中南大學(xué)隧道工程課件0緒論

《隧道道工工程程》0.4隧道道工工程程課課程程的的特特點點與與主主要要內(nèi)內(nèi)容容緒論論0.3隧道道工工程程的的發(fā)發(fā)展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.2隧道道工工程程的的特特點點緒論論◆是一一種種修修建建在在地地下下的的工工程程建建筑筑物物。?！粜藿ńㄔ谠诘氐叵孪隆?、兩兩端端有有出出入入口口，，供供車車輛輛、、行行人人、、水水流流及及管管線線等等通通過過的的通通道道(在保保留留上上部部地地層層的的前前提提下下開開挖挖出出能能夠夠提提供供某某種種用用途途的的地地下下空空間間)。0.1.1有關(guān)關(guān)定定義義0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能1.隧道道(tunnel)◆從事事研研究究和和建建造造各各種種隧隧道道及及地地下下工工程程的的規(guī)規(guī)劃劃、、勘勘測測、、設(shè)設(shè)計計、、施施工工和和養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)的的一一門門應(yīng)應(yīng)用用科科學(xué)學(xué)和和工工程程技技術(shù)術(shù)，，是是土土木木工工程程的的一一個個分分支支。。◆也指指在在巖巖體體或或土土層層中中修修建建的的通通道道和和各各種種類類型型的的地地下下建建筑筑物物。。緒論論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與與功功能能0.1.1有關(guān)關(guān)定定義義緒論論軍工工與與人人防防工工程程：：各種種國國防防坑坑道道，，地地下下廠廠房房和和倉倉庫庫、、地地下下核核試試驗驗場場、、防防空空洞洞、、核核廢廢料料的的儲儲存存等等緒論論0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的類類型型1.按用用途途分分:交通通運(yùn)運(yùn)輸輸：：鐵路路、、道道路路、、地地下下鐵鐵道道、、水水底底隧隧道道礦山山：：煤炭炭、、有有色色金金屬屬等等采采礦礦、、儲儲存存和和生生產(chǎn)產(chǎn)等等用用途途的的地地下下礦礦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、、地地下下商商場場、、給給排排水水設(shè)設(shè)施施、、天天然然氣氣管管道道、、電電纜纜管管道道水利利發(fā)發(fā)電電工工程程：：地下下發(fā)發(fā)電電廠廠以以及及其其他他各各種種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與與功功能能山嶺嶺隧隧道道城城市市隧隧道道水水底底隧隧道道緒論論2.按地地層層分分(經(jīng)過過的的地地層層)：巖石石(軟、、硬硬)隧道道土土質(zhì)質(zhì)隧隧道道3.按所所處處位位置置分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的類類型型圓形形隧隧道道矩矩形形隧隧道道馬馬蹄蹄形形隧隧道道緒論論4.按施施工工方方法法分分:鉆爆爆法法隧隧道道明明挖挖法法隧隧道道機(jī)機(jī)械械法法隧隧道道沉沉埋埋法法隧隧道道5.按斷斷面面形形狀狀分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的類類型型特大大斷斷面面（（>100m2）大大斷斷面面（（50～100m2）中中等等斷斷面面（（10～50m2）小小斷斷面面（（3～10m2）極極小小斷斷面面（（<3m2）這是是按按國國際際隧隧道道協(xié)協(xié)會會(ITA————InternationalTunnelAssociation)的定定義義數(shù)數(shù)值值劃劃分分的的。。緒論論6.按開開挖挖斷斷面面大大小小分分:0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.1.2隧道道及及地地下下工工程程的的類類型型公路路：：特長長隧隧道道L＞3000m長隧隧道道3000＞L＞1000m中長長隧隧道道1000＞L＞500m短隧隧道道L＜500m緒論論7.按隧隧道道長長度度分分(山嶺嶺隧隧道道):鐵路路：：特長長隧隧道道L＞10000m長隧隧道道10000＞L＞3000m中長長隧隧道道3000＞L＞500m短隧隧道道L＞500m0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.2隧道及地地下工程程的類型型在線路翻翻越山嶺嶺地段，，通過修修建隧道道可減少少展線長長度，使使線路平平直。這這是山嶺嶺交通隧隧道的最最大功能能。