隧道的结构构造
道路隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物是为了保持贮存岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建
筑物，通常指洞身衬砌和洞门构造物。洞身衬砌的平纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定，衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。在山体坡面有发生崩坍和落石可能时，往往需要接长洞身或修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决定，如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。附属构造物是主体构造物以外的其他建筑物，是为了运营管理、维修养所、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。
1、衬砌结构的类型山岭隧道的衬砌结构形式，主要是根据隧道所处的地质地形条件，考虑其结构受力的合理性、施工方法和施工技术水平等因素来确定的。随着人们对隧道工程实践经验的积累，对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识的发展，结构形式发生了很大变化，出现各种适应不同的地质条件的结构类型，大致有下列几类。
1)直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于岩石地层垂直围岩压
力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。对于道路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦时称为坦三心圆拱，形状较尖时称为尖三心圆拱，平时即为割圆拱。
2)曲墙式衬砌通常在III类以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成环状封闭结构，可以设置仰拱。
3)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别，这里仅介绍其结构形式。为了使喷混凝土结构的受力状态趋于合理化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超欠挖。然后在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。如果以喷混凝土、锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠，保持无渗漏水，采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的。
4)圆形断面隧道为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面，因为需要较大的衬厚度，所以多半在施工时进行二次衬砌。对于水底隧道，由于水压力较大，采用矿山法施工时，也多采用二次衬砌，或者采用铸铁制的方形节段。水底隧道广泛使
用盾构法施工，其断面为全圆形。通常用预制的方形节段在现场拼装。此时，在顶棚以上的空间和路面板以下的空间可以用作通风管道，车行道两侧的空间可以设置人行道或自行车道，有剩余空间时还可以设置电缆管道等。水底隧道的另一种施工方法是沉管法，有单管和双管之分，其断面可以是圆形，也可以是矩形。岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，其开挖断面通常为圆形，开挖后可以用喷混土衬砌、喷锚衬砌或拼装预制构件衬砌等多种形式。
5)矩形断面衬砌如上所述，用沉管法施工时，其断面可以用矩形形式。用明挖法施工时，尤其在修筑多车道隧道时，其断面广泛采用矩形。这种情况，回填土厚度一般较小，加之在软土中修筑隧道时，软土不能抵御较大的水平推力，因而不应修筑拱形隧道。另一方面，矩形断面的利用率也较高。城市中的过街人行地道，通常都在软土中通达，其断面也是以矩形为基础组成的。
2、支护结构在隧道及地下过程中，支护结构通常分为初期支护(一次支护)和永久支护(二次支护、二次衬砌)。一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩产变形、坍塌而设置的临时支护措施，常用支护形式有木支撑、型钢支撑、锚喷支护等，其中型钢支撑、锚喷支护一般作为永久支护的一部分，与永久支护共同工作。二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构。常用的永久衬砌形式有整体衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌等3种。
公路隧道与铁路、水工隧道相比，其使用目的有许多不同的地方。公路隧道使用目的和要求更具多样化，范围更广泛。道路行驶车辆有小汽车、大型卡车、民用及军用大型拖车、各种慢速机动车、非机动车等，在隧道内同一孔混合行驶，也有在多孔内多层内分道通过，还有专用隧道等。因此，设计隧道衬砌应与道路等级、交通功能及性质相适应，即与使用目的相适应，设计出相应的衬砌断面。
1)整体式衬砌整体式衬砌是传统衬砌结构形式，在新奥法(NATM)闻世前，广泛地应用于隧道工程中，目前在山岭隧道中还有不少工程事例。该方法不考虑围岩的承载作用，主要通过衬砌的结构刚度抵御地层产变形，承受围岩的压力。整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土衬砌，其方法是在隧道内树立模板、拱架，然后浇灌混凝土而成。它作为一种支护结构，从外部支撑隧道围岩，适用于不同的地质条件，易于按需成形，且适合多种施工方法，因此，在我国隧道工程中广泛使用。
2)复合式衬砌复合式衬砌是目前隧道工程常采用的衬
砌形式。复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的。初期支护是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定；二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。复合衬砌的设计，目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计。复合衬砌设计和施工密切相关，应通过量测及时支护，并掌握好围岩和支护的形变和应力状态，以便最大限度发挥由围岩和支护组成的承载结构的自承能力。
3)锚喷衬砌锚喷支护作为隧道的永久性衬砌。按目前的施工水平，可将锚喷支护作为初期支护配合第二次模注混凝土衬砌即可，此时喷射混凝土的作用为：局部稳定围岩表层少数已松动的岩块；保护和加固围岩表面，防止风化；与围岩形成表面较平整的整体支承结构，确保营运安全。
