隧道与地下工程

隧道与地下工程（精选11篇）

1.隧道与地下工程 篇一

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，贯通其中使得工程取得最优效果。由此可见，在隧道施工的过程里，隧道施工地质工作内容包括：超前地质预报；施工围岩分级及稳定性评价；灾害评估及防治工程措施建议；竣工图及报告等4项内容。超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容：资料收集、地质素描、洞内外水文调查、监测测试、超前地质预测、综合超前预报和成灾警报等六项任务。下面我们从一个隧道施工设计实例中看看其中涉及的众多地质知识。

高边坡改隧道设计中的地质问题及处理建议

赣粤高速公路泰赣段C4标段高边坡位于遂川县巾石乡境内，杨公山隧道的南洞口附近，路线桩号：K203+557~K203+779.原设计为5级高边坡，一、二级坡高各为10米，设计坡率为1：0.25，不设防；第三、四级坡高各20米，设计坡率1：0.5，预应力锚索锚固支护，第五级坡高26米，设计坡率1：0.75，设计支护为锚喷。目前第四、五级边坡开挖、防护均已到位，第三级开挖、防护已部分到位，第一、二级边坡部分开挖。开挖过程中，发现山体地质情况比较复杂，边坡较陡，存在安全隐患，从安全角度考虑，组织对该高边坡的稳定性进行重新分析论证，确定采用单幅隧道方案通过。

1、工程地质条件及评价

1.1 地形地貌

建设场地位于杨公山隧道南洞口附近，与杨公山隧道相隔一条山涧，山体天然植被发育，山势陡峻，山顶标高达430米，山麓标高为250米，山体自然边坡是西南侧陡，西北侧缓，与岩层倾向一致，顺向坡缓，反向坡陡，最陡达59°。路线自山体的西侧山腰近山麓处左深切山体。边坡侧山体平均自然边坡坡度为33°，最陡为45°，最缓为25°。

1.2 地层岩性

建设场地地处巾石至新村花岗岩岩体的东北缘，系属巾石至碧洲复式向斜的南段西北翼。区内地层为寒武系上统水石群变质岩系（ε3）和第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）。寒武系地层为一套区域浅变质岩系，地层总体产状为55°∠22°，地层受多期地质构造运动的作用及岩浆侵入影响，地层在区域变质的同时，受岩浆的烘烤交代接触变质作用，区域地层处于混合岩化带，主要表现为局部出现少量团块状、透镜状及不规则状伟晶质和细晶质脉体，开挖后出现的“孤石状”岩体，可能是混合岩化成因，隧道区内该套地层根据岩性组合可分为二大层。⑴ 板岩层：以黄绿色斑点板岩、粉砂质斑点板岩为主，夹厚层状灰黑色变余长石石英砂岩，风化强烈，岩体呈碎裂结构，夹交代石英质脉体，呈“孤石”状。⑵ 变质砂岩层：青灰色～灰黑色，厚～巨厚层状变余长石石英砂岩，变余凝灰质砂岩为主，夹厚—中厚层状粉砂质斑点状板岩、变余砂岩。受多期构造运动的影响，岩石节理裂隙发育，自下而上，岩体呈层状块体结构变为层状碎裂结构。

1.3 地质构造

区内受东西向华夏和北东向新华夏系构造的影响，构造较发育，热液活动也十分频繁。区内构造以断裂构造为主，褶曲不明显，具体见构造体系及各构造体系所表现的应力方向。主要

地质构造形迹有：⑴巾石——碧洲倒转向斜构造，⑵新村——弹前花岗岩侵入体，（3）禾沅——万安大断裂。区内在加里东构造运动时期，以南北向的水平挤压为主，逐渐形成南北方向的华夏系构造。随着时间的推移和南北向扭动作用的加强，燕山晚期区域主应力方向也由北西——南东向逐渐转为北西西——南东东向，因而形成了现在的北北东向新华夏系构造。由于早期构造地应力在断层形成过程中被释放，根据杨公山隧道施工观察，本隧道的设计和施工无需考虑构造地应力的影响。对设计施工有影响的主要是由重力作用产生的地应力，特别是偏压作用。通过地质断面调查及钻取岩芯分析，勘察区的岩体最少发育两期节理裂隙，裂面有高倾角、压性闭合或微张开等特点。早期节理裂隙一般被石英脉充填，呈胶结状，有较高的抗剪强度；后期裂隙多呈“X”节理，由于其多向切割，岩体多半比较破碎。通过节理统计及“节理裂隙玫瑰图”分析，得出主要发育的几组优势节理面为：a、走向北85°西，倾向北，倾角45°～65°，与路线近垂交；b、走向北8２°东，倾向北，倾角45°～65°，与路线近垂交；c、走向北5°～24°西，倾向西，倾角65°～85°，与路线近平行，对隧道围岩稳定性影响较大。隧道围岩中的节理裂隙是影响其稳定的主要因素，岩层面只对右侧洞壁有影响。节理裂隙又以平行洞轴线的、后期的节理裂隙面影响最大，K203+590～K203+670段隧道右侧洞顶附近发育1.5米左右厚的构造破碎带，对隧道拱顶稳定不利。由于隧道所处的位置，地形起伏大，岩体风化分界线起伏也大，节理裂隙一般洞顶比洞底发育，洞右侧比左侧发育，同一掌子面出现岩体完整性差异，所以，设计和施工应引起重视，采取针对性工程处置措施。

2、围岩分类与支护分析

2.1 围岩参数的确定

⑴ 岩体声波速度根据P-S测井获取纵波、横波；

⑵ 岩土完整性系数：I=Vp2 / Up２其中： Vp为岩体纵波波速，Up为岩石纵波波速；

⑶ 泊松比根据波速计算确定：μd=Vp2－2Vs2/［2（Vp2－Vs2）］；

⑷ 动弹性模量根据下式计算确定： Ed=ρVp2（1+μd）（1－2μd）/［g（1－μd）］或Ed=ρVs2（3Vp2－4Vs2）/（Vp2－Vs2）其中：ρ为密度 ｇ为重力加速度；

⑸ 静弹模量：Es=0.1Ed1.43；

⑹ 饱和抗压强度采用最小平均值确定。

2.2 隧道围岩分段划分及建议支护

2.2.1 K203+557～K203+610（北洞口及洞身）

围岩岩性为变余砂岩夹板岩，风化强烈，节理裂隙很发育，可见4组以上节理裂隙，多呈“X”型，岩体较破碎。拱部无支护时可产生坍塌，侧壁有时失去稳定，围岩类别综合定为Ⅱ类。建议：采用导坑法或台阶法施工并及时采取超前支护措施，洞口段适当接部分明洞。

2.2.2 K203+610～K203+680（洞身）

围岩岩性为弱～微风化变余砂岩，局部发育构造破碎带。围岩总体较完整稳定，局部呈碎裂结构，由于隧道浅埋偏压，左侧岩体坚硬完整，右上部洞室围岩范围内，岩体比较破碎。拱部无支护可能产生坍塌，侧壁基本稳定，围岩类别综合定为Ⅳ类。建议：施工采用先拱后墙法施工，对于施工中可能发现的局部破碎带、断层软弱破碎带，应局部特殊处理。

2.2.3 K203+680～K203+750（洞身及南洞口）

围岩岩性为以全、强风化千枚状粉砂质板岩为主夹变余砂岩及石英脉体，风化强烈，岩体软硬不均，总体较软，地下水较丰富。围岩横、纵向变化均比较大。右侧洞壁较薄甚至裸露，岩体风化呈土夹石状，左侧洞壁稍好。围岩易坍塌变形，处理不当会产生大坍塌，右上角地表可能出现塌陷。右壁处理不当易出现大坍塌，围岩类别综合定为Ⅱ类。建议：采用单壁导坑法或正台阶法施工或暗洞明做，开挖前必须进行超前支护处理，洞口和洞顶应采用