在設(shè)設(shè)計上一一般把這這種隧道道稱為0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論山嶺交通通隧道是是指專供供鐵路或或公路運(yùn)運(yùn)輸使用用的地下下工程結(jié)結(jié)構(gòu)物。它是鐵路路或公路路的重要要組成部部分之一一。越嶺隧道道。1.克服高程程障礙:0.1隧道工程程的基本本概念與與功能緒論論在線路沿沿河谷繞繞行時，，為避免免不良地地質(zhì)地段段，如滑滑坡等，，用隧道道來裁彎彎取直時時，可縮縮短線路路長度這這種隧道道一般稱稱為緒論論2.裁彎取自自(縮短線路路):傍山隧道道或河谷谷隧道。0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論例如：（（1）大瑤山山隧道（（鐵路））例如：（（2）蕉溪嶺嶺隧道群群（公路路）對于容易易發(fā)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運(yùn)運(yùn)營條件件，保證證行車安安全，節(jié)節(jié)省養(yǎng)護(hù)護(hù)維修費費用。緒論論3.避開不良良地質(zhì)地地段:例如，當(dāng)一條條線路有有可能是是從滑坡坡地段上上通過時時，可把把線路往往里挪動動一些，，用隧道道通過。。0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺交通通隧道的的類型與與功能緒論論緒論論4.避開其他他重要建建筑或工工程等:◆與公路、、城市主主干道的的交叉處處◆穿越城區(qū)區(qū)重要建建筑物◆穿越城區(qū)區(qū)重要風(fēng)風(fēng)景、園園林區(qū)域域◆繞避大型水利利樞紐工工程等0.1隧道工程程的基本本概念與與功能0.1.3山嶺嶺交交通通隧隧道道的的類類型型與與功功能能緒論論緒論論緒論論0.4隧道道工工程程課課程程的的特特點點與與主主要要內(nèi)內(nèi)容容緒論論0.3隧道道工工程程的的發(fā)發(fā)展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.2隧道道工工程程的的特特點點隨著著人人口口的的不不斷斷增增長長，，土土地地越越來來越越寶寶貴貴，，尤尤其其是是在在城城市市，，地地皮皮價價格格不不斷斷上上漲漲，，這這便便是是現(xiàn)現(xiàn)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發(fā)發(fā)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發(fā)發(fā)展展正正在在開開拓拓著著兩兩個個新新的的領(lǐng)領(lǐng)域域：：一一個個是是宇宙宙空空間間，另另一一個個是是地下下空空間間，也也就就是是““上上天天入入地地””，，因因此此，，隧隧道道工工程程將將會會起起著著越越來來越越重重要要的的作作用用。。緒論論0.2.1優(yōu)點點1.縮短短線線路路長長度度，，減減少少能能耗耗2.節(jié)約約地地皮皮0.2隧道道工工程程的的特特點點既有有利利于于國國民民經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的可可持持續(xù)續(xù)發(fā)發(fā)展展。。當(dāng)當(dāng)今今世世界界面面臨臨人人口口爆爆炸炸，，土土地地退退化化，，資資源源短短缺缺，，生生態(tài)態(tài)變變壞壞，，氣氣候候反反常常，，環(huán)環(huán)境境惡惡化化，，人人類類賴賴以以生生存存的的地地球球已已不不堪堪重重負(fù)負(fù)，，各各國國都都把把地地下下發(fā)發(fā)展展當(dāng)當(dāng)成成一一種種新新型型國國土土資資源源來來看看待待。。緒論論3.有利利于于環(huán)環(huán)境境保保護(hù)護(hù)4.應(yīng)用用范范圍圍廣廣泛泛0.2隧道道工工程程的的特特點點0.2.1優(yōu)點點由于于修修建建隧隧道道時時場場地地狹狹小小，，工工作作流流程程環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)較較多多，，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，，往往往往成成為為一一條條線線路路中中的的關(guān)關(guān)鍵鍵工工程程。。緒論論0.2.2缺點點1.造價價較較高高●一般般是是普普通通線線路路的的8～10倍左左右右●鐵路路隧隧道道：：單單線線約約2～3萬元元/m，雙雙線線約約3～4萬元元/m；●公路路隧隧道道大大約約與與雙雙線線鐵鐵路路隧隧道道的的相相當(dāng)當(dāng)。。2.施工工期期限限長長0.2隧道道工工程程的的特特點點因為為隧隧道道建建筑筑是是地地下下作作業(yè)業(yè)，，工工作作面面狹狹小小，，光光線線暗暗、、空空氣氣潮潮濕濕、、勞勞動動條條件件差差，，因因此此，，發(fā)發(fā)展展機(jī)機(jī)械械化化施施工工是是改改善善工工人人勞勞動動條條件件、、提提高高勞勞動動生生產(chǎn)產(chǎn)率率的的唯唯一一途途徑徑。