世界著名岩石隧道.

世界著名岩石隧道——岩体力学在其中的应用THEWORLDFAMOUSROCKTUNNEL何为隧道？隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。”隧道的组成隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备。隧道施工隧道施工方法矿山法新奥法浅埋暗挖法盾构法盖挖法圣哥达隧道英吉利海底隧道秦岭隧道国外国内烟大海底隧道世界著名岩石隧道之岩体力学问题陆路水底报告心得世界最长铁路隧道56公里挖了16年穿越瑞士阿尔卑斯山的圣哥达隧道近日完工，全长56.3公里，是目前世界上最长的隧道。圣哥达隧道自1999年开建，至今已历经了16个年头，期间2000多名工人参与到隧道的挖掘工作中，夜以继日地将3100万吨山石挖出。据悉，整条圣哥达隧道的建造花费约为103亿美元（约合661.5亿人民币）。按计划，圣哥达隧道的运行测试将于10月1日启动。隧道途径欧洲人口最稠密的地带，这一地区形似香蕉，因而被人们称作“蓝香蕉”。该区域从英格兰北部起、经瑞士、法国、德国、蔓延至意大利北部。隧道通车后，火车在隧道中的最快时速可以达到150英里（约合241公里）。苏黎世、卢加诺至米兰的车程将缩短1个小时。相关岩体力学上的问题隧道的修筑使用到钻掘和爆破法，以及巨型全断面隧道掘进机(TBMs)，后者完成了大约60%的工作。例如，利用水循环系统解决了高温问题，将摄氏45度的气温下降到28度，从而改善了钻掘工人的工作条件。项目威胁阿尔卑斯山脉的地质条件多种多样，岩层硬度从硬如花岗岩到软如黄油，这也造成了难题。“我们知道隧道的开凿会穿过某些非常困难的区域，”艾尔巴指出。有人怀疑隧道掘进机是否能穿过皮奥拉断层带(PioraFaultZone)，这一带的最初探测结果为“松软土质”-一种夹杂着水的颗粒状白云岩。工程不得不中断-整个项目受到威胁-而工程师们则在讨论该做什么。经要求又进行了额外钻孔，结果显示这种恶劣地层并没有像担心的那样延伸到更深的隧道层。工程得以继续开展。就在塞德龙北面还有一片困难区域，那里的岩石很易碎，受很严重的压力影响。这要求超越常规的思维。矿井技术专家利用矿井技术解决了这个问题，包括使用钢拱来支撑开凿工作，这在地下隧道中还是首次。软岩的影响关于软岩的定义，总括起来，大体上可分为描述性定义、指标化定义和工程定义3类。1984年12月在昆明召开的煤矿矿山压力名词讨论会，将软岩界定为“强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层”，并从地质岩体分类的角度指出该类岩石的常见种类多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质。这是一种典型的描述性定义方式。而到了1990年至1993年间，国际岩石力学学会逐步将软岩明确定义为单轴抗压强度（sc）在0.5~25MPa之间的一类岩石。虽然此种包含具体指标的定义方式考虑了岩石的物理力学性质，但这种分类仍然属于从地质角度定义软岩的范畴，未考虑施工条件和使用环境的差异，将该定义用于工程实践中会出现一些矛盾。如地下硐室所处深度足够的浅，地应力水平足够的低，则单轴抗压强度小于25MPa的岩石也不会产生软岩的特征，工程实践中，采用比较经济的一般支护技术即可奏效；相反，单轴抗压强度大于25MPa的岩石，当其工程部位所处的深度足够的深、地应力水平足够的高，也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义用于工程实践时往往产生歧义。近些年，工程软岩的概念被提了出来，它是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。如果说目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，那么工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。工程软岩要满足的条件是：（1-1）式中，为工程荷载，MPa；[]为工程岩体强度，MPa；U为岩体变形，mm；[U]为允许变形，mm。此定义揭示了软岩的相对性实质，即取决于工程力与岩体强度的相互关系。其中，工程力包括重力、构造应力、渗透力、工程扰动力以及温度应力等等。而定义中的“显著塑性变形”则是指以塑性变形为主体，变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用。对同种岩体，在较低工程力的作用下，表现为硬岩的小变形特性，而在较高工程力作用下则可能表现为软岩的大变形特性。