中南大学隧道工程课件0(绪论)

《隧道工程》0.4隧道工程课程的特点与主要内容绪论0.3隧道工程的发展0.1隧道工程的基本概念与功能0.2隧道工程的特点绪论◆是一种修建在地下的工程建筑物。◆修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道(在保留上部地层的前提下开挖出能够提供某种用途的地下空间)。0.1.1有关定义0.1隧道工程的基本概念与功能1.隧道(tunnel)◆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)0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.1有关定义绪论军工与人防工程：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0.1.2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0.1隧道工程的基本概念与功能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:0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.2隧道及地下工程的类型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:0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.2隧道及地下工程的类型特大断面（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:0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.2隧道及地下工程的类型公路：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＞500m0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.2隧道及地下工程的类型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0.1.3山岭交通隧道的类型与功能绪论山岭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。越岭隧道。1.克服高程障碍:0.1隧道工程的基本概念与功能绪论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绪论2.裁弯取自(缩短线路):傍山隧道或河谷隧道。0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.3山岭交通隧道的类型与功能绪论例如：（1）大瑶山隧道（铁路）例如：（2）蕉溪岭隧道群（公路）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。0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.3山岭交通隧道的类型与功能绪论绪论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0.1隧道工程的基本概念与功能0.1.3山岭交通隧道的类型与功能绪论绪论绪论0.4隧道工程课程的特点与主要内容绪论0.3隧道工程的发展0.1隧道工程的基本概念与功能0.2隧道工程的特点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0.2.1优点1.缩短线路长度，减少能耗2.节约地皮0.2隧道工程的特点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0.2隧道工程的特点0.2.1优点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0.2.2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0.2隧道工程的特点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0.2隧道工程的特点0.2.2缺点0.4隧道工程课程的特点与主要内容绪论0.3隧道工程的发展0.1隧道工程的基本概念与功能0.2隧道工程的特点◆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：0.3.1历史发展1.国际上（1）古代0.3隧道工程的发展◆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，其中比较有影响的是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：0.3隧道工程的发展0.3.1历史发展山岭铁路隧道: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50.4Km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：0.3隧道工程的发展0.3.1历史发展◆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：0.3隧道工程的发展0.3.1历史发展◆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：0.3隧道工程的发展0.3.1历史发展绪论◆已建成的最长铁路隧道：秦岭隧道18.456km◆在建的最长铁路隧道：乌鞘岭隧道20.050km◆已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道18.4km2.国内(3)现代(截至2006年底止)绪论：0.3隧道工程的发展0.3.1历史发展第三代清水隧道：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。0.3.2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：0.3隧道工程的发展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：0.3隧道工程的发展0.3.2技术发展设备：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：0.3隧道工程的发展0.3.2技术发展设备：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建造速度：110Km/年（1）铁路隧道的建造2.我国20世纪70年代：0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展设备：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：0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展大秦铁路军都山隧道设备：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：0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展◆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◆其中5km以上铁路隧道如教材的表0－3所示2.我国（1）铁路隧道的建造0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展◆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10.2m，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0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展◆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，6.95km2.我国（2）公路隧道的建造0.3隧道工程的发展绪论：0.3.2技术发展绪论绪论0.4隧道工程课程的特点与主要内容绪论0.3隧道工程的发展0.1隧道工程的基本概念与功能0.2隧道工程的特点是一门综合性较广的应用学科，需要用到的基础理论和技术基础理论知识有：◆数学◆工程力学(理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学)◆岩石(土)力学、工程地质◆钢筋混凝土结构设计原理◆建筑材料◆计算机应用等绪论0.4.1特点0.4隧道工程课程的特点与主要内容围岩分类围岩压力0.4.2本门学科（课程）的主要内容绪论1.隧道的规划与设计隧道位置的选择平纵断面设计等2.隧道结构构造——衬砌结构的特征结构的几何形状与尺寸结构的类型与使用条件衬砌材料的基本知识3.岩体(或地层)——即围岩的特征0.4隧道工程课程的特点与主要内容绪论4.衬砌结构的设计与计算衬砌结构的荷载计算衬砌结构的力学分析的基本原理和方法5.隧道施工方法与施工工艺隧道的施工特点针对不同地质条件的施工方法施工过程中的基本作业循环施工组织与施工管理以及辅助施工0.4隧道工程课程的特点与主要内容0.4.2本门学科（课程）的主要内容绪论以上的第1～5部分内容将属于本课程的重点重点：第1～10章6.隧道的运营管理与养护维护隧道通风、照明病害整治隧道防灾