緒論論3.施工工作作業(yè)業(yè)環(huán)環(huán)境境和和條條件件較較差差0.2隧道道工工程程的的特特點點0.2.2缺點點0.4隧道道工工程程課課程程的的特特點點與與主主要要內(nèi)內(nèi)容容緒論論0.3隧道道工工程程的的發(fā)發(fā)展展0.1隧道道工工程程的的基基本本概概念念與與功功能能0.2隧道工程的特特點◆公元前180～2160年，在古巴比比倫城幼發(fā)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，長190m。◆古羅馬時代(公元前后)，利用棚架支支護(hù)和卷揚(yáng)提提升方法，開開挖了數(shù)量較較多的軍用隧隧道和水工隧隧道，開挖方方法是火燒開開挖面，燒熱熱后急速波冷冷水使巖石開開裂……。緒論：0.3.1歷史發(fā)展1.國際上（1）古代0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展◆火藥的改進(jìn)和和鉆眼工具的的創(chuàng)制，促使使隧道修建技技術(shù)顯著提高高，其中比較較有影響的是是1898年建成了穿越越阿爾卑斯山山的辛普郎隧隧道。第一次次應(yīng)用了TNT炸藥（硝化甘甘油）和鑿巖巖機(jī)。1.國際上（2）現(xiàn)代◆現(xiàn)代隧道開挖挖技術(shù)是在火火藥的發(fā)明和和19世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命命后出現(xiàn)的，，尤其鐵路的的出現(xiàn)對隧道道起到了很大大的推動作用用；◆采用現(xiàn)代技術(shù)術(shù)修建的第一一座用蒸汽機(jī)機(jī)車牽引的隧隧道是1826～1830年在英國利物物浦至曼徹斯斯特的鐵路線線上，長1190m。緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.1歷史發(fā)展山嶺鐵路隧道道:日本的大清水隧道22.23Km，

交通通(公路與鐵路)隧道:日本的青函隧道53.85Km英法海峽隧道道50.4Km公路隧道:挪威的Laerdal隧道24.51Km。1.國際上（3）目前世界上上最長的交通通隧道瑞士的圣哥達(dá)(st.GoHhard)隧道，全長16.3km。緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.1歷史發(fā)展◆春秋時代《左傳》就有“隧而相相見”的記載載◆三國時期的““官度之戰(zhàn)””，曹操掘地地道…◆封建時期各個個朝代的帝王王墳?zāi)沽陮嬀拊诘叵隆?7世紀(jì)初宋應(yīng)星星所著《天工開物》是我國有關(guān)地地下工程方面面的最早書籍籍，它詳細(xì)記記載了豎井采采煤法?！糇钤缬糜诮煌ㄍǖ乃淼罏椤啊笆T”隧道道，位于今陜陜西省漢中縣縣褒谷口內(nèi)，，建于東漢明明帝永華九年年。2.國內(nèi)（1）古代緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.1歷史發(fā)展◆最早的隧道是是：臺灣的獅球嶺隧道(1887~1891，軌距1067mm，長261.4m)，位于臺北——基隆線上◆完全由中國人人自行設(shè)計和和修建的隧道道是詹天佑負(fù)負(fù)責(zé)設(shè)計的八達(dá)嶺隧道2.國內(nèi)（2）近代緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.1歷史發(fā)展緒論◆已建成的最長長鐵路隧道：：秦嶺隧道18.456km◆在建的最長鐵鐵路隧道：烏鞘嶺隧道20.050km◆已建成的最長長公路隧道：：秦嶺終南山隧隧道18.4km2.國內(nèi)(3)現(xiàn)代(截至2006年底止)緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.1歷史發(fā)展第三代清水隧隧道：1972年為了修建上上越新干線高高速鐵路而建建，長22.222Km；線路更平順順，位置更低低。0.3.2技術(shù)發(fā)展1.國際上隧道工程的長長度標(biāo)志著一一個國家發(fā)展展的水平如日本的三代代清水隧道，，穿越海拔2000m的谷川山脈第一代清水隧隧道：1929.12，9.702Km，東口仍有展展線；第二代清水隧隧道：1963～1967，13.490Km，東口展線消消除，但坡度度較陡；緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展它們可望在本本世紀(jì)實現(xiàn)。。1.