长导管超前支护，洞壁采用深孔注浆阻水和抗偏压，确定开挖期间洞室的稳定，开挖后喷锚支护并衬砌。对于洞壁较薄段应考虑接明洞通过。

2.2.4 K203+750～K203+779（左侧高边坡）

本段上部20米左右千枚状粉砂质板岩夹变余砂岩全强风化层及其残坡积土，岩体风化呈粉土状，且处于地下水出露带，地下水比较丰富，土体抗冲刷能力差。局部下部切入强、弱风化变余砂岩，呈碎裂结构，边坡岩体总体偏软且破碎。建议：边坡不陡于1：1，部分锚杆强支护，注意坡体及地表排水设置。考虑到进口段坡体稳定性差，建议接长明洞处理，确保运营安全。

在这个材料中，我们可以先从其中找出此次地质的相关问题包括了：地形地貌、地层岩性、地质构造、围岩分类与支护分析。这些材料为此次高边坡改隧道设计中起到了至关作用，其一分析了它的地质条件，发现山体地质情况比较复杂，边坡较陡，存在安全隐患，从安全角度考虑，组织对该高边坡的稳定性进行分析论证，确定采用单幅隧道方案通过。并且分析了每一段的岩石产状，确定了两洞口、洞身及左侧高边坡的处理方法，为此次隧道的设计以及施工做了很好的准备。总的来说，隧道处于山体斜坡处，地质构造相对复杂，洞身左侧埋深在22左右，右侧最大埋深在13米左右，隧道属于浅埋偏压型短隧道，设计和施工中应充分考虑这方面因素。隧道开挖爆应采用控制爆破（光面爆破或预裂爆破），尽量使围岩少受损伤，以免爆破过大，产生过量费方，影响施工进度，同时影响上部现有边坡的稳定。隧道围岩分类，是综合钻探、物探及地质调绘等成果确定，在隧道开挖过程中，若发现围岩类别划分不准确时应根据施工实际情况进行及时的调整。作为“新奥法”的重要组成部分，隧道施工必须进行施工监测。

从这此施工设计中，我们不难发现，隧道与地下工程施工过程中，地质对于施工设计和施工过程影响非常之大，解决复杂地质问题，选择适当方法，应用科学手段，才能达到工程最优效果。工程地质，从地质学入手，分析各种地质问题对于工程影响以及重大地质灾害，让我们对于工程施工有了最基本的知识保障！

2.隧道与地下工程 篇二

北京地下直径线为国内第一条城市地下国有铁路隧道, 采用大直径泥水盾构施工, 没有可以直接类比测试的工程条件。为寻找相关工程进行类比测试, 特对北京地区类似线路进行调研。根据调研结果, 选择北京西长线槐树岭隧道、北京延庆县军都山隧道及京原线大灰厂隧道作为振动源强类比调查和测试对象, 相关条件比较见表1。

由表1可见, 北京地下直径线隧道与槐树岭隧道、军都山隧道主要差别为道床差异, 即无砟轨道与有砟轨道间差异。大灰厂隧道为单线, 线路为有缝线路, 但为整体道床。考虑通过对比不同隧道、线路条件下的振动测试成果确定北京地下直径线的振动源强分布范围, 最终确定工程的振动强度。根据相关标准要求, 测试数据应有过车期间列车振动的最大值VLzmax和累计百分Z振级VLZ10。根据线路条件, 北京地下直径线不考虑采用弹性支承块式整体道床, 而采用普通整体道床条件下, 应有:

1.1 振动源强位置

隧道衬砌后内壁表面较光滑, 隧道侧壁处由于疏散、排水等要求设有平台, 该处与隧道内壁结构为一体, 从可比较性角度出发, 以隧道受列车运行产生的振动为可比较数据, 因此将振动源强测试点设于隧道内壁平台处 (由于安全等因素, 测试一般在避车洞附近) 。为保证测试数据的可靠性, 每一种类型通过列车数量不少于6组, 以数据平均值作为测试结果。振动监测采用符合相关规定并经过年度检定的AWA6256B环境振动统计分析仪, 各隧道监测数据见表2。由监测数据可以看出: (1) 比较北京地下直径线与军都山隧道、大灰厂隧道的相关条件可知, 直径线隧道为刚性支承块整体道床、列车速度为80 km/h条件下, 其振动源强 (VLzmax) 应大于军都山隧道91 dB, 小于大灰厂隧道96 dB。考虑到振动措施采取后进行改变难度较大, 偏保守取94 dB。 (2) VLzmax与VLz10值两者相差2～4 dB, 预测时可按3 dB考虑。 (3) 除采用最普通碎石道床的槐树岭隧道外, 上、下行线路行车的Z振级相差2～4 dB, 预测时, 可按其平均值3 dB考虑。由于碎石道床具有很好的减振作用, 碎石道床隧道上、下行的Z振级相差达13 dB。 (4) 混凝土宽型轨枕较碎石道床线路振动高3.5 dB左右。

注:以上隧道均处于北京地区, 隧道基本位于黏粘土地层, 地质条件基本相同。

注: (1) *表示换算为80 km/h时的Z振级; (2) 行驶旅客列车, 机车轴重21.5～23 t; (3) 测点布设均在下行侧。

1.2 振动衰减规律

大地是传播隧道振动的介质, 它的成份、弹性、湿度等参数以及地下管线等地质条件和状况直接影响振动传播。为获得最好的类比条件, 利用位于北京地下直径线区段的既有环线地铁宣武门—和平门站、和平门—前门—崇文门站3个区间地面振动衰减规律的实测结果 (北京地下铁道设计研究所测试) , 经频谱 (1/3倍频程) 分析, 北京地铁隧道结构的主频范围为200～315 Hz, 传播至地面的振动主频为63～80 Hz。

根据实测结果归纳分析得出, 该区段地面振动Z振级衰减值的回归方程为:

(相关系数r=0.981 5)

式中:ΔR——距离衰减修正, dB;

L——地面测点至隧道中心线的水平距离, m;

H——地面至轨顶面的垂直距离, m;

R——地面测点至隧道内中心 (轨顶面高度) 的直线距离, m。

由于实测结果回归方程的相关系数较高, 因此该公式较适用于该工程预测。

1.3 列车运行振动影响

根据上述方法确定的振动源强及衰减规律, 考虑相应的速度修正和建筑物减振修正后, 可按如下公式预测计算:

式中:V——列车运行速度, km/h;

Cg——建筑物减振修正, dB。

根据预测, 在采取普通钢筋混凝土道床时, 楼外地面和建筑物内仍然不能满足相关标准要求, 列车运行使大部分敏感点楼外地面VLZ10预测值超过75 dB, 尤其是在天宁寺桥以西区段将达到77 dB, VLzmax达到80 dB, 即列车通过时地面和建筑物内振动强烈, 将严重恶化振动环境。

2 振动控制执行标准

在工程设计过程和环境影响评价阶段, 针对工程执行环境振动标准与北京市环境保护局进行了协商:北京地下直径线工程为国家铁路干线, 如执行“铁路干线两侧”距离铁路外轨中心30 m外, 昼夜间列车振动最大值均为80 dB的标准, 有相当一部分较为敏感的居民住宅位于水平距离30 m之内, 无相应标准, 与市区密集分布居民住宅的实际不适应;如严格执行居民文教区标准, 则存在较大困难。最终确定居民住宅执行GB 10070—1988《城市区域环境振动标准》之居民文教区标准, 居民住宅室外执行GB 10070—1988《城市区域环境振动标准》之交通干线道路两侧标准。