在层状围岩中，其结构面或产状可能引起不稳定，开挖后表面张裂、岩层岩沿面滑移或受挠折断，可能引起坍塌。块状围岩受软弱结构面交叉切割，可能形成不稳定的危石。应加入了锚杆支护，通过联结作用、组合原理保护和稳定围岩，并通过喷射混凝土表面封闭和支护的配合，使围岩和锚杆喷射混凝土形成一个稳定的承载结构。
在某些不良地质、在面积涌水地段和特殊地段，不宜采用锚喷衬砌作为永久衬砌。大面积涌水地段，喷射混凝土很难成型，且即使成型，其强度及与围岩的粘结力无法保证，难于发挥锚喷支护所应用的作用。不宜采用锚喷支护作为永久衬砌的情况还包括：对衬砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求衬砌内轮廓很整齐、平整；辅助坑道或其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；有很高的防水要求的隧道；还有；围岩及覆盖太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和锚杆材料的腐蚀；寒冷和严寒地区有冻害的地方等。
竖井、斜井
一般隧道开挖是从两洞口或从其中一个方向洞口进行。但在长大隧道因工期限制、经济、施工、地形、环境等条件，有必要分成几个工程区段进行施工，多数情况下要设工作坑道。
工作坑道按坡度区分为横洞、斜井、竖井和平行导坑。选择哪种形式，决定于地形、地质、工期、运输能力，设置地点的当地条件。
1、竖井竖井的位置选择必须考虑地形、地质，与主坑道的衔接，完工后的处理等条件来决定。特别是设在山谷部分的竖井多数延长短，要研究防止井口附近地表水和泥沙的流入措施。当存在平面位置稍偏离一点，即有可能产生大的地质变化的情况时，必须重视地质调查。
竖井与主坑道的衔接方式有设置在主坑道的正上方和从不主坑道设置两种。若设在主坑道正上方时，坑底设备必须设在主坑道内，而且与主坑道联结处理上会产生困难。一般在竖井深度小时，可设于主坑道上方，在山岭隧道则不设于主坑道上方比较合理。
竖井断面的内部空间，考虑搬运设备，作业通路，其他各种设备等的大小和形状来决定。断面形式普通为圆形，但深度小时，也有矩形的情况。最小断尺寸为升降车，吊桶等搬运设备，通过竖井机械的最大尺寸，电梯，非常时期使用的出入井设备，给排水管路，压缩空气管路等的大小、配置，竖井和联络坑道的衔接部分的构造等来研究决定。
2、斜井确定斜井位置时，考虑以下因素：洞口设置在地形简单、地质良好、涌水量不大，能保证洞外装罐、卷扬机安装等洞外设备布置的用地需要；与主坑道连接要合适，长度尽可能短，能提供适合运输方式的坡度。在规划坡度和断面时，重要的是要注意不给主坑道的作业造成障碍和制约。
斜井坡度如过陡，接近竖井，在运输上不方便，过缓则存在加长延长的问题，因此，坡度是否适当，主要应决定于主坑道开挖出渣的运输方式，若采用输送带方式时，决定于限制渣石滑滚的条件，一般标准在1/4（约14度）以下。
3、使用于通风的竖井公路隧道通风设备的规模的决定，是以汽车排放的有害物质即对生理上有害的一氧化碳和走行上产生视觉障
碍的烟雾为对象的。因此，随着隧道长度和交通量的增加，所需通风设备的送风量也增加。所需通风管道设在中间竖井（包含斜井和横洞）中，并由它进行被污染空气和新鲜空气交换处理。通风竖井的位置在横向通风时，最恰当的地点是在通风量的分区点上。纵向通风方式时，是在污染空气（CO或烟雾）容许浓度界限的位置。另外，山岭隧道的竖井位置是受地形、地质条件、周围的环境条件、气象条件等各种制约，也有必要将竖井选定在能限制通风动力损失最低的位置上。
通风竖井的断面，一般采用圆形，其大小由隧道所需的通风量来决定。管道内的风速一般为20m/s左右。但断面除按通风决定的面积外，同时要考虑通风竖井内的电缆布设。在延长较短的竖井设地面通风站时，应设置检查通道（升降电梯）等的空间，规划时必须综合考虑决定。
防水与排水
水，不仅是影响隧道正常施工的因素之一，也是影响隧道正常运营的重要因素之一。在施工期间，地下水的作用不仅降低围岩的稳定性（尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重），增加开挖难度，且增加了支护的难度和费用，甚至需采用超前支护或顶注浆堵水和加固围岩。此外，若对地下水处理不当，则可能造成更大的危害。
在运营期间，地下水常从混凝土衬砌的施工缝、变形缝（伸缩缝和沉降缝）、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中。造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀。使路面积水或结冰造成打滑，危及行车安全。为避免和减少水的危害，我国隧道工作者已总结出“截、堵、排相结合”的综合治水原则，并以模筑混凝土衬砌作为防水（堵水）的基本措施。
截就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不能进入隧道工程范围内。
堵就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其他防水材料为辅助防水层，阻隔地下水，使之不能进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施。堵水措施可以较好地保护地下水环境。
排就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道。
实际中要因地制宜，综合考虑，适当选择治水方案，做到技术可行，费用经济，效果良好，保护环境，不仅要根据围岩的工程地质条件，地下水的水量大小及埋藏和补给条件，工程结构的设计使用要求，施工
技术水平及环境保护要求等情况来选择确定。还要设计、施工、维修相结合，以施工为主，充分结合现场实际，实行点面结合，将大面积渗漏水汇集为局部出水，进行有组织排水。应尽可能在施工中就将水治理好，保护地下及地表水的自然环境，减少对水环境的破坏并尽量恢复其自然环境。
“2014中国隧道与地下工程大会暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十八届年会”在杭 州召开以来，我国隧道及地下工程建设近两年又取得了长足的发展。 ?各领域的隧道总数与总长度快速增长； ?重难点隧道及地下工程建设进展顺利； ?技术上取得许多突破。 1我国隧道及地下工程近两年的发展 1.1主要领域隧道建设进展 1.1.1铁路隧道 截至2015年底，全国在建铁路隧道3784座，总长8692km；规划隧道4384座，总长 9345km；运营隧道13411座，总长13038km。2015年新增开通运营铁路隧道1316座，总长 2160km，其中，10km以上隧道18座，总长245km。相比2013年，新增铁路运营隧道2337座 （总长4099km）。 表1是中国铁路总公司工程设计鉴定中心统计的全国铁路隧道情况汇总。 1.1.2公路隧道 据统计，截至2015年底，我国大陆运营公路隧道14006座，总长12684km；近两年新增运营公路隧道2647座（3079km）。 1.1.3地铁隧道 截至2015年底，我国大陆已有22个城市开通地铁，拥有97条运营线路，总里程2934km；在建126条线路，总里程达3000多km。截至目前，大陆已有43个城市获批修建地铁，规划总里 程达12000km。 1.1.4水工隧洞 根据“国家172项引水工程建设计划”，近年来新建水工隧洞数量持续增加，兰州市水源地引 水隧洞（31.570km）、北疆供水工程喀双隧洞（283.270km）、东北引松供水隧洞等水工隧洞相继 开工建设。 1.2重难点工程 1.2.1青藏铁路关角隧道 青藏铁路关角隧道全长32.645km，是世界高海拔第一长隧，也是国内已运营的最长铁路隧道。工程于2007年11月6日全面开工，采用钻爆法施工，2014年4月15日全线贯通，2014年12月