國際上其他日本——南朝鮮擬建海底隧道西班牙——摩洛哥的直布羅陀海峽峽隧道意大利連接西西里島的海海底隧道正在建設(shè)之中中緒論：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.2技術(shù)發(fā)展設(shè)備：有了鉆鉆孔臺車和裝裝碴運(yùn)輸機(jī)主主要干線：：成昆線、貴貴昆線、湘黔黔線代代表性性的隧道：成成昆線沙木拉打隧道道，6383m建造速度：52km/年緒論：2.我國（1）鐵路隧道的的建造20世紀(jì)50年代：設(shè)備：開始使使用風(fēng)鉆和小小型裝碴機(jī)主主要鐵路干干線：寶成線線、川黔線代代表性的隧隧道：川黔線線涼風(fēng)埡隧道，4270m建造速度：25km/年20世紀(jì)60年代：0.3隧道工程的發(fā)發(fā)展0.3.2技術(shù)發(fā)展設(shè)備：因文化化大革命，技技術(shù)和設(shè)備基基本保持現(xiàn)狀狀主主要鐵鐵路干線：襄襄渝線、京原原線、枝柳線線典典型隧隧道：京原線線的驛馬嶺隧道，7032m建造速度：110Km/年（1）鐵路路隧道道的建建造2.我國20世紀(jì)70年代：：0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)展設(shè)備：：出現(xiàn)現(xiàn)了大大型全全液壓壓鉆孔孔臺車車、大大型裝裝碴機(jī)機(jī)、模模板臺臺車、、砼輸輸送泵泵和運(yùn)運(yùn)輸車車、噴噴錨支支護(hù)等等技術(shù)術(shù)，以以及采采用信信息化化施工工管理理，主主要要鐵路路干線線：衡衡廣復(fù)復(fù)線、、大同同——秦皇島島線，，典典型隧隧道：：大瑤山山隧道道(14295m)軍都山山隧道道(8460m)（1）鐵路路隧道道的建建造2.我國20世紀(jì)80年代：：0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)展大秦鐵鐵路軍軍都山山隧道道設(shè)備：：引進(jìn)進(jìn)隧道掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)——TunnelBoringmachineTBM主要鐵鐵路干干線：：京京九線線、南南昆線線典典型隧隧道：：秦嶺隧隧道(18456m)米花嶺嶺隧道道(9392m)（1）鐵路路隧道道的建建造2.我國20世紀(jì)90年代：：0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)展◆目前我我國隧隧道比比重高高的幾幾條鐵鐵路干干線宜宜萬線線：58.0%,為世界界最高高襄襄渝渝線：：34.3%成昆線線：31.6%◆至2000年底：：我國國運(yùn)營營鐵路路隧道道：6880多座總總延延長：：3700Km◆其中5km以上鐵鐵路隧隧道如如教材材的表表0－3所示2.我國（1）鐵路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)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，總總長不不到100km◆1960年，上上海黃黃浦江江打浦浦路水水底公公路隧隧道，，以盾盾構(gòu)法法修建建，直直徑10.2m，長1322m◆改革開開放以以后隨隨著高高等級級公路路的修修建，，隧道道才越越來越越長◆近十多多年來來，公公路隧隧道的的建造造也取取得了了迅猛猛發(fā)展展，每每年都都有十十座以以上的的隧道道建成成2.我國（2）公路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)展◆目前我我國已已建成成400余座公公路隧隧道，，總長長度已已超過過100km◆隧道長長1000m以上的的有40多座◆較著名名的公公路隧隧道有有：二郎山山隧道道，4160m，海拔拔2200m華鎣山山隧道道，4705m、4686m(雙洞)中梁山山隧道道，3000多m◆已建成成的最最長公公路隧隧道：：秦嶺終終南山山隧道道，18.4km◆湖南省省目前前剛完完工的的：雪峰山山隧道道，6.95km2.我國（2）公路路隧道道的建建造0.3隧道工工程的的發(fā)展展緒論：：0.3.2技術(shù)發(fā)發(fā)展緒論論緒論論0.4隧道工工程課課程的的特點點與主主要內(nèi)內(nèi)容緒論論0.3隧道工工程的的發(fā)展展0.1隧道工工程的的基本本概念念與功功能0.2隧道工工程的的特點點是一門門綜合合性較較廣的的應(yīng)用用學(xué)科科，需需要用用到的的基礎(chǔ)礎(chǔ)理論論和技技術(shù)基基礎(chǔ)理理論知知識有有：◆數(shù)學(xué)◆工程力力學(xué)(理論力力學(xué)、、材料料力學(xué)學(xué)、結(jié)結(jié)構(gòu)力力學(xué)、、彈性性力學(xué)學(xué))◆巖石(土)力學(xué)、、工程地地質(zhì)◆鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理◆建筑材材料◆計算機(jī)機(jī)應(yīng)用用等緒論論0.4.1