3 振动控制措施选型

无砟轨道主要由钢轨、扣件及无砟道床组成。因此, 对无砟轨道的减振措施也相应分为阻尼钢轨、减振型扣件和减振型无砟道床3种主要形式。

(1) 阻尼钢轨 (见图1) 一般是在钢轨腹部粘上橡胶后再粘上一层钢板, 以增加振动质量, 起到衰减作用。其减振效果一般为2～7 dB。

(2) 减振型扣件主要是利用扣件垫板的良好弹性, 达到减振目的。目前常用的减振型扣件有科隆蛋扣件、VANGUARD扣件 (见图2) , 以及其他适用于无砟轨道的各种低刚度扣件等。根据扣件类型不同, 其减振效果一般为5～15 dB。

(3) 减振型道床主要是在道床下设置弹性垫层, 从而形成质量弹簧系统, 达到轨道减振目的。减振型道床主要有参振质量较小的弹性支承块式无砟轨道 (见图3) 和梯形轨道, 以及参振质量较大的橡胶浮置板道床和钢弹簧浮置板道床 (见图4) 等类型。前者减振效果一般为8～16 dB, 后者减振效果可高达15～25 dB, 甚至更高。

考虑到阻尼钢轨、减振型扣件的减振效果相对较低, 且存在工程造价较高、减振型扣件在地铁运营中存在波磨、车内噪声升高等问题, 因此建议选择性价比较高的弹性支承块式无砟轨道进行基础减振;在环境影响评价中发现, 部分居民住宅距离较近段落可能会受到通过结构传播振动引发的二次结构噪声影响, 考虑采用橡胶浮置板道床或钢弹簧浮置板道床进行减振。在设计方案中, 除隧道进出口段外, 采用弹性支承块式无砟轨道减振, 其中需要特殊减振治理二次结构噪声段落, 采用橡胶浮置板道床或钢弹簧浮置板道床进行减振。

4 存在的问题与思考

(1) 在生活水平不断提高的同时, 民众对环境的要求也越来越高。因此, 满足铁路运营安全并具有足够减振效果的减振措施研究及验证, 需要尽快予以实施。

(2) 北京地下直径线结构与其他线路的普通隧道存在较大差异, 因此预测存在相当的不确定性, 需要在通车后进行监测验证。随着动车组列车越来越多投入运营, 由于其技术标准较高且采用低轴重设计, 产生的振动影响低于普速铁路, 在后续验证中应予以考虑。

参考文献

[1]铁道第三勘察设计院集团有限公司.北京铁路枢纽改建工程北京站—北京西站地下直径线环境影响报告书 (报批搞) [R], 2004

[2]GB 10070—1988城市区域环境振动标准[S]

3.守望遥远的地下隧道 篇三

地下道,是我和同伴们每天上学的必经之路。我喜爱那条地下道,即便它很嘈杂。

刚进入地下道,就有轰隆隆的声音铺天盖地席卷而来。此时,我会习惯性地将耳机塞入耳朵里,将音量调至最大,简直震耳欲聋。感觉到声音和血液交融在一起,在身体的每个角落里流淌,无比的欢畅。也许最本质的喜爱并非是音乐的美妙,而是用一种介质将自己与外界隔开,让此外的一切都与自己无关的这种感觉令我陶醉。行人的川流不息与自己没有关系,红、绿灯的交替也与自己没有关系。在这里可以找回久违的平静,让内心舒适。

喜欢地下道,多在于喜欢它温和的个性。地下道之外,每一个人都有特定的身份和属于自己的生活轨迹。但只要进入地下道,每个人就只有最简单的目的——寻求温暖。地下道消解了我们一切的不快与烦恼,让我们在走出地下道的时候如沐春风笑容依旧。一进入地下道,似乎钟表会停止在和朋友们在一起的时刻,大家彼此用自己的方式温暖对方。不管生活有多么艰辛,只要相聚在地下道,有友谊作强大的后盾,那么再大的问题也不是问题。

在地下道里,不会有冬季凛冽的风,也不会有夏天炎炎的烈日。用晓的话来说:“地道果然是个冬暖夏凉的地方。”她总是可以那样直白地表达出自己的心情,让旁边的人可以不用猜测就明白她的想法。晓就像冬天洁白的雪花一样,装点着这个世界,圣洁无瑕。可能,将一个人确定为自己的好朋友只是一瞬间。但是,那一瞬间却给我最大的感动。好朋友的喜怒哀乐会决定晓的快乐与否,我伤心的时候,她会闷闷不乐,我开心的时候,她的脸上也会有欣喜的笑容。有时候,我想用“傻”来形容她,可是我做不到。因为好朋友的实质就是简单的关心和支持。

诚,每一次和他一同经过地下道的时候,他都会把自己口袋里的零钱给那些行乞的人。我告诉诚:“他们都是装的,别相信这些人。”诚回答我:“我只是觉得他们可怜。”我不再说什么,只是从那次以后,我学着诚将零钱给那些可怜的人。诚天性善良,他简单地相信,善良的爱心是无法用言辞解释的,这么做不为什么,只是对美好生活的向往罢了。诚,让我更加懂得生活的意义。

我所有的朋友给予我太多的感动,他们让我知道,友谊是不会因为时间的流逝而变质,只会像佳酿一样,时间越长越甘醇。就算相隔甚远,只要心灵相通,彼此想念,互相关心,就可以让这永不泯灭的情感一直延续下去。

我想沿着地下道,走回到我们成群结队上学去的曾经,走回到我们站在十字路口敞开心扉的曾经。我想念那个像家一样的班集体。

我站在与地下道相隔甚远的地方遥望,我想我会一直守望着它。

4.隧道与地下工程 篇四

围岩初次应力场 围岩二次应力场 围岩三次应力场 2 围岩分类怎么分的 3管片防水 围岩形变压力和松动压力 5 什么叫岩体 结构体 结构面 6地下工程检测的项目 7为什么隧道要进行曲线段加宽 8 被动围岩应力的处理 9顺作法和逆作法区别 10 土压平衡盾构的原理 11 全包式防水 半包式防水 12 围岩弹性抗力 13 围岩分类指标的选择 14 新奥法和浅埋暗挖法的区别 15 浅埋暗挖法控制沉降的方法 16 什么叫锚喷 17 干喷湿喷

18地下结构和地上结构区别 19围岩初始应力场的组成隧道限界 20支护有哪些 21什么叫复合衬砌 22地下结构受力特点 23 地下结构受力模型 24天然拱 25温克尔定理 怎么处理围岩被动反力 27水土分算 水土合算

28地层结构模型的原理 荷载结构模型的原理 29对支护结构的基本要求 30复合式衬砌

5.隧道与地下工程 篇五

本专业立足土木工程建设与发展需要，面向隧道、地下与道桥工程等各类土木工程设施，以土木工程学科为背景，土木工程研究、设计、施工、管理与养护的基础理论和工程素质教育为重点，适应现代大土木发展需要的宽口径工程教育。建成行业特色鲜明、全国先进的土木工程专业。

培养目标：

培养适应社会主义现代化建设和科学技术高速发展需要，德、智、体全面发展，掌握扎实的数学和力学基础理论和较宽广的专业知识，具有较强的外语和计算机应用能力，具备独立从事隧道及城市轨道交通工程以及相关道路、桥梁规划、设计、施工、监理、管养等专业知识和较强能力的卓越人才。

核心课程：

画法几何及工程制图、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、工程测量、工程地质、土力学与基础工程、结构设计原理、岩石力学、建筑材料、有限元法应用、隧道工程、地下建筑结构、桥梁工程、地下工程施工与组织管理、隧道通风与运营管理、爆破工程、基坑工程（其中企业学习一年时间）。