《隧道与地下工程》复习思考题 1．隧道工程的调查包括哪些内容？其中地形地质调查的内容是什么？各勘察阶段采用什么勘察方法？ （1）包括施工前调查和施工中调查。其中施工前调查包括地形地貌及地质调查、气象调查、环境调查、施工条件调查以及与工程有关的政策法规调查等。 施工中调查是在隧道建设过程中，随着开挖掘进的进行，对开挖暴露出的地质体进行实际勘察。（2）地形地质调查分为初勘和详勘两个阶段。初勘是查明工程论证区域的地形地貌条件、地质体的物质组成、地质构造特征、物理化学地质现象等地质背景，以及与工程建设的关系。详勘除了包括初勘的内容外，还应详细调查工程部位岩体的结构特征，如岩体的完整性，节理裂隙的发育及分布特征等，为技术设计中的围岩分级提供依据。 （3）初勘采用实地踏勘、测绘，并开展必要的勘探工作。详勘采用大比例尺工程地质测绘、钻探、工程物探以及必要的测试和实验等多种方法进行综合分析。 2．隧道工程总体设计的基本原则是什么？总体设计都包括哪些内容？ （1）在各项调查基础上综合分析对比隧道各线路方案，提出优化设计方案。在复杂不良地质条件下，长大隧道尽量避开不良地质地段，中短隧道可服从道路总体路线走向。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下确定经济合理的断面形状。隧道的平、纵线型应与两端衔接的引线道路线型相协调。选择合理通风、照明方式。对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助通道、管理设施等作全面综合考虑。当隧道工程建设与周围建筑物互有影响时，应在设计和施工中采取必要的措施。 （2）总体设计包括隧道定位设计，洞口位置选择，隧道平面线形设计，隧道纵断面线形设计，隧道净空及建筑限界。 3．在隧道选线设计中，是不是线路越短越好？为什么? （1）不是，路线短的地方往往是沟谷地方，地质条件差，通常有断层破碎带或软弱岩层发育，也会有地下水汇集，作为隧道的围岩其稳定性往往较差。 4．隧道轴线方向的确定（选择）应考虑哪些问题？应如何选择洞口的位置？ （1）地应力场和地质结构面，从地应力角度看，当隧道轴线与最大主应力方向水平投影的夹角为15°~30°时，稳定性较好，且隧道轴线设计应尽量垂直最发育的结构面，即最大主应变面。 （2）不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处。避开不良地质地段。不破坏或少破坏山体坡面。 进出口洞口线路宜与地形等高线正交。洞口标高应高于洪水位家波浪高度。边坡和仰坡均不宜开挖过高。隧道穿过悬崖陡壁时要注意岩壁的稳定性。洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，设置桥梁或涵洞。可利用弃渣有计划有目的的改造洞口场地。洞口地段埋深较浅，应考虑附近地面建筑物、地下埋设物对隧道的影响及对策。 根据地形地质条件，考虑边坡仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着早进晚
我国隧道及地下工程近两年的发展与展望 洪开荣 “2014中国隧道与地下工程大会暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十八届年会”在杭州召开以来，我国隧道及地下工程建设近两年又取得了长足的发展。 各领域的隧道总数与总长度快速增长； 重难点隧道及地下工程建设进展顺利； 技术上取得许多突破。 1我国隧道及地下工程近两年的发展 1.1主要领域隧道建设进展 1.1.1铁路隧道 截至2015年底，全国在建铁路隧道3784座，总长8692km；规划隧道4384座，总长9345km；运营隧道13411座，总长13038km。2015年新增开通运营铁路隧道1316座，总长2160km，其中，10km以上隧道18座，总长245km。相比2013年，新增铁路运营隧道2337座（总长4099km）。 表1是中国铁路总公司工程设计鉴定中心统计的全国铁路隧道情况汇总。 1.1.2公路隧道 据统计，截至2015年底，我国大陆运营公路隧道14006座，总长12684km；近两年新增运营公路隧道2647座（3079 km）。 1.1.3地铁隧道 截至2015年底，我国大陆已有22个城市开通地铁，拥有97条运营线路，总里程2934 km；在建126条线路，总里程达3000多km。截至目前，大陆已有43个城市获批修建地铁，规划总里程达12000km。 1.1.4水工隧洞 根据“国家172项引水工程建设计划”，近年来新建水工隧洞数量持续增加，兰州市水源地引水隧洞（31.570km）、北疆供水工程喀双隧洞（283.270km）、东北引松供水隧洞等水工隧洞相继开工建设。 1.2 重难点工程 1.2.1青藏铁路关角隧道 青藏铁路关角隧道全长32.645 km，是世界高海拔第一长隧，也是国内已运营的最长铁路隧道。工程于2007年11月6日全面开工，采用钻爆法施工，2014年4月15日全线贯通，2014年12月25日正式通车。
隧道及地下工程“设计”类毕业设计指导书 1 设计原则及有关技术指标 1.1主要构件设计使用年限为100年。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，采取有效措施，保证结构强度、刚度，满足结构耐久性要求。 1.2 根据工程地质和水文地质条件，结合周围地面建筑物、地下构筑物状况，通过对技术、经济、环保及使用功能的综合比较，合理选择结构形式。 1.3结构设计应满足施工、运营、环境保护、防灾等要求。 1.4 结构的净空尺寸除应满足建筑限界要求外，尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形和沉陷等因素。 1.5 断面形状和衬砌形式应根据工程地质及水文地质、埋深、施工方法等条件，从地层稳定、结构受力合理和环境保护等方面综合确定。 1.6隧道结构按结构“破损阶段”法，以材料极限强度进行设计。 1.7 施工引起的地层沉降应控制在环境条件允许的范围内。 1.8 隧道建设应尽量考虑减少施工中和建成后对环境造成的不利影响。 1.9设计中除参照本指导书外，尚应符合《铁路隧道设计规范》或《地铁设计规范》等相关国家现行的有关强制性标准的规定。 