工工程程。。绪论论0.2.2缺点点1.造价价较较高高●一般般是是普普通通线线路路的的8～10倍左左右右●铁路路隧隧道道：：单单线线约约2～3万元元/m，双双线线约约3～4万元元/m；●公路路隧隧道道大大约约与与双双线线铁铁路路隧隧道道的的相相当当。。2.施工工期期限限长长0.2隧道道工工程程的的特特点点因为为隧隧道道建建筑筑是是地地下下作作业业，，工工作作面面狭狭小小，，光光线线暗暗、、空空气气潮潮湿湿、、劳劳动动条条件件差差，，因因此此，，发发展展机机械械化化施施工工是是改改善善工工人人劳劳动动条条件件、、提提高高劳劳动动生生产产率率的的唯唯一一途途径径。绪论论3.施工工作作业业环环境境和和条条件件较较差差0.2隧道道工工程程的的特特点点0.2.2缺点点0.4隧道道工工程程课课程程的的特特点点与与主主要要内内容容绪论论0.3隧道道工工程程的的发发展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念与与功功能能0.2隧道工程的特特点◆公元前180～2160年，在古巴比比伦城幼发拉拉底河下修筑筑的人行隧道道，是迄今已已知的最早用用于交通的隧隧道，长190m。◆古罗马时代(公元前后)，利用棚架支支护和卷扬提提升方法，开开挖了数量较较多的军用隧隧道和水工隧隧道，开挖方方法是火烧开开挖面，烧热热后急速波冷冷水使岩石开开裂……。绪论：0.3.1历史发展1.国际上（1）古代0.3隧道工程的发发展◆火药的改进和和钻眼工具的的创制，促使使隧道修建技技术显著提高高，其中比较较有影响的是是1898年建成了穿越越阿尔卑斯山山的辛普郎隧隧道。第一次次应用了TNT炸药（硝化甘甘油）和凿岩岩机。1.国际上（2）现代◆现代隧道开挖挖技术是在火火药的发明和和19世纪产业革命命后出现的，，尤其铁路的的出现对隧道道起到了很大大的推动作用用；◆采用现代技术术修建的第一一座用蒸汽机机车牵引的隧隧道是1826～1830年在英国利物物浦至曼彻斯斯特的铁路线线上，长1190m。绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.1历史发展山岭铁路隧道道:日本的大清水隧道22.23Km，

交通通(公路与铁路)隧道:日本的青函隧道53.85Km英法海峡隧道道50.4Km公路隧道:挪威的Laerdal隧道24.51Km。1.国际上（3）目前世界上上最长的交通通隧道瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.1历史发展◆春秋时代《左传》就有“隧而相相见”的记载载◆三国时期的““官度之战””，曹操掘地地道…◆封建时期各个个朝代的帝王王坟墓陵寝均均修在地下◆17世纪初宋应星星所著《天工开物》是我国有关地地下工程方面面的最早书籍籍，它详细记记载了竖井采采煤法。◆最早用于交通通的隧道为““石门”隧道道，位于今陕陕西省汉中县县褒谷口内，，建于东汉明明帝永华九年年。2.国内（1）古代绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.1历史发展◆最早的隧道是是：台湾的狮球岭隧道(1887~1891，轨距1067mm，长261.4m)，位于台北——基隆线上◆完全由中国人人自行设计和和修建的隧道道是詹天佑负负责设计的八达岭隧道2.国内（2）近代绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.1历史发展绪论◆已建成的最长长铁路隧道：：秦岭隧道18.456km◆在建的最长铁铁路隧道：乌鞘岭隧道20.050km◆已建成的最长长公路隧道：：秦岭终南山隧隧道18.4km2.国内(3)现代(截至2006年底止)绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.1历史发展第三代清水隧隧道：1972年为了修建上上越新干线高高速铁路而建建，长22.222Km；线路更平顺顺，位置更低低。0.3.2技术发展1.国际上隧道工程的长长度标志着一一个国家发展展的水平如日本的三代代清水隧道，，穿越海拔2000m的谷川山脉第一代清水隧隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展展线；第二代清水隧隧道：1963～1967，13.490Km，东口展线消消除，但坡度度较陡；绪论：0.3隧道工程的发发展它们可望在本本世纪实现。。