隧道工程绪论

隧道工程绪论第1页/共57页考核方法：卷面考试成绩（50%）平时成绩（50%，其中包括出勤情况、作业情况、课堂回答问题）注意！

旷课达实上课时的1/4以上者，按照不及格处理！第2页/共57页4

隧道工程课程的特点与主要内容绪论3隧道工程的发展1隧道工程的基本概念与功能2隧道工程的特点第3页/共57页

绪论◆埋置于地层的工程建筑物。◆以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面尺寸大于2m2的洞室。1.1有关定义1隧道工程的基本概念与功能1.隧道(tunnel)第4页/共57页

◆从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。

◆也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物。

绪论2.

隧道及地下工程(tunnelandundergroundengineering)1隧道工程的基本概念与功能1.1有关定义第5页/共57页

绪论第6页/共57页军工与人防工程：各种国防坑道，地下厂房和仓库、地下核试验场、防空洞、核废料的储存等

绪论1.2隧道及地下工程的类型1.按用途分:交通运输：铁路、道路、地下铁道、水底隧道矿山：煤炭、有色金属等采矿、储存和生产等用途的

地下矿井和巷道工程市政工程：地下人行道、地下商场、给排水设施、

天然气管道、电缆管道水利发电工程：地下发电厂以及其他各种水工隧道等1隧道工程的基本概念与功能第7页/共57页山岭隧道、城市隧道、水底隧道

绪论2.按地层分(经过的地层)：岩石(软、硬)隧道、土质隧道

3.按所处位置分:1隧道工程的基本概念与功能1.2隧道及地下工程的类型第8页/共57页圆形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道

绪论

4.按施工方法分:钻爆法隧道、明挖法隧道

机械法隧道、沉埋法隧道

5.按断面形状分:1隧道工程的基本概念与功能1.2隧道及地下工程的类型第9页/共57页

特大断面（>100m2）

大断面（50～100m2）

中等断面（10～50m2）

小断面（3～10m2）

极小断面（<3m2）

这是按国际隧道协会(ITA——InternationalTunnelAssociation)的定义数值划分的。

绪论

6.按开挖断面大小分:1隧道工程的基本概念与功能1.2隧道及地下工程的类型第10页/共57页

公路：特长隧道L＞3000m

长隧道3000＞L＞1000m

中长隧道1000＞L＞500m

短隧道L＜500m

绪论

7.按隧道长度分(山岭隧道):

铁路：特长隧道L＞10000m

长隧道10000＞L＞3000m

中长隧道3000＞L＞500m

短隧道L＜500m1隧道工程的基本概念与功能1.2隧道及地下工程的类型第11页/共57页

在线路翻越山岭地段，通过修建隧道可减少展线长度，使线路平直。这是山岭交通隧道的最大功能。在设计上一般把这种隧道称为越岭隧道。1.3交通隧道的类型与功能

绪论交通隧道是指专供铁路或公路运输使用的地下工程结构物。它是铁路或公路的重要组成部分之一。

1.克服高程障碍:1隧道工程的基本概念与功能第12页/共57页2011年8月7日7人死亡直接经济损失上亿2010年11月11日锦屏二级水电站历时三年共发生各等级岩爆700余次造成上千人死亡直接经济损失十数亿深埋隧道岩爆情况第13页/共57页

绪论第14页/共57页

在线路沿河谷绕行时，为避免不良地质地段，如滑坡等，用隧道来裁弯取直时，可缩短线路长度这种隧道一般称为傍山隧道或河谷隧道

绪论

2.裁弯取自(缩短线路):1隧道工程的基本概念与功能1.3山岭交通隧道的类型与功能第15页/共57页

绪论第16页/共57页例如：（1）大瑶山隧道（铁路）第17页/共57页例如：（2）蕉溪岭隧道群（公路）第18页/共57页

对于容易发生塌方、掉石、泥石流、滑坡等病害地段，修建隧道可大大改善运营条件，保证行车安全，节省养护维修费用。

绪论

3.避开不良地质地段:

例如，当一条线路有可能是从滑坡地段上通过时，可把线路往里挪动一些，用隧道通过。1隧道工程的基本概念与功能1.3山岭交通隧道的类型与功能第19页/共57页

绪论第20页/共57页

绪论

4.避开其他重要建筑或工程等:◆与公路、城市主干道的交叉处◆穿越城区重要建筑物◆穿越城区重要风景、园林区域◆绕避大型水利枢纽工程等1隧道工程的基本概念与功能1.3山岭交通隧道的类型与功能第21页/共57页

绪论第22页/共57页

绪论第23页/共57页

绪论第24页/共57页

随着人口的不断增长，土地越来越宝贵，尤其是在城市，地皮价格不断上涨，这便是现在世界上很多城市的建筑向底下发展的原因之一，目前世界上的科技发展正在开拓着两个新的领域：一个是宇宙空间，另一个是地下空间，也就是“上天入地”，因此，隧道工程将会起着越来越重要的作用。