1.10隧道主体工程等级为一级、防水等级为二级，耐火等级为一级。 1.11隧道结构的抗震等级按二级考虑，按抗震烈度8度设防。 1.12 结构设计在满足强度、刚度和稳定性的基础上，应根据地下水水位和地下水腐蚀性等情况，满足防水和防腐蚀设计的要求。当结构处于有腐蚀性地下水时应采取抗侵蚀措施，混凝土抗侵蚀系数不低于0.8。 1.13 在永久荷载基本荷载组合作用下，应按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响进行结构构件裂缝验算。二类环境混凝土构件的裂缝宽度(迎土面)应不大于0.2mm，一类环境(非迎土面及内部混凝土构件)混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.3mm。当计及地震、人防或其它偶然荷载作用时，可不验算结构的裂缝宽度。 1.14 混凝土和钢筋混凝土结构中用混凝土的极限强度应按表1-1采用。区间隧道衬砌采用钢筋混凝土时其混凝土强度不应低于C30。 表1-1 混凝土的极限强度(MPa)
《隧道与地下工程》测试题 1、隧道轴线的选择应考虑地应力和地质结构面的影响，不正确的隧道轴线设计是： A．隧道轴线设计应该与最大水平主应力方向夹角大于60°； B．隧道轴线设计应与最大水平主应力方向夹角为15°~30°； C．隧道轴线设计应与主要结构面尽量垂直； D．隧道轴线设计应与主要结构面平行。 2、在褶皱地层中建造隧道，隧道的位置应选择在： A．向斜的核部；B．背斜的核部；C．向斜或背斜的两翼；D．背斜的核部比向斜的核部好。 3、在隧道洞口位置的设计中，错误的选择是： A．洞口应尽量设在沟谷低洼处，这样可缩短隧道长度； B．洞口应避开断层、滑坡、崩塌等不良地质地段； C．进出洞口线路宜与地形等高线正交。 D．洞口位置的高程应高于最高洪水位。 4、在隧道纵断面线形设计中，正确的设计应该是： A．隧道纵断面线形设计应采用平坡； B．隧道纵坡坡度一般情况下应不小于0.2%，不大于5%； C．隧道纵坡坡度一般情况下应大于0.3%，小于3%； D．对于长大隧道考虑到施工期间有利于排水，应选择“人”字型双向坡的纵断面线形设计。 5、通常所说的新奥法“三大支柱”是指： A．信息化施工，反分析法，复合式衬砌；B．信息化设计，喷锚支护，控制爆破； C．控制爆破，围岩压力量测，复合式衬砌；D．喷锚支护，光面爆破，监控量测。 6、我国铁路隧道围岩分级中，根据声波波速对围岩分级时，V p=3200m/s是几级围岩？ A．Ⅰ级，B．Ⅱ级，C．Ⅲ级，D．Ⅳ级 7、在两步分级法中，修正系数K1、、K2、、K3分别代表的是： A．K1隧道的埋深，K2隧道的跨度，K3隧道的断面形状； B．K1结构面的类型及规模，K2结构面的产状，K3地下水发育状况； C．K1地下水条件，K2主要结构面的产状，K3地应力状态； D．K1声波波速，K2 RQD指标，K3隧道的规模。 8、深埋隧道与浅埋隧道的划分界限Z n等于： A．（1~2）倍的隧道跨度，B．（1.5~2.5）倍的围岩压力计算高度 C．（2~3）倍的隧道跨度，，D．（2.0~2.5）倍的围岩压力计算高度， 9、关于隧道的围岩压力，下列哪些观点是正确的？ A．浅埋隧道的围岩压力随埋深增大而增大；
土木工程概论 第十章隧道工程及地下工程 简述 当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。 20世纪80年代国际隧道协会（ITA）提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。顺应于时代的潮流，许多国家将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相呼应的，它可以分为四个时代： 第一时代从出现人类至公元前3,000年的远古时期。人类原始穴居，天然洞窟成为人类防寒暑、避风雨、躲野兽的处所。 第二时代从公元前3,000年至5世纪的古代时期。埃及金字塔、古代巴比伦引水隧道，均为此时代的建筑典范。我国秦汉时期的陵墓和地下粮仓，已具有相当技术水准和规模。 第三时代从5世纪至14世纪的中世纪时代。世界范围矿石开采技术出现，推进了地下工程的发展。 第四时代从15世纪开始的近代与现代。欧美产业革命，诺贝尔发明黄色炸药，成为开发地下空间的有力武器。日本明治时代，隧道及铁路技术开始引进并得到发展。 我国地下空间的开发和利用始于60年代。1965年北京建设地下铁道。一期工程自北京站至苹果园，24.17km，明挖法施工。二期工程为环线，于老城墙下修建，16.1km，浅埋明挖法施工。复兴门地铁车站及折返线，位于建筑物与地下管线密集的街区，采用了浅埋明挖法施工。60年代上海修建打浦路水底公路隧道。70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。80年代上海建成延安东路水底公路隧道，全长2,261m，采用直径11.3m的超大型网格水力机械盾构掘进机施工。自1984年开工，1989年5月竣工通车，建成了当时世界第三条盾构法施工的长大隧道。同一时期，上海还建成电缆隧道及其它市政公用隧道等20余条，总长达30余km。1985年至1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程，日引用量达230万t，社会效益十分显著。人民广场地下车库的建成，其平面尺寸达176×146m，深11m。广州地铁、南京地铁等在此一时期进入设计与施工准备阶段，宁波开始了水底公路隧道的修建工作。90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，多在地表至－30m以内的浅层修筑地下工程。可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。 现代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。世界已有数百个城市修建了地下铁路，我国大瑶山铁路隧道，长14,295m，历时6年建成；日本青函隧道，长53,850m，从规划到建成，历时半个世纪；英法海峡隧道，长50km，海底长度37km，历时7年建成；日韩隧道，长250km，采用分段施工方案，其调查斜井已于1986年底动工。著名的公路隧道，如穿越阿尔卑斯山、连接法国和意大利的勃朗峰隧道和连通日本群马县和新泄县的关越隧道，它们的长度均超过10km。各类地下电站迅速增长，其中地下水力发电的数目，全世界已超过400座，其发电量达45亿瓦以上。地下电站的建设是个十分庞大的地下工程。原苏联的罗戈水电站，土石方量510万立方米，混凝土用量160万立方米，开凿的隧道、硐室294个，总长度达62km。世界各国修建了大量的地下贮藏室，其建造技术得到不断革新。目前城市地下空间的开发利用，已经成为城市建设的一项重要内容。一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。 第一节隧道工程 公路隧道 隧道是修筑在地面下的通路或空间，但孔径太小，属于所谓管道范畴的除外。1970年经合组织（OECD）的隧道会议对隧道所下的定义为：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2的洞室。