就业服务方向及从事主要工作：

6.隧道工程施工与定额分析 篇六

 今年年初国务院新闻办公室召开新闻发布会，向中外记者宣布了《国家高速公路网计划》，到2020年将建成8.5万公里国家高速公路网，目前已建成2.5万公里、在建1.6万公里、待建4.4万公里。待建里程中中西部地区3.6万公里，投资及总里程都占总规模的百分之八十以上，中西部地区的建设任务繁重。随着国家高速公路网的建设，地方高速公路、其他等级公路也在配套建设，在2020年前中西部地区公路将持续处于较快发展的阶段。而中西部地区地形复杂，多为山岭重丘，为有效克服地形或高程障碍，改善路线线形，提高公路等级，缩短行车里程，节约能源和时间，减少对地貌的破坏，保护生态环境;同时为有利于减少开挖路堑引起的落石、坍方、滑坡、雪崩等公路常见病害;还能增加隐蔽性，提高防护能力，有助于国防建设。在山区公路建设中越来越重视隧道方案，公路隧道的建设规模也会越来越大。

如湖南在建的山区高速公路项目邵阳至怀化高速公路隧道占路线比为9.7%，其中雪峰山隧道长6956m，怀化至新晃、常德至吉首高速公路，隧道占路线比分别为6.6%、9.8%，这三条高速公路隧道总长度为41.81km，建安投资金额达35.3亿元，平均每延米隧道造价约为8.45万元。在全国特大型公路隧道比比皆是，像厦门东通道海底隧道长约6000m,宝天高速公路大坪里隧道长约12公里，从以上分析数据看来，山区高速公路及其隧道工程建设在迅速发展。经过近十年的隧道设计新理念的更新，隧道工程施工新方法、新材料、新设备的应用，已逐渐认识和完善。

2隧道定额的现状和基础

2.1交通部颁《公路工程预算定额》自1992年5月1日发布施行以来，特别是隧道工程定额对推进我国公路隧道建设起到了积极作用。《公路工程预算定额》是今后定额编制的基础，是指导工程计价的依据。《公路工程预算定额》中隧道工程定额是依托当时的技术标准、建设规模、施工水平，许多方面滞后于现在的公路隧道建设的发展要求。随着我国高速公路建设的发展，通过近十多年来隧道建设实践经验的积累和技术进步，对公路隧道定额、计价依据渴望得到新的认识和提高。从而，很有必要在原有定额的基础上予以补充完善。

2.2现有隧道工程定额没有说明适用范围，应将山岭隧道、水下隧道和城市公路立交隧道予以区分。现有隧道开挖定额是按新奥法原理编制，与目前公路隧道建设实际相适应;但是现有定额没有按施工方法划分子目存在局限性，目前修建隧道施工方法有钻爆法、全断面隧道掘进机(TBM俗称隧道生产工厂)方法、盾构掘进方法、沉管隧道方法。现有隧道定额

部分项目内容不明，子目不全，如开挖导坑、横洞、斜井、竖井的施工方法、工效与主洞不同，以往都按主洞方法处理。

由于这些原因，特需要将近年来在隧道施工中出现的新工艺、新技术、新设备等引进定额中来，以适应和满足发展的要求，更好地反映实际情况。

3隧道定额的构思与框架

由于公路勘察、设计、施工的国家或部颁技术标准、规范、规程的修订，以及市场竞争机制的形成等诸多因素，对公路工程定额提出了的许多新的要求，现行公路隧道工程定额已不能完全适应我国隧道工程建设的需要。因此，为解决现有隧道定额的问题，适时研究和讨论隧道工程预算定额内容是非常必要的。我们需要科学和合理制订隧道定额的编制方法、结构和内容，完善隧道工程的计价依据，对有效控制公路隧道造价，推进公路建设生产力发展具有重要意义。

3.1隧道定额的构思

由于隧道工程结构较复杂，单纯在现有隧道定额上补充存在较大困难。需要重新考虑现有隧道定额的框架结构，归并定额子目，重新测算定额水平。通过参考《铁路工程预算定额》、《全国统一市政工程预算定额》及《水利建筑工程预算定额》、《煤炭建设井巷工程基础定额》的相关部分，需要充实现有定额内容，形成完善的隧道定额体系。

建议隧道定额体系中考虑公路山岭隧道和水下隧道两类，隧道施工方法考虑钻爆法、盾构掘进机法、沉管隧道法三种，根据当前隧道工程新结构、新要求适当增加子目。

3.2隧道定额的框架

现对公路隧道工程主要预算项目提出以下框架，将该章分为7节，具体分节设置如下：

第一章隧道工程

说明

第一节.隧道开挖与出渣

I.山岭公路隧道

明洞开挖(暗挖、明挖)、出渣、主隧道开挖(钻爆法、盾构掘法)、出渣、辅助坑道开挖(钻爆法)、出渣(包括竖井、斜井、横洞、平行导坑、横通道)

II.水下公路隧道(略)

第二节.隧道支护超前支护(包括超前小导管、长管棚等)、初期支护(包括锚杆、注浆、喷射混凝土、挂网、钢筋格栅、钢支撑等)

第三节.防水与排水(包括盲沟、防水板、复合土工防水层、止水带、止水条、镀锌铁皮、排水管、喷涂防水材料)

第四节.衬砌与回填(钢筋混凝土、普通混凝土、防水混凝土)

第五节.洞门及装饰(洞门砌筑、洞内装饰、洞门装饰)

第六节.其它附属设施(设备洞、消防洞、电缆槽、吊顶隔板、通风、照明、消防设施安装等)

第七节.超前预报、监控量测、无损检测

第一节：节说明工程内容均包括施工中的照明、防尘通风，一般排水，木支撑及临时管线的安装、拆除、维护。洞身开挖与出渣分开，明洞、主洞(含紧急停车带)、辅助坑道分开。隧道开挖工程内容包括准备工作，选孔位，钻孔，装药，爆破，找顶，修整。对于不同断面开挖方量相等的隧道施工工料机消耗，经测算分析，并对照铁路、市政定额得出：开挖同样围岩类别的隧道随着净空断面积的增大反而减少。如高速公路隧道断面大，而二、三级公路隧道断面小，同样套用单一的定额，造价与实际不相符。所以建议开挖按净空断面积及围岩分列子目。开挖分别导坑法和正台阶法两种。施工方法分别人工施工I、II类围岩子目。机械施工I—VI类围岩子目。出渣工程内容包括装、运、卸，清理整平。出渣分列人力装手推车运输、机械装渣轻轨斗车运输、装岩机装电瓶车运输、机械装自卸汽车运输方式的子目。

第二节：支护分为超前支护、初期支护两类。超前小导管、长管棚子目中不含管内注浆，注浆单列子目。注浆分列单液浆和双液浆，分洞内和地表注浆，并按围岩类别(I—III类和IV—VI类)和通水量(≤5m3/h和>53/h)分列子目。锚杆分普通水泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、树脂锚杆、药卷锚杆、中空注浆锚杆、自钻式注浆锚杆、预应力锚杆等，并按按围岩类别(I—II类和III、IV类)分列子目。喷射混凝土分列干喷和湿喷，分喷射普通混凝土和钢纤混凝土子目。

第三节：防水板分有防窜肋型和无防窜肋型。其他排水圬工工程可采用其他章节的相关子目。

第四节：洞身衬砌与回填可分为主洞、明洞辅助坑道衬砌和回填，并分列普通砼(分有筋和无筋、有全断面模板台车和无全断面模板台车)、防水砼(分有筋和无筋、有全断面模板台车和无全断面模板台车)、石料、混凝土预制块子目。回填分列拱顶和边墙，设浆砌片石、干砌片石、碎石、土石等子目。