换句话说，当工程荷载相对于工程岩体（如泥页岩等）的强度足够小时，地质软岩不产生软岩显著塑性变形力学特征，不作为工程软岩，只有在工程力作用下发生了显著变形的地质软岩，才作为工程软岩。返回秦岭隧道秦岭隧道是中国最长的铁路隧道，位于西(安)(安)康铁路青岔车站和营盘车站之间，由两座基本平行的单线隧道组成，两线间距为30米，其中Ⅰ线隧道全长18460米;Ⅱ线隧道全长18456米。隧道通过地区岩性主要为混合片麻岩、混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩;洞身穿过13条断层，其中大的断层有F、F、F等区域断层。隧道北洞口高程约870米，南洞口高程约1025米，隧道两端高差约155米。卫星拍摄的秦岭隧道位置图Ⅰ、Ⅱ线隧道纵坡基本相同，由西安端进洞后约14.7公里范围为11‰上坡，然后以3.2公里、3‰的下坡出洞。隧道最大埋深约1600米，埋深超过1000米地段长约3.8公里。秦岭隧道穿越地段地质条件十分复杂，经多种手段测试，施工时有高地应力、岩爆、地垫、断裂带涌水、围岩失稳等不良地质灾害发生，工程建设任务十分艰巨。高地应力的支护基于高地应力软岩隧道明显流变效应的特点，提出在喷锚网支护的基础上增设U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的支护方案。利用建立的U型钢连接件力学模型和围岩与支架接触模型，分析2种支护方案下，宜昌—巴东(宜巴)高速公路峡口高地应力软岩隧道的长期稳定性。研究表明：(1)建立的U型钢可压缩支架的连接件力学模型和围岩与支架之间的接触模型可以很好地反映支架缩动性与摩阻力之间的关系；(2)U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的联合支护既可以吸收围岩的流变变形，减小二次衬砌上的形变压力，又可以提供稳定的支护力，有利于高地应力软岩隧道的长期稳定。(1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071；2.山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南250061)可压缩支架注浆中空锚杆初期支护高压缩填充层仰拱二次衬砌锚索图1高地应力软岩隧道合理支护型式返回英吉利海底隧道岩体力学的应用地质钻探工作从58年做到87年，重要的钻孔达94个。浅层勘探在海底以下150m之内，考虑隧道布置的范围；深层勘探在海底以下800m之内，主要为评价地震风险提供数据。海底钻探曾采用大型北海石油钻机，每个钻孔平均费用约为50万英镑。勘探发现海底有一层泥灰质白垩岩(ChalkMarl)，厚度约30m，饱和容重约23KN/m3，抗压强度6~9MPa，变形模量800~1600MPa，蠕变系数φ=1.5，渗透系数(1~2)×10-7m/s。该岩层抗渗性好，硬度不大，裂隙也较少，易于掘进，隧道线路就布置在它的下部，距海底25~40m。由于岩层的起伏，而隧道要求一定的运行坡度，所以隧道轴线在平面和立面上均呈平坦的W形。工程专家们认为，充分的地质资料和正确的判断，使欧洲隧道找到了理想的岩层。返回烟大海底隧道烟大海底隧道即烟台至大连海底隧道，目前已经将原来的北隧道，南大桥方案否决，最终确定建全封闭的铁路海底隧道。2015年11月份，国务院正式审议2016年重点工程,其中烟台到大连海底隧道施工方案正式出炉。隧道开通后,从烟台到大连最多只需要40分钟。烟台到大连的海底隧道是指烟台蓬莱至旅顺之间的海底隧道,归属铁路总公司管理,整条隧道全长123公里,火车设计时速为250公里,运行速度能达到220公里/小时,届时从烟台到大连最多只需要40分钟。据了解,工程方案将采纳全海底隧道方案,以火车载运汽车通行,南北两端的接驳点、工程规模也已确定。海底隧道的关键性问题最小岩石覆盖的确定水压力设计值的确定衬砌结构断面优化与排水方案穿越海底不良地质段的施工措施服务隧道设置的必要性•应从围岩稳定性和隧道漏水量的大小两方面综合考虑，合理确定海底隧道最小岩石覆盖层厚度。•海底隧道水压力设计值的确定与地下水的处理方式有关，采用限量排放的防水措施，可有效地降低作用于支护结构上的水压力。•隧道衬砌结构与防排水方式、隧道周围围岩的注浆效果和注浆加固圈的厚度有很大关系。•可采用注浆法、冻结法等方案穿越海底断层、溶槽等地段。•设置服务隧道有利于海底隧道的施工和运营管理。返回友情奉送通过对岩体力学在各著名隧道工程的资料搜集、整理和研究，可以看出岩体力学上许多理论与参数都在实际上能解决许许多多的工程上棘手的难题。为了我们以后既能在学术上有所造诣，又能在工作上少走弯路，还是学好岩体力学，没事拿出来多翻翻。