国内外隧道及地下工程的发展现状法国、英国、瑞士、奥地利、挪威、日本等发达国家，在21世纪已建成一批特长隧道，还有许多特长隧道在建设或在规划中.21世纪前10年中，我国将有总长155km以上的公路隧道要投入建设，3km以上的特长隧道有数十座.在建和拟建的铁路中隧道含量很大，特长隧道数量很多.北京、上海、广州、深圳、南京、天津将投入巨资构建城市轨道交通网络.厦门将建一个可以全天候进出厦门岛的海底隧道’ 广东计划在深圳与珠海间建设一条30多公里长的海底隧道，还有拟建的6大跨海隧道’ 我国已建成通车的铁路、公路隧道有95 00余座，总延长5200多公里;在建的铁路、公路隧道项目也很多，单是长度在10公里以上的隧道就有十多座;输水输气的隧道工程规模也很大;有已建成的和在建的LPG储油储气工程;已通车的城市地铁隧道总延长有200多公里;下穿江河及湖泊的各类用途的隧道已有十多条; 在隧道及地下工程技术上我们有了较大的进步，克服了许多不良地质难题，甚至在地质禁区也能成功地建成隧道，形成了门类齐全的工法技术。更可贵的是有了相当数量的隧道及地下工程建设的管理技术骨干和专业设计、施工队伍。但是，我们也应该看到发展中所存在的间题和不足，尤其是在隧道及地下工程技术的运用程度和建设管理水平上与先进国家相比，还有较大的差距。譬如工程决策缺乏长远的和全面的考虑，缺少环境保护和工程经济的合理比较;产业化程度低，施工机具、设备和建筑材料品种稀少、品质低劣;大型施工专用设备如盾构机、TBM掘进机、液压凿岩台车及其关键配件等仍依赖于从国外进口;建设管理十分落后，表现为工程质量水平不
高，质量稳定性差，施工安全没有保证，人身事故率高;施工队伍专业化水平低，尤其施工现场上较高素质的管理技术人才奇缺，施工机械化水平、信息化水平普遍较低。这些与国家快速发展的经济形势对隧道及地下工程建设的需求是不相适应的。 1）我国交通隧道的建设有3个非常明显的趋势：一是需修建的长隧道越来越多，长度越来越长；二是以隧道方式跨越江、河、湖、海水域的工程越来越多；三是城市隧道和地下铁道的建设将迎来高潮. 3）在隧道施工技术方面，从20世纪六七十年代钢钎大锤作业的施工方法，到80 年代推广应用“新奥法”， 20世纪末又引进了大型隧道掘进机（TBM），从液压凿岩台车的应用到隧道掘进机的引进，以及在地铁隧道和城市隧道中广泛采用盾构法，隧道施工技术有了很大进步，有些方面达到甚至超过了国际先进水平# 4）在隧道施工中，较为广泛地采用“新奥法”原则的矿山法技术改进和发展方向是：提高开挖成洞速度；提高应变能力，降低工程成本；改善施工作业环境条件和安全技术# 隧道掘进机和盾构施工方法具有施工速度快、隧道成型好、机械化强度以及周边环境影响小等显著优点# 沉管隧道适用于水底地形平坦、水深及跨度不太大的情况，在我国也将逐渐得到应用. 21世纪我国交通隧道的建设和隧道施工技术必将有一个新的更大的发展.
第一章 隧道：隧道是地下工程的一个重要分支，它是铁路、道路、水渠、各类管道（给排水、供电、供热、供气、动力及通信电缆等）遇到岩土、水体等障碍物时开凿的穿过山体或水体的内部通道，是“生命线”工程。 灾害：所谓灾害，一般指那些可以造成人畜伤害和物质财富毁损的自然或社会事件，它们源于天体、地球、生物圈、等方面以及人类自身的失误，形成超越本地区防救力量的大量伤亡和物质的毁损。 自然灾害成因：(1)由大气圈变异活动引起的气象灾害和洪水；(2)由水圈变异活动引起的海洋灾害及海岸带灾害； (3)由岩石圈变异活动引起的地震及地质灾害；(4)由生物圈变异活动引起的农、林、病虫、草、鼠害；(5)由人类活动引起的自然灾害。 自然灾害的分类：（1）气象灾害；（2）海洋灾害；（3）洪水灾害；（4）地质灾害；（5）地震灾害；（6）农作物灾害；（7）森林灾害。 地下工程常遇灾害：（1）自然灾害（气象灾害、地震灾害、地质灾害）；（2）人为灾害（战争灾害、运营事故、工程事故）。第二章 风险的属性：（1）自然属性； （2）社会属性；（3）经济属 性。 风险的特征：（1）客观性；（2） 普遍性；（3）随机性；（4）规 律性；（5）动态性。 工程的可靠性：工程结构在规 定的时间内，在规定的条件 下，完成预定功能的概率。 地铁运营中引起事故的原因： （1）运营设备、线路老化短 路引起的火灾；（2）年久失修， 隧道地下工程渗漏、断裂、沉 降、倒塌；（3）操作失误，引 发列车追尾、出轨。 风险损失：风险损失是指风险 事故发生后所产生的一系列 问题，由于风险分析是事前进 行，风险损失的分析就带有预 测成分。 第三章 地下工程内部火灾特点：（1） 氧含量急剧下降；（2）温度 急剧升高；（3）产生烟气量大， 火灾的危害大；（4）散热条件 差，浓烟难以排出；（5）人 员疏散困难；（6）灭火救援 难。 地下工程的火灾易发地点： （1）长隧道；（2）地形较复 杂隧道；（3）容易形成低扩散 区的隧道。 地下工程火灾的原因：（1）违 反电气安装和使用的安全规 定进行操作；（2）电气焊割； （3）吸烟及用火不慎；（4） 线路过负荷；（5）爆炸所引起 的火灾；（6）人为纵火或恐怖 袭击；（7）列车故障或管理不 善引发的铁路隧道火灾。 建筑消防系统作用：为建筑物 的火灾预防和火灾扑救建立 一套完整、有效的保障体系， 以提高建筑物的安全水平。 第四章 地震：地震是一种由于地球内 部物质快速运动或人为爆破 造成地面震动的自然现象。
明挖法【open cut method】指的是先将隧道或者建筑地下室部位的岩(土)体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。明挖法的优点具有施工简单、快捷、经济、安全，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。 明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有： (1)放坡开挖技术。 适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。 (2)型钢支护技术。 一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。 (3)连续墙支护技术。 一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。 (4)混凝土灌注桩支护技术。 一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。 (5)土钉墙支护技术。 在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。(6)锚杆(索)支护技术。 在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。 (7)混凝土和钢结构支撑支护方法。 依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。 特定条件下，如城市中修建地铁，因街道狭窄，不允许长期封闭地面交通；邻近有高层建筑物；水文地质条件复杂，不允许因开挖范围过大而引起沉陷等，可采用地下连续墙法施工。为了保证施工正常而顺利地进行，有时还需要完成下列重要辅助工作： ①坑壁支护 直壁式基坑必须进行支护。在岩石地层和一般粘土地层中，通常采用木支撑支护，有时可配合用锚杆支护。在不稳定含水松软地层中施工时，常用板桩支护，根据具体情况选用工字钢或钢板桩。当基坑较大,不便于架设横撑时,可用土层锚杆代替。 ②施工防排水 其目的是力求使地表水和地下水不流入基坑中，以保持坑壁的稳定和创造良好的施工条件。在基坑开挖之前，必须在其周围开挖排水沟拦截地表水。在含水地层中施工时，根据水文地质条件，可选用集水坑水泵抽水、井点降水、钢板桩围堰、压浆堵水或冻结法等施工防排水方法。 暗挖法 隧道及地下建筑工程施工时，须先开挖出相应的空间，然后在其中修筑衬砌。施工方法的选择，应以地质、地形及环境条件以及埋置深度为主要依据，其中对施工方法有决定性影响的是埋置深度。埋置较浅的工程，施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌之后再回填，这就
工程地质和隧道与地下工程的关系 工程地质学：工程地质学是一门介于地质学和土木工程学之间的应用地质学科，它是运用地质学的原理、方法，结合数理力学及土木工程学知识，分析、解决与人类工程和生活活动有关的地质问题。 也就是说，工程地质学这门学科，它的基础是地质学，我们首先应该学习的东西就是各种地形地貌、岩石产状、地质形态、构造运动等等一系列地质知识，当然这些不是单纯为了学习了解地质，而是为我们接下来所需做基础铺垫。我们隧道与地下工程专业，从大学科分类属于建筑类。所谓根深蒂固，也就是说一棵大树它要稳稳的屹立不倒必须有深厚的根基。而建筑工程，它的根基便是深深贴近着大地，只有将这根基做好做牢我们的建筑使用也才会有保障。这就是告诉我们，首先我们在做建筑工程之前，必须选一个适宜的地质环境，然而事实证明我们做工程过程中不可能不或多或少遇上一些不适宜在之上做建筑的地质，这就要求我们，必须用一种方法乃至要考虑数种方法来解决这些地质问题多带来的工程不便甚至危害。工程地质学，在一方面教授我们地质学常识，另一方面与工程相结合，运用地质学的原理、方法，结合数理力学及土木工程学知识，分析、解决与人类工程和生活活动有关的地质问题。公路工程是线型的建筑物，隧道是其中的关节部分，穿越不同的地质、地貌单元要求我们必须对地质环境有很深的探索和理解，使得工程建设减少地质制约，同时也不破坏环境。 隧道及地下工程是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。隧道及地下工程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，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。一切工程与大地接触，地质问题直接的影响我们工程的施行，在不同的地质条件下，选用不同的施工技术，或者说因地制宜，都学要我们对地质知识深入了解，对地质勘测深一步应用。例如，中国在云、贵、川及闽、浙一带可以有选择地利用天然溶洞；在西北黄土高原可利用喷锚支护和加强通风照明来修建窑洞民居。当然，在一些特殊地质，或者说不利地质，我们也必须使用恰当的施工方式是工程达到最优，例如，在软土地层中，采用适合地层条件的盾构、顶管、沉管和连续墙施工方案；在硬岩中采用新型掘进机或高效水钻台车，以及光面爆破和预裂爆破等先进技术。在一些长隧道中采用水平钻井已取得成功。以喷锚支护为基础的新奥法施工，可大力推广。 隧道与地下工程施工一般分为两大步：勘测设计和施工。勘测设计：隧道位置的选择一般应服从路线走向。由于隧道工程数量、造价、工期控制等因素，隧道位置在选线方案中是经济技术比较的重要组成部分。对不良地质地段的隧道，特别是长大复杂隧道线及全线或局部线路方案的成立与否，必须精心勘测设计。通过对隧道位置所处的地形、地质、水文等要素的测绘、勘测、测试及综合评定，设计正洞和明洞的长度和结构，决定施工方法，设计辅助坑道、排水系统和附属工程。可以知道这个过程实际上就是，其一是人文需要，也就是我们的需求建设需要；其二则是工程施工需要，找到合适地质环境施工减少造价和施工困难，这主要依靠我们工程地质的知识。第二个过程，施工过程，更是直接在地里面作业，很多应急情况都学要我们技术人员运用各方面只是解决问题，其中工程地质起到了重要作用。由此看来，整个隧道和地下工程的施工，不论是前期准备还是中期施工乃至后期完善都需要用工程地质知识，
地下工程的现状与未来发展前景摘要：地下工程现状与优越性，地下工程未来的发展前景 关键词：地下铁道，铁路和公路隧道，生态环境优越性，城市地下快速路，隧道，发展前景 19 世纪是桥的世纪，20 世纪是高层建筑的世纪，而 21 世纪应该是地下洞室开发利用的世纪。在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策“可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。中国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。交通拥堵已经成为城市致命的瓶颈，人们在拥堵中等待、愤怒、绝望，也开始因为渴望速度而寻找方向。当一个名字叫地铁的尤物可以让交通烦恼消却、速度诱惑满足时，几乎所有的中国城市都爱上了她，开始了轰轰烈烈的地铁建设之旅。地铁的另类空间激发着人们的国际化大都会想象力和商业想象力，地铁天文数字般的投资令城市人痛并快乐着，地铁承载着所有都市人内心的柔软和抒情，令那些对城市失望的人可能重新爱上城市。 1．地下工程发展现状 1.1 地下铁道 随着城市在不断的发展，并随之扩大的趋势，市内的地面运输功能已经无法满足市内交通的需求量，而修建地下铁道则是改变这一现象最有效的手段之一。而在世界上存在已修建或者是正在修建地下铁道的城市有 80 多个，而我国北京现在经修建地下铁道达 1140．1 km，而天津已修建了 7．2 k m 的地下铁道，同时在其他的大城市内也正在筹划中。地下铁道和其他城市运输类型相比较，其运送能力最大；由于没有平面交叉和采取自动闭塞信号，可以保证通行安全；地铁各列车间的间歇时间可以很短，给旅客以很大方便；噪声小，保护环境条件好。近 20～30 年来，在某些国家的大城市(如：日本东京、大阪等地)和地铁相配合还修建了具有相当规模的地下街和地下商场等。地铁的缺点是：固定运营费用比重较大，只有客流密度很大时才是经济合理的。 1．2 铁路和公路隧道