第五节：装饰分洞门和洞内(含防火材料的喷涂、吸音板)。

第六节：附属设施

第七节：超前预报包括三种方法：TSP203、地质雷达、超前钻探。监控量测包括地质及支护状况观察、周边收敛、拱顶下沉、地表下沉、围岩位移(地表、洞内)、锚杆轴力、衬砌应力、围岩压力及层间支付压力、型钢支撑应力、围岩弹性波测试。无损检测包括两种方法：地质雷达、超前钻控。

4隧道定额需要考虑的几个问题

4.1新《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)将原规范的“围岩分类”改为对围岩分级。分级方法与国家标准一致，采用《工程岩体分级标准》规定的方法、级别和顺序，即岩石隧道围岩稳定性等级由好至坏分为I级、II级、III级、IV级和V级，将松软的土体围岩定为VI级。新围岩级别与原围岩类别，特别是III—V级(即IV-II类)划分并不完全对应，应用中可能会存在一定问题。

4.2主洞开挖、衬砌是随隧道洞身的增长，而人工、材料、机械的消耗将有变化。根据与铁路隧道开挖、衬砌定额的比较，发展铁路隧道定额是随隧道长度的变化，按不同比例增加人工费、材料费、机械费，且系数没有公路定额中规定的大。对于长度大于1000m的隧道，人工、材料、机械增加系数应经多个项目反复测算后确定。

4.3辅助坑道的开挖与衬砌应考虑工程规模，以一定长度编制定额，再根据实际坑道长度采用系数调整工料机消耗。

4.4洞内其他工程如水沟、路面工程采用其他章节相关项目定额，其人工、机械台班数量及小型机具使用费乘以1.26系数，是否合适。(铁路定额只有人工乘以1.257系数，且铁路比公路断面小，相对洞内施工难度小些。)

5我省隧道工程补充定额编制情况

我省造价管理站在邵怀、怀新高速公路开工后，于2003年底就组织技术人员进入施工现场，进行调查、测算，发放调查表，并收集和参考了各相关行业及兄弟省市的定额，组织专家进行了细致地整理制了部分隧道工程补充定额，包括岩面注浆、围岩锚杆、超前小导管、长管棚支护、防排水、辅助坑道(包括斜井、竖井)开挖与出渣、洞墙镶贴瓷砖7项23个子目，该补充定额的发布，对缓解我省编制隧道工程造价文件定额缺项较多的矛盾起到了一定的作用，同时可作为今后编制隧道定额时参考。

6结束语

7.隧道及地下工程面临的几点问题 篇七

与此同时, 在海底开发方面也有序展开, 厦门翔安海底隧道、大连海湾海底隧道先后投入建设, 开启了沿海、沿江城市利用隧道发展城市交通的新思路。2012年, 中国工程院设立了“渤海海峡跨海通道战略规划研究”项目, 许多新技术都得以大展身手——青岛胶州湾大断面双洞6车道海底公路隧道工程, 采用了钻爆法和浅埋暗挖法;武汉的双向4车道长江城市公路隧道, 采用了盾构法和浅埋暗挖法;广深港高铁海底隧道、南水北调中穿越黄河段的隧道工程均采用了盾构法施工技术……在保障工程进度和质量方面做出了重大贡献。

地下空间的开拓为城市交通、停车、购物和仓储提供了更多的可能, 实际地拓展了城市的土地面积, 为城市地面建设, 尤其是城市空间美化留出了余地;山体隧道的贯通, 不仅为道路设计选择最佳布局和距离, 节省人力物力创造了条件, 更为提高道路质量和利用率奠定了基础, 大大减少修路给沿线环境带来的负面影响;江海隧道的修筑, 不仅具有交通意义, 还对沿海沿江经济带的形成、构建立体发展提供了空间, 尤其是对沿海沿江地下资源的开发利用也具有积极作用。

1 隧道及地下工程的建设理念

(1) 地下工程是不可逆工程, 不具备拆除重建的条件, 因此必须是遗产工程, 不允许做成遗憾工程和灾害工程。

不合理工期、不合理造价、限额设计、轻方案研究是产生遗憾的根本。取消单线建设, 修建复线、多线或局部多线, 全面合理提速, 用技术条件取代规范, 多搞指南少搞规范, 为创新构建平台。

(2) 地下工程是高风险性工程, 必须实事求是, 科学地进行施工安全评价、施工质量评估, 最后是施工进度和施工成本评估。

在建设全过程中应对可研段、初步设计阶段、施工阶段和运营阶段进行全方位工程风险和环境等因素分析。

(3) 必须进行信息化动态反馈设计, 通过支护参数调整确保施工安全。隧道工程不确定因素很多, 不改变设计是不对的, 设计者必须实事求是, 及时修改图纸, 这是衡量设计水平高低的标准之一。

(4) 合理工期、合理造价、合理合同、合理施工方案是隧道建设的四条标准。

(5) 风险责任主体与风险转化。据国际隧道工程保险集团对施工现场发生安全事故原因的调查结果表明, 将施工方作为工程安全的唯一主体是不对的, 目前各阶段的风险界定不清, 而这些风险往往到施工时才反映出来, 由施工方完全承担这些风险是不合理的。

2 隧道及地下工程的几点关键技术

2.1 江、河、海底隧道技术

江河隧道施工方法应优选钻爆法和浅埋暗挖法, 其次选择盾构法、掘进机法, 在松软地带才可采用沉管法。严禁在岩石中采用沉管法, 水下爆破不可行。

2.2 钻爆法施工技术

钻爆法施工应遵守以下4项原则: (1) 光面爆破; (2) 喷锚支护; (3) 信息化施工监控量测与信息反馈; (4) 动态管理。

2.3 浅埋、超浅埋暗挖法施工技术

(1) 浅埋暗挖法18字方针是施工原则和要点的精辟总结, 即:“管超前、严注浆、短进尽、强支护、早封闭、勤量测”。

(2) 突出快速施工, 考虑时空效应, 做到四个及时, 即及时支护、及时量测、及时反馈、及时修正。

(3) 采用监控量测技术控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。

(4) 采用复合式衬砌结构, 一次支护由喷射混凝土、钢筋网、网构钢拱架组成。钢拱架联结处设索脚锚管和钢拱架焊接, 取消系统锚杆, 形成一次支护。

(5) 必须遵循信息化反馈设计、信息化施工、信息化动态原理。

(6) 选择适宜的辅助施工工法, 大跨施工应选择变大跨为小跨的施工方法, 隧道宜近不宜联, 双联拱、多联拱结构尽量少用。

(7) 拓宽浅埋暗挖法在有水、不稳定地层中应用时, 要采用以注浆堵水为主、以降水为辅的原则。采用劈裂注浆加固和堵住80%的水源, 降掉20%的少量裂隙水, 以达到减少地表下沉的目的。

2.4 盾构法施工技术

(1) 不同地层应选择不同类型的盾构, 少水地层、砂卵石地层宜选择开敞式网格盾构。 (2) 地压平衡盾构不是全能的, 应同时考虑选用泥水盾构。 (3) 根据不同地层选择不同的刀盘类型。

3 隧道及地下工程的风险管理

随着隧道工程建设的增多和水文地质不确定等复杂性因素, 如何优质、快速、安全的施工不留隐患的保障运营, 需在工程的规划、投标、勘测设计、施工直到运营等五个阶段都进行全方位的安全风险性和可靠性评估。