1.国际上其他日本——南朝鲜拟建海底隧道西班牙——摩洛哥的直布罗陀海峡峡隧道意大利连接西西里岛的海海底隧道正在建设之中中绪论：0.3隧道工程的发发展0.3.2技术发展设备：有了钻钻孔台车和装装碴运输机主主要干线：：成昆线、贵贵昆线、湘黔黔线代代表性性的隧道：成成昆线沙木拉打隧道道，6383m建造速度：52km/年绪论：2.我国（1）铁路隧道的的建造20世纪50年代：设备：开始使使用风钻和小小型装碴机主主要铁路干干线：宝成线线、川黔线代代表性的隧隧道：川黔线线凉风垭隧道，4270m建造速度：25km/年20世纪60年代：0.3隧道工程的发发展0.3.2技术发展设备：因文化化大革命，技技术和设备基基本保持现状状主主要铁铁路干线：襄襄渝线、京原原线、枝柳线线典典型隧隧道：京原线线的驿马岭隧道，7032m建造速度：110Km/年（1）铁路路隧道道的建建造2.我国20世纪70年代：：0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展设备：：出现现了大大型全全液压压钻孔孔台车车、大大型装装碴机机、模模板台台车、、砼输输送泵泵和运运输车车、喷喷锚支支护等等技术术，以以及采采用信信息化化施工工管理理，主主要要铁路路干线线：衡衡广复复线、、大同同——秦皇岛岛线，，典典型隧隧道：：大瑶山山隧道道(14295m)军都山山隧道道(8460m)（1）铁路路隧道道的建建造2.我国20世纪80年代：：0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展大秦铁铁路军军都山山隧道道设备：：引进进隧道掘掘进机机——TunnelBoringmachineTBM主要铁铁路干干线：：京京九线线、南南昆线线典典型隧隧道：：秦岭隧隧道(18456m)米花岭岭隧道道(9392m)（1）铁路路隧道道的建建造2.我国20世纪90年代：：0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展◆目前我我国隧隧道比比重高高的几几条铁铁路干干线宜宜万线线：58.0%,为世界界最高高襄襄渝渝线：：34.3%成昆线线：31.6%◆至2000年底：：我国国运营营铁路路隧道道：6880多座总总延延长：：3700Km◆其中5km以上铁铁路隧隧道如如教材材的表表0－3所示2.我国（1）铁路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展◆公路隧隧道在在文革革前主主要是是一些些短小小隧道道，总总长不不到100km◆1960年，上上海黄黄浦江江打浦浦路水水底公公路隧隧道，，以盾盾构法法修建建，直直径10.2m，长1322m◆改革开开放以以后随随着高高等级级公路路的修修建，，隧道道才越越来越越长◆近十多多年来来，公公路隧隧道的的建造造也取取得了了迅猛猛发展展，每每年都都有十十座以以上的的隧道道建成成2.我国（2）公路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展◆目前我我国已已建成成400余座公公路隧隧道，，总长长度已已超过过100km◆隧道长长1000m以上的的有40多座◆较著名名的公公路隧隧道有有：二郎山山隧道道，4160m，海拔拔2200m华蓥山山隧道道，4705m、4686m(双洞)中梁山山隧道道，3000多m◆已建成成的最最长公公路隧隧道：：秦岭终终南山山隧道道，18.4km◆湖南省省目前前刚完完工的的：雪峰山山隧道道，6.95km2.我国（2）公路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的发展展绪论：：0.3.2技术发发展绪论论绪论论0.4隧道工工程课课程的的特点点与主主要内内容绪论论0.3隧道工工程的的发展展0.1隧道工工程的的基本本概念念与功功能0.2隧道工工程的的特点点是一门门综合合性较较广的的应用用学科科，需需要用用到的的基础础理论论和技技术基基础理理论知知识有有：◆数学◆工程力力学(理论力力学、、材料料力学学、结结构力力学、、弹性性力学学)◆岩石(土)力学、、工程地地质◆钢筋混混凝土土结构构设计计原理理◆建筑材材料◆计算机机应用用等绪论论0.4.1