国内外隧道及地下工程的发展现状 法国、英国、瑞士、奥地利、挪威、日本等发达国家，在21世纪已建成一批特长隧道，还有许多特长隧道在建设或在规划中.21世纪前10年中，我国将有总长155km 以上的公路隧道要投入建设，3km以上的特长隧道有数十座.在建和拟建的铁路中隧道含量很大，特长隧道数量很多.北京、上海、广州、深圳、南京、天津将投入巨资构建城市轨道交通网络.厦门将建一个可以全天候进出厦门岛的海底隧道’ 广东计划在深圳与珠海间建设一条30多公里长的海底隧道，还有拟建的6大跨海隧道’ 我国已建成通车的铁路、公路隧道有95 00余座，总延长5200多公里;在建的铁路、公路隧道项目也很多，单是长度在10公里以上的隧道就有十多座;输水输气的隧道工程规模也很大;有已建成的和在建的LPG储油储气工程;已通车的城市地铁隧道总延长有200多公里;下穿江河及湖泊的各类用途的隧道已有十多条; 在隧道及地下工程技术上我们有了较大的进步，克服了许多不良地质难题，甚至在地质禁区也能成功地建成隧道，形成了门类齐全的工法技术。更可贵的是有了相当数量的隧道及地下工程建设的管理技术骨干和专业设计、施工队伍。但是，我们也应该看到发展中所存在的间题和不足，尤其是在隧道及地下工程技术的运用程度和建设管理水平上与先进国家相比，还有较大的差距。譬如工程决策缺乏长远的和全面的考虑，缺少环境保护和工程经济的合理比较;产业化程度低，施工机具、设备和建筑材料品种稀少、品质低劣;大型施工专用设备如盾构机、TBM掘进机、液压凿岩台车及其关键配件等仍依赖于从国外进口;建设管理十分落后，表现为工程质量水平不高，质量稳定性差，施工安全没有保证，人身事故率高;施工队伍专业化水平低，尤其施工现场上较高素质的管理技术人才奇缺，施工机械化水平、信息化水平普遍较低。这些与国家快速发展的经济形势对隧道及地下工程建设的需求是不相适应的。
第六章命令流按照顺序进行 6-1 V级围岩施工过程模拟 （1）建立隧道1/4圆周模型 gen zon radcyl p0 0 0 0 p1 10.55 0 0 p2 0 1 0 p3 0 0 10.55 & size 5 2 10 4 dim 5.55 5.55 5.55 5.55 rat 1 1 1 1.2 group outsiderocksy plot block group plot add axes red gen zone cshell p0 0 0 0 p1 5.55 0 0 p2 0 1 0 p3 0 0 5.55 & size 1 2 10 4 dim 5.05 5.05 5.05 5.05 rat 1 1 1 1 group concretlinersy fill group insiderocksy gen zon radcyl p0 0 0 0 p1 0 0 -9 p2 0 1 0 p3 10.55 0 0 & size 5 2 10 4 dim 4 5.55 4 5.55 rat 1 1 1 1.2 group outsiderockxy gen zone cshell p0 0 0 0 p1 0 0 -4 p2 0 1 0 p3 5.55 0 0 & size 1 2 10 4 dim 3.5 5.05 3.5 5.05 rat 1 1 1 1 group concretlinerxy fill group insiderockxy plot block group plot add axes red gen zon brick p0 0 0 10.55 p1 10.55 0 10.55 p2 0 1 10.55 p3 0 0 25.55 & size 5 2 8 group outsiderock1 gen zon brick p0 0 0 -34.55 p1 10.55 0 -34.55 p2 0 1 -34.55 p3 0 0 -9 & size 5 2 12 group outsiderock2 gen zon brick p0 10.55 0 0 p1 50 0 0 p2 10.55 1 0 p3 10.55 0 10.55 & size 20 2 5 group outsiderock3 gen zon brick p0 10.55 0 -9 p1 50 0 -9 p2 10.55 1 -9 p3 10.55 0 0 & size 20 2 5 group outsiderock3 gen zon brick p0 10.55 0 10.55 p1 50 0 10.55 p2 10.55 1 10.55 p3 10.55 0 25.55 & size 20 2 8 group outsiderock4 gen zon brick p0 10.55 0 -34.55 p1 50 0 -34.55 p2 10.55 1 -34.55 p3 10.55 0 -9 & size 20 2 12 group outsiderock5 gen zon reflect dip 90 dd 90 orig 0 0 0 plot set rotation 30 0 30 ;显示三维图，绕x轴负方向转30度 set gravity 0 0 -10 ;设置重力加速度为z方向-10 fix z range z -34.56,-34.54 ;设置底边界 fix x range x -50.01,-49.99 ;设置左边界 fix x range x 49.99,50.01 ;设置右边界 fix y range y -0.01 0.01 ;设置前边界 fix y range y 0.99,1.01 ;设置后边界 model mohr ;莫尔～库仑模型 ini density 2000 ;围岩的密度 prop bulk=7.14e8 shear=3.333e9 fric=25 coh=2e5 tension=1.0e5 Setp 6000 ;求解6000次 Solve ;求解计算 save Gsol.sav ;计算结果保存在Gsol.sav文件中 plot cont zdisp ;绘制竖向位移场，如图6-14所示 plot cont xdisp ;绘制竖向位移场，如图6-15所示
一、实习目的： 1、初步了解隧道及地下工程专业背景方向的知识构成。 2、了解隧道及地下工程系统的基本建筑与结构。 3、初步认识隧道相关知识体系。 4、锻炼学生分析问题和解决生产实际问题的能力。 二、实习时间： 2011年10月23日 三、实习地点： 1、地铁六号线呼家楼站施工现场 四、实习过程： 乘车至地铁六号线呼家楼站施工现场，参观地铁站外部结构，后进入呼家楼站地下隧道施工现场参观讲解。了解地铁施工知识。 五、隧道与地下工程相关专业知识： 隧道与地下工程由支护结构（衬砌）以外的围岩、支护结构（衬砌）和衬砌围成的内部空间组成。 1、隧道 隧道为地下通道的一种，也是最常运用的一种。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道。隧道大部分的功能，为提供行人、脚踏车（自行车）、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用，而部份隧道只运送水、石油或其他特定服务，包括军事及商业物流等。 隧道的种类繁多，按照存在的环境（所处的地质条件），埋置的深度、修建的场所、长度和用途