3.1 隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题

3.1.1 隧道洞口位置、间距的确定原则

从洞口的安全和环保出发, 应遵守早进晚出、不刷洞口仰坡, 甚至可设置明洞段进洞, 隧道洞口应选在从山梁上凸处进洞, 切勿沿沟凹处进洞, 造成洞口引线处在深路堑之间, 从水文和地质条件评价, 这都是最不利的断层发育带, 给设计、施工和运营带来许多长久性的灾害。

洞间距的设计原则为宜近不宜联。从运营通风角度考虑, 防止上下行洞口污浊空气短路, 上下洞口之间应设置高挡墙或建筑小品, 或将上下行的洞口在里程上错开30m左右, 不要设在一个横断面上。

3.1.2 支护结构衬砌形式必须采用复合式衬砌

(1) 一次支护设计荷载应考虑全部土压力和部分水压水, 当变位稳定后可施作二次衬砌。二次衬砌实质上是安全储备, 应重视一次支护的设计, 以调整适应不同围岩的受力, 而不是用二次衬砌厚度来调整。

(2) 从环保和保护水资源考虑, 不能因施工降低了地下水位而影响人居和农田, 必须采用“以堵为主, 限排为辅”的防水设计原则, 二次衬砌应按折减后的水压力进行设计。在岩溶、石灰岩地区的隧道更应重视这个问题, 取消中心水沟的设计构思。

3.1.3 洞口段及洞门要考虑地震的影响

从安全角度出发, 隧道设计不应采用上下行共用一个隧道的做法, 上下行应分洞设置, 两洞之间的联络通道, 尤其车辆通道应适当加密, 以利防灾和调头, 通道两端畅通, 不设防风门。

3.1.4 结构设计的首要任务是做好方案设计

结构设计包含方案 (概念设计、结构创作、构思、选型) 和结构分析或核算两个内容, 目前重分析、轻方案的做法很普通, 许多设计人员把结构设计看成是规范加计算, 很少重视结构创新, 在设计中采用低安全度带来的节约仅能使工程造价降低1%~2%, 而带来的风险可能贻患无穷, 如一次支护安全度设计过低, 是造成塌方的主要原因之一。因此, 应把精力集中到方案设计和概念设计上来, 跳出因方案陈旧而使材料消耗指标过高、结构安全度过低的设计误区。

3.1.5 走信息化设计的道路

信息化设计的重要手段是用先进的量测仪器进行及时量测、及时反馈、及时研究、及时修正, 要避免时空效应带来的灾害隐患。

3.2 施工阶段安全风险评估应重视的几个问题

3.2.1 必须做到地质超前预报

工程的安全保障离不开超前预报, 尤其在岩溶地区, 若不明确前方是否存在含泥砂、水的岩溶, 施工中将有可能造成人身伤亡。我国有近2/3的岩溶地区, 必须重视这个问题。其预报手段必须采用几种方法同时进行检测的综合性预报。

3.2.2 必须进行信息化施工

量测是安全、优质建成隧道工程的重要手段, 通过量测可及时检查施工方法是否妥当, 设计参数是否合理, 各施工工序是否正确。目前, 应用先进的无尺量测仪器和软件是非常必要的, 可以做到及时决策和及时修正。

3.2.3 应正确选择施工方法

硬岩采用全断面开挖法或超前导洞后部扩大法, 无轨运输、无轨装碴;软弱地层必须采用正台阶法, 台阶不分长、中、短, 一律一倍洞高, 过长会引起大变形和塌方, 过短会引起工作面失稳, 可采用CD法、CRD法和双侧臂导洞法等。

3.2.4 应正确选用辅助工法

长管棚是公路常采用的进洞方法, 但不适宜洞内。洞内应以小导管为主, 特殊情况下才在洞内采用长管棚, 该方法造价高, 严重影响工期, 扰动地层较严重, 应采用深孔注浆以取代洞内长管棚。

3.2.5 应合理设计, 保证施工安全

合理的设计周期能全面优化方案设计和结构设计, 过短的设计周期和不合理的施工工期是违背科学的, 赶工期、低造价是工程安全性和可靠性的大忌。

3.2.6 应建立工地试验室, 严把材料关

材料是工程费用的重要组成部分, 对钢筋、水泥、砂、石等大宗材料必须有严格的投招标优选制度, 建设单位提供甚至监理方规定都是可以的, 但必须规范自己的制度和行为, 严格检验签字负责是做好工程的先决条件。

4 几点建议和意见

(1) 每项工程必须建立强有力的项目经理部。项目经理部是确保安全、质量、环保、工期进度和效益五大指标的执行者, 应严格按安全、质量、环保第一, 其次是工期进度的次序安排建设, 最后还要落实到设计、施工单位应获得经济效益, 建设单位也能在限额内得到一个满意的精品工程。首先要选择一名懂业务、品德好、有号召力、艰苦奋斗的项目经理, 另外, 从开工之日起就要建立质量成本目标管理, 仔细斟酌投入, 严格照章办事, 严格管理, 严格纪律, 严格工艺, 防止为争名誉、抢工期而不顾质量, 搞粗放型管理, 从建设单位、施工方和监理方都应强化质量意识, 严格成本控制, 创立市场信誉。

(2) 必须建立健全各项管理机制, 提高工程管理层的品德素质和业务水平。工程实践证明, 只要有一个素质好、业务精的建设单位, 尊重合同, 求真务实, 平等待人, 必定可以干出好的精品工程, 也能有科研成果和人才涌现。

(3) 每个工程应确定合理的建设周期, 要知道, 安全措施的实施是需要时间的。

(4) 工程造价应合理, 要实事求是, 不赞成工程的限额设计, 这样很难保证安全措施的落实到位。施工、设计变更费用要及时到位。

(5) 施工阶段应以施工单位为主体, 施工方案由施工单位确定, 建设单位牵头, 设计方和监理方进行完善, 做到及时修改、及时实施。

(6) 应在工程可行性研究阶段增加《安全风险评估》专项规定, 安全评估可一票否决, 设置专项经费保证安全措施到位。

8.隧道工程与盗窃案 篇八

警方发言人称，窃贼的作案手段“相当专业”。他们在银行附近的一个地下车库中挖了一条宽约1米、高约1.5米、长约30米的隧道，直接通向银行保险室。窃贼的专业之处在于，他们不仅会挖洞，而且还对“盗洞”做出了精确的设计和细致的施工：隧道开挖路线精准，丝毫没有偏离方向；隧道四周用板材固定，并用角铁连接成一个整体。有网友甚至指出，鉴于窃贼在保险室厚厚的混凝土墙上钻出的洞都是上下对称的，除了和德国人“死脑筋和奇怪的审美”脱不了干系之外，也许这些家伙还患有强迫症。警方预计，这条隧道从设计到“建成”耗时数周到数月。窃贼得手后，就放了～把火准备清清场地，顺便销毁证据。而正是因为地下保险室突然浓烟滚滚，才让银行保安发现被盗了。

微博上，各路网友纷纷惊叹于这伙窃贼做工之细致。外行看热闹，内行看门道。这地道虽短，却是五脏俱全：作为一个地下工程，它应该具备的“零件”一个不少。地道内部空间充足，断面形状整齐划一，支护手段适当，说明窃贼接受过地下工程方面的专业训练。

不过，“盗洞”毕竟只能算是把正经手艺用到邪道上了，真正能在社会经济发展中起到巨大作用的，还得是这“盗洞”的正身——隧道。所谓隧道，就是人们修建的埋置于地层之中的工程建筑物，属于利用地下空间的一种手段。隧道的种类和名称都非常多，例如常见的公路或铁路隧道、地铁通道、城市地下人行通道、城市下水道等等，甚至于各种市政管线的较大规模的地下孔道也属于隧道之列。