绪论2.1优点

1.缩短线路长度，减少能耗

2.节约地皮2隧道工程的特点第25页/共57页

既有利于国民经济的可持续发展。当今世界面临人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待。

绪论

3.有利于环境保护

4.应用范围广泛2隧道工程的特点2.1优点第26页/共57页

由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程。

绪论2.2缺点

1.造价较高

●

一般是普通线路的8～10倍左右

●铁路隧道：单线约2～3万元/m，双线约3～4万元/m；

●公路隧道大约与双线铁路隧道的相当。

2.施工期限长2隧道工程的特点第27页/共57页

因为隧道建筑是地下作业，工作面狭小，光线暗、空气潮湿、劳动条件差，因此，发展机械化施工是改善工人劳动条件、提高劳动生产率的唯一途径。

绪论

3.施工作业环境和条件较差2隧道工程的特点2.2缺点第28页/共57页

◆公元前180～2160年，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，长190m。

◆古罗马时代(公元前后)，利用棚架支护和卷扬提升方法，开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂……。绪论：3.1历史发展

1.国际上（1）古代3隧道工程的发展第29页/共57页

◆火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道修建技术显著提高，比较有影响的是1898年建成了穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道。第一次应用了TNT炸药（硝化甘油）和凿岩机。

1.国际上（2）现代

◆

现代隧道开挖技术是在火药的发明和19世纪产业革命后出现的，尤其铁路的出现对隧道起到了很大的推动作用；

◆采用现代技术修建的第一座用蒸汽机车牵引的隧道是1826～1830年在英国利物浦至曼彻斯特的铁路线上，长1190m。绪论：3隧道工程的发展3.1历史发展第30页/共57页

山岭铁路隧道:日本的大清水隧道

22.23Km，

交通(公路与铁路)隧道:日本的青函隧道

53.85Km

英法海峡隧道

54Km

公路隧道:挪威的Laerdal隧道

24.51Km。

1.国际上（3）目前世界上最长的交通隧道

瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。绪论：3隧道工程的发展3.1历史发展第31页/共57页

◆春秋时代《左传》就有“隧而相见”的记载

◆三国时期的“官度之战”，曹操掘地道…

◆封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下

◆17世纪初宋应星所著《天工开物》是我国有关地下工程方面的最早书籍，它详细记载了竖井采煤法。

◆最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永华九年。

2.国内（1）古代

绪论：3隧道工程的发展3.1历史发展第32页/共57页

◆最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道(1887~1891，轨距1067mm，长261.4m)，位于台北——基隆线上

◆完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道

2.国内（2）近代

绪论：3隧道工程的发展3.1历史发展第33页/共57页第34页/共57页

绪论第35页/共57页

◆已建成的最长铁路隧道：乌鞘岭隧道

20.50km

◆已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道

18.4km

2.国内(3)现代绪论：3隧道工程的发展3.1历史发展第36页/共57页

第三代清水隧道：1972年为了修建上越新干线高速铁路而建，长22.222Km；线路更平顺，位置更低。3.2技术发展

1.国际上隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉第一代清水隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展线；

第二代清水隧道：1963～1967，13.490Km，东口展线消除，但坡度较陡；绪论：3隧道工程的发展第37页/共57页

它们可望在本世纪实现。

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隧道意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中绪论：3隧道工程的发展3.2技术发展第38页/共57页

设备：有了钻孔台车和装碴运输机

主要干线：成昆线、贵昆线、湘黔线

代表性的隧道：成昆线沙木拉打隧道，6383m

建造速度：52km/年绪论：

2.我国（1）铁路隧道的建造20世纪50年代：

设备：开始使用风钻和小型装碴机

主要铁路干线：宝成线、川黔线

代表性的隧道：川黔线凉风垭隧道，4270m

建造速度：25km/年20世纪60年代：3隧道工程的发展3.2技术发展第39页/共57页第40页/共57页

设备：因文化大革命，技术和设备基本保持现状

主要铁路干线：襄渝线、京原线、枝柳线

典型隧道：京原线的驿马岭隧道，7032m

（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪70年代：3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第41页/共57页第42页/共57页

设备：出现了大型全液压钻孔台车、大型装碴机、模板台车、砼输送泵和运输车、喷锚支护等技术，以及采用信息化施工管理，

主要铁路干线：衡广复线、大同——秦皇岛线，

典型隧道：大瑶山隧道(14295m)

军都山隧道(8460m)（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪80年代：3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第43页/共57页第44页/共57页大秦铁路军都山隧道第45页/共57页第46页/共57页

设备：引进隧道掘进机——TunnelBoringmachineTBM

主要铁路干线：京九线、南昆线

典型隧道：秦岭隧道(18456m)

米花岭隧道(9392m)（1）铁路隧道的建造

2.我国20世纪90年代：3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第47页/共57页◆目前我国隧道比重高的几条铁路干线

宜万线：58.0%,为世界最高

襄渝线：34.3%

成昆线：31.6%◆至2000年底：我国运营铁路隧道：6880多座

总延长：3700Km

2.我国（1）铁路隧道的建造3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第48页/共57页

◆公路隧道在文革前主要是一些短小隧道，总长不到100km

◆1960年，上海黄浦江打浦路水底公路隧道，以盾构法修建，直径12m，长1322m

◆改革开放以后随着高等级公路的修建，隧道才越来越长

◆近十多年来，公路隧道的建造也取得了迅猛发展，每年都有十座以上的隧道建成

2.我国（2）公路隧道的建造3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第49页/共57页

◆目前我国已建成400余座公路隧道，总长度已超过100km

◆隧道长1000m以上的有40多座

◆较著名的公路隧道有：二郎山隧道，4160m，海拔2200m

华蓥山隧道，4705m、4686m(双洞)

中梁山隧道，3000多m

◆已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道，18.4km

◆湖南省目前刚完工的：雪峰山隧道，6.95km

2.我国（2）公路隧道的建造3隧道工程的发展绪论：3.2技术发展第50页/共57页

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