将隧道划分为多种类型。 1．按存在的环境（所处的地质条件）分类 土质隧道：在土层中修建的隧道； 石质隧道：在岩体中修建的隧道。 2．按埋置的深度分类 浅埋隧道：埋置深度浅的隧道，一般指埋深（地面到隧道拱顶的距离）小于2倍坍落拱高度的隧道； 深埋隧道：埋置深度大的隧道，一般指埋深（地面到隧道拱顶的距离）大于2倍坍落拱高度的隧道。 3．按修建的场所分类 山岭隧道：在山体中修建的隧道； 城市隧道：在城市地面以下土层或岩体中修建的隧道； 水底隧道：为了跨越江河湖泊和海峡等修建的隧道。 4．按长度分类 特长隧道：全长在10，000m以上的隧道； 长隧道：全长 3000m以上至 10，000m的隧道； 中长隧道：全长500m以上至3000m的隧道； 短隧道：全长 500m及以下的隧道。 5．按用途分类 铁路隧道：在铁路线上修建的隧道； 公路隧道：在公路线上修建的隧道； 地下铁道：为解决大城市交通拥挤问题，在城市地下修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通。 航运隧道：当运河需要跨越分水岭时，为克服高程障碍、缩短航运距离和改善航运条件而修建的隧道； 人行地道：在城市闹市区供行人从地下穿越地面道路而修建的隧道； 水工隧道：它是水利枢纽的一个重要组成部分，包括： （l）引水隧道：水电站为将水引入发电机组而修建的隧道； （2）尾水隧道：为把发电机排出的废水送出去而修建的隧道；
1.前言 我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，公路建设中，过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。据统计资料，汽车翻越山岭平均时速不足30km，不到经济时速的一半，汽车的机械损坏和轮胎磨损极为严重，低等级道路的汽油耗量比高等级公路多20%—50%；而且，劈山筑路会造成许多高边坡，在南方雨量充沛地区，它严重破坏自然景观，造成塌方滑坡和水土流失。因此，为了根除道路病害保护自然环境，在山区高等级公路建设中必须重视隧道方案，并努力提高公路隧道工程科学技术水平。 此外，我国江河湖海区域较为宽阔，沿海公路通道规划中常遇到桥梁方案与隧道方案比选的问题，内河的横跨通道也同样遇到这些问题。过去，跨江(海)通道一般只考虑桥梁方案，这对于解决南北交通发挥了巨大作用，但同时对航道造成不良影响。相比而言，水下隧道具有不影响航运，不受自然环境影响，能全天候通行，对生态环境干扰影响小，一洞多用等优点，其优越性受到广泛重视。 2．公路隧道建设 建国后30年所修建的公路等级均较低，线形指标要求不高。五十年代，我国仅有公路隧道30多座，总长约2500m，且单洞长度都很短。六七十年代，我国干线公路上曾修建了一些百米以上的隧道，但标准也很低。进入八十年代，公路隧道的发展逐渐加快，具有代表性的工程有深圳梧桐山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。到1990年底，我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型公路隧道建设中，技术也随着不断提高，并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道，洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统，这是我国第一座现代化的公路隧道。为适应公路隧道建设的发展，八、九十年代，交通部组织编写了公路隧道的设计、施工、通风照明设计、养护技术等规范，对我国公路隧道建设起到了促进与推动作用。 “八五”～“九五”期间是我国公路隧道建设迅速发展的时期。经过这十年的建设，公路隧道的勘察、设计、施工和营运等一系列技术日益成熟。“九五”期间新建隧道504座，27.8万延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道，如中梁山隧道(3100m×2)、缙云山隧道(2450m×2)、大溪岭隧道(4116m×2)、二郎山隧道(4200m×2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成公路隧道1208座，总里程362km。 目前，公路隧道的单洞长度越来越长，修建技术与营运技术日趋复杂。如正在施工中的福建美菰岭隧道(5300m×2)，正在设计阶段的湖南雪峰山隧道(约7000m×2)、四川泥巴山隧道(约8000m×2)、陕西秦峰终南山隧道(约 18400m×2)，以及沈大高速公路8车道超扁平大断面隧道等，都将遇到大量的技术课题。
隧道与地下工程 地下隧道是隧道中的一种，是指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。 隧道及地下工程是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。 隧道及地下工程基本概况： 隧道及地下工程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，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。 现阶段，隧道与地下工程主要工程类别包括：（1）地下铁道（2）铁路和公路隧道（3）其他地下工程三大类别，基本情况如下： 地下铁道 由于城市的不断扩大和发展，市内地面运输已经不能满足交通要求，修建地下铁道成为最有效的手段之一。世界上有80多个城市已修建或正在修建地下铁道，中国北京已修建了40.1公里地铁，天津已建地铁7.2公里，其他大城市正在规划中。 地下铁道的优点是:和其他城市运输类型相比较,其运送能力最大；由于
没有平面交叉和采取自动闭塞信号，可以保证通行安全；地铁各列车间的间歇时间可以很短，给旅客以很大方便；噪声小，保护环境条件好。地下铁道还必须和地面其他运输类型及相应设施彼此配合，才能发挥更好的作用。近20～30年来，在某些国家的大城市（如日本东京、大阪等地）和地铁相配合还修建了具有相当规模的地下街和地下商场等。地铁的缺点是：固定运营费用比重较大，只有客流密度很大时才是经济合理的。 铁路和公路隧道 中国1949年以来为克服山岭障碍修建了总延长2000多公里的铁路隧道，正在修建中的大瑶山铁路隧道长达14公里。还修建了许多公路隧道。较长的有河南省辉陵公路的向阳隧道，长1400米；林石公路的太行隧道,长960米。铁路和公路常需要跨越江河港口。为此，需要修建水下的铁路或公路隧道。修建水底隧道过去多采用盾构法。但盾构法施工的断面是圆形的，内部净空不能很好利用，且埋深较大，使隧道总长度增加。采用沉管法可避免上述缺点。在荷兰已经用沉管法修建了十几条水底隧道。中国在上海用盾构法已建成黄浦江打浦路隧道，正在修建第二条越江隧道，还准备用沉管法修建第三条越江隧道。在日本，已经修建了许多铁路或公路隧道，把一些岛屿联结起来，著名者如青函海底隧道。横越英法海峡的海底隧道还在研究技术经济方案。现在通过直布罗陀海峡的隧道方案正进行可行性研究。从九龙到香港的海底隧道已修建完成。