认识隧道

随便找来一段隧道你都会发现，不论出入口形状、隧道用途、内部装修如何变化，它的结构形式都是一致的。一座隧道可以被分为主体建筑物和附属建筑物。主体建筑物由洞身结构和作为出入口的洞门组成。而附属建筑，顾名思义，则是为了保证隧道正常使用所需要的辅助设施。这些辅助设施中最常见的应该就是灯光照明和消防设施，而在公路隧道中常常还有供车辆临时停车的紧急停车带以及排除洞内废气的鼓风机等设施。

一个隧道必须是深埋在地下，被许多的土壤或者岩石包围着，这些可以统称为围岩，即隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩（土）体。隧道是在地下围岩中开凿出一定的空间后修筑的线形建筑物，这也是隧道工程的另一个名称——地下工程的由来。喜欢在沙堆中挖洞、盖上一层纸然后再覆上一些沙的同学一定知道，这坑人的洞如果太长或者太大，那十有八九都会塌掉。这是由于洞周围沙子的强度不足以维持洞的完整。这个现象放到隧道工程中，就称为围岩失稳。因此，为了保证围岩的稳定，工程师就必须对隧道进行支护。

隧道的支护手段

近年来，由于在施工中采取支护手段不到位或者不及时，导致许多建设中的隧道发生了垮塌，例如杭州、南京、北京的地铁垮塌事故，造成了不少人员及财产损失。那么，地下工程的建设者们是如何保证隧道在施工过程中和完工后不会发生事故的呢？这就要说到为了保证围岩稳定所采取的支护手段了。

在四川自贡的地下盐井以及湖北黄石的古铜矿巷道这一类古老的隧道工程中，都只使用了简单的支护手段。这种简易支护主要由相互连接的木（竹）架或者板材构成，只具备有限的支撑能力。这种简易支护在土质地道（隧道）中一般是可以使用的。况且对于岩盐或铜铁矿中开挖的矿洞而言，围岩已经足够坚硬，甚至可以不需要支护。在现代，这种简易支护手段所需的材料很容易就能在市场上买到，运输和施工也非常简便，也许这就是德国大盗之所以采用简易支护的原因。

在近些年的新建隧道中，工程建设者们主要依靠锚杆、钢筋网、喷射混凝土等手段的综合运用来对隧道进行支撑。尤其是在规模较大、围岩破碎容易垮塌的隧道中，能够迅速起到支撑作用的喷射式混凝土支护总是被第一个想到。除此之外，在软弱的围岩中，还需要借助锚杆等手段进行加固。这就好比，在豆腐块中挖一个洞，如果要确保豆腐块不碎，就可以在豆腐里插几根牙签（买块豆腐自己试试就知道，最有挑战性是内酯豆腐）。当然，更多的情况下，喷射式混凝土和锚杆这两种手段是被共同使用的。

在支护完成后，一般还需要在支护的内侧再做一层混凝土衬砌，成为能够长期起效的支撑手段。一般的隧道混凝土衬砌往往是直接在隧道中浇筑的。而在城市地铁施工中，为了配合的施工，混凝土衬砌会预先在地面分段制作完毕，再运进隧道新开挖的部分，像搭积木一样拼装在一起，构成一段完整的衬砌。

Hold住才是目的

支护和衬砌形式的采用乃至于施工方法，则需要借助现代的地下工程设计方法进行分析。要知道，在地下打洞并不是一件容易的事儿，必须具备专业的理论知识和实践经验。在古代，矿工们只能依靠经验来判断地道的开挖和支护方式。然而经验是有局限的，由于矿道坍塌而丧命的人也并不在少数。到了近代，尤其是炸药发明后，人们开挖隧道的能力得到极大增强。因此，在岩石中开挖宽大隧道的稳定性分析问题就成为一个不可回避的关键。

好在，近代力学计算理论的发展和工业革命对于工程实践的极大推动，向工程师提供了岩体力学的相关理论和分析方法。经过一百多年的发展，现代工程师已经掌握了地下工程支护结构理论。在工程师的眼中，围岩和支护是相互作用的，应该作为一个整体来看待。借助于专门的有限元法结构设计软件，工程师可以在电脑中建立隧道模型，并不断模拟不同支护手段的效果，从中选择最为经济适用的一种用于施工。由于地下情况的复杂多变，工程师们逐渐总结出了一套“施工监测一反馈一设计一施工”的动态方法，来保证施工和支护手段能够适应实际地质情况，并且充分利用围岩自身的稳定能力，利用喷射混凝土及锚杆进行支护。这一套方法被称为奥地利隧道施工新方法，也就是大名鼎鼎的“新奥法”。

新奥法即新奥地利隧道施工方法（New Austrian Tunneling Method，简写NATM），最初由奥地利土木工程师L.V.Rabcewicz等于20世纪60年代创立。二战以后，混凝土喷射机和促凝剂的出现使喷浆技术得到很大的发展。随着锚杆在工程中被采用，Rabcewicz以喷锚支护的实践和岩体力学理论为基础，提出了“NATM”法。1963年，该方法获名并获得专利。20世纪60年代中期，新奥法被用于法兰克福、慕尼黑等城市地铁软岩（土）隧道中。随后在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得应用和发展，成为现代隧道工程新技术标志之一。新奥法于七十年代末八十年代初起在我国得到迅速发展。目前，几乎所有重点难点的地下工程中都离不开NATM，它几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。

同时，鉴于地质勘探手段只能揭露局部地质情况的弊端，为了避免在隧蝴中出现突泥突水（多见于喀斯特地区隧道）或者瓦斯突出（多见于围岩夹煤层的隧道）危及人员和设备安全，挖掘隧道的同时都需要借助地质雷达，进行“超前地质预报”，随时为隧道施工提供“掌子面”前方的地质条件报告。

专业性人才

隧道工程属于土木工程分支之一，在院校专业设置上也有地下工程或地下建筑与工程等变化。隧道与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。这方面的工程师需要掌握混凝土结构、岩体力学、土力学、流体力学、结构力学、工程地质学、地下建筑结构、地下空间规划与设计、地下建筑施工、地下结构工程测试与监测、爆破工程等专业知识，并且要具备较强的计算机应用能力，要能够使用常见的结构设计及绘图软件进行工作。

9.地下工程设计原理与方法考试资料 篇九

隧道：修筑在岩体、土体或水底，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道

导坑：在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道 洞门：在隧道端部外露面修建的为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构

垭口：线路跨越分水岭时，分水岭的山脊上的高程较低之处

越岭线：从一个水系过渡到另一个水系是跨越高程很大的铁路线路

河谷线：沿河傍山而行的铁路线路 隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间

隧道建筑限界：线路上各种建筑物和设备均不得侵入的外部的轮廓线

锚杆：插入到围岩岩体内利用机械的方法加固围岩的一种金属杆状构件

岩体：处于一定天然应力状态中的地质体 围岩：对隧道稳定性有影响的那一部分岩体 围岩压力：隧道开挖后围岩作用在支护结构上的压力 结构面：岩体中具有一定方向，力学强度相对较低的地质界面（原生，构造，次生）

蠕变：作用应力不变应变随时间的增长而增加 松弛：作用的应变不变应力随时间的增长而衰减 风化作用：地表岩体在大气温度水和生物的综合影响下，使岩石的物理性质或化学成分发生改变的地质作用 溶蚀：使岩体致密度降低并会破坏颗粒之间的胶结从而使岩石强度降低

流变性：与时间或温度有关的变形或破坏性质 初始应力：岩体在天然状态下所具有的内在应力 二次应力：坑道开挖后坑道周围一定范围内的岩体产生应力重分布的状态

三次应力：坑道支护后坑道周边的岩体的应力变化的状态 岩体的初始应力状态：由于岩体的自重和地质构造作用在隧道开挖前岩体中存在的应力状态

坑道的稳定性：隧道围岩在开挖过程中不设任何支护情况下所具有的稳定程度

塑性：围岩在应力超过一定值后产生塑性变形的性质 塑性区半径：对于塑性围岩当围岩内应力超过围岩强度后，在坑道周边产生径向塑性位移形成塑性松动区的范围 塌落拱：将隧道开挖后所形成的相对稳定的拱称为 成拱作用：天然拱像一个承载环一样承受上覆范围地层的全部重量并向两侧传递下去称为围岩的弹性抗力：由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起围岩对支护结构的约束反力

变形协调条件：汇交于同一节点上各单元在此节点处所产生的端点位移与结构节点位移相等

静力平衡条件：在同一节点上作用的各单元节点力的总和应与该点荷载相平衡

收敛：围岩产生挤向隧道内的变形 约束：支护对围岩向坑道内变形的阻止 隧道勘测的一般规定

制定勘测计划，完备勘测资料，设计勘测和施工勘测，评价对环境造成的影响 隧道工程调查的内容

自然概况，工程地址特征，水文地质特征，不良地质地段，地震基本烈度等级，气象资料，施工条件 分析克服高程障碍三种方案的优缺点

绕行：施工容易工期短费用少；运程增加长期运营条件变差改造困难地质复杂施工困难。深堑：展线长度比绕行短；急弯陡坡多在山顶开挖工程量大不确定因素多。隧道：线路平顺缓直运营条件好运程缩短；工程量大工期长费用高 分析解决平面障碍两种方案的优缺点

沿河绕行：对地形条件要求高，线路增长，工程量大运营条件差，不良地质病害工程伴随出现；只在条件允许时使用。隧道穿直：初期工程量大；线路平直，工程单一，无急弯陡坡，运营条件好，不受山体塌方落石影响 曲线隧道设计应注意的问题

1尽可能采取较短或曲线半径较大的曲线，宜将曲线设置在隧道洞口附近2不宜将洞口落在缓和曲线上3隧道内曲线长度不应短于一节车厢长度4一座隧道内不设超过一个以上曲线5两条曲线间应有较长夹直线 隧道内坡道折减的原因及方法

1列车车轮与钢轨踏面间的粘着系数降低2洞内空气阻力增大

曲线隧道净空加宽的原因和方法

1车辆通过曲线时转向架中心点沿线路运行车辆本身不能随线路弯曲仍保持其矩形形状2曲线外轨超高车辆向曲线内侧倾斜使车辆界限上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离 喷锚支护的特点

与围岩紧密贴合，支护及时，柔性好，同时封闭围岩壁面防止风化，并能封闭围岩的张性裂隙和节理，提高围岩的固有强度控制围岩的变形，能充分调动围岩本身的自稳能力。有效利用洞内净空，提高作业的安全性和作业效率，能适应软弱和膨胀性地层中的隧道开挖，能用于整治塌方和隧道衬砌的裂损

复合式衬砌的支护机理

先在开挖好的洞壁表面喷射一层早强硂凝固后形成薄层柔性支护结构，满足初期支护施作及时刚度小易变形的要求，与围岩紧密贴合从而保护围岩和加固围岩，促进围岩的应力调整充分发挥围岩的自承作用。二次衬砌完成后，衬砌表面光滑平整可以防止外层风化装饰内壁增强安全感。既可以充分发挥喷锚支护的优点又能发挥二次衬砌永久支护的可靠作用。明洞的类型

拱形（路堑式、偏压直墙式、偏压斜墙式、半路堑单压式）棚洞（盖板式、刚架式、悬臂式）隧道门的类型

环框式、端墙式、翼墙式、柱式、台阶式、斜交式、耳墙式 洞门的类型

环框式、端墙式和柱式、翼墙式与耳墙式、其他形式(台阶式斜交式）、拱形、遮光棚式 隧道附属建筑物的类型

通风建筑物，安全避让设备、防排水设备、电力及通讯信号安放设备

喷射混凝土的喷射方式

1干喷（拌合料输送到喷嘴以前才与水汇合）2湿喷（拌合料先与水拌合再以浆液输送）机械通风的方式

1纵向式（洞口风道式、喷嘴式、竖井斜井式、射流式）2全横向式3半横向式

岩石在单轴和三轴压缩下的破坏形式

三轴低围压下（张破裂）中等围压下（剪破裂）高围压下（延性破坏）

抗拉强度、抗剪强度的测定方法

抗拉（直接拉伸法、棱柱体试件的弯曲、圆柱体的弯曲、圆盘弯曲、液压扩张试验、巴西试验）抗剪（直接剪切法、倾斜板间加压的单向剪切法）

典型的岩石的全应力-应变曲线分为哪四个阶段 压密阶段弹性阶段塑性阶段破坏阶段 无支护坑道丧失稳定的形式

1由于破碎岩体的自重超过了它们脱离岩体的阻力而多在顶部较少在侧壁处造成局部崩塌2围岩的应力重分布造成的应力集中区域内的岩体强度破坏而形成的崩塌3在塑性岩体中稳定性的丧失是由于塑性变形的结果 隧道围岩失稳破坏性态

1脆性断裂2块状运动3弯曲折断破坏4松动解脱5塑性变形和剪切破坏 围岩压力的类型

1松动压力2形变压力3膨胀压力4冲击压力 天然拱范围的大小与下列因素有关

1围岩的地质条件2支护结构架设时间3刚度以及它与围岩的接触状态4隧道的形状和尺寸5隧道的埋深6施工因素

隧道围岩分级的目的1作为选择施工方法的依据2进行科学管理及正确评价经济效益3确定结构上的荷载4给出衬砌结构的类型和尺寸5制定劳动定额、材料消耗标准基础等 隧道围岩分级的方法主要有哪些

1以岩石强度或物理指标为代表2以岩体构造岩性特征为代表3以地质勘探手段相联系4组合多种因素5以工程对象为代表

围岩分级的基本因素与影响因素

岩石的坚硬程度和岩体的完整程度，地下水和初始应力场 支护结构的作用

1与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，能承受可能出现的各种荷载2保持隧道断面的使用净空3防止围岩质量的进一步恶化4提供空气流通的光滑表面 支护结构的基本要求

1必须与围岩大面积地牢固接触，保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作2重视早期支护的作用并使早期支护与永久支护相互配合协调一致的工作3允许隧道围岩能产生有限的变形，以充分发挥围岩的承载能力而减少对支护结构的不利作用使两者更协调的工作4必须保证支护结构的及时施作5要能根据隧道围岩的动态及时地进行调整和修改

支护结构的类型

1防护型2构造型3承载型 地下结构计算理论发展的七个阶段

刚性结构阶段、弹性结构阶段、假定抗力阶段、弹性地基梁阶段、连续介质阶段、数值方法阶段、极限和优化设计阶段

地下结构计算方法的分类

荷载结构法（弹性链杆法、假定抗力法、弹性地基梁法）地层结构法（剪切滑移法、特征曲线法、数值法）地下结构设计模型分类

经验类比模型、荷载结构模型、地层结构模型、监控设计模型

荷载结构模型的三种计算模式

1主动荷载模式2主动荷载加被动荷载模式3实际荷载模式

局部变形理论与共同变形理论

局部变形理论：认为地层表面某点上施加的外力只会引起该点产生沉陷（变形），外力与沉陷之间为线性关系。共同变形理论：认为地层表面某点上施加的外力不仅会引起该点产生沉 陷（变形），而且会引起附近的地层也产生沉陷变形，外力与沉陷之间为非线性关系 地层-结构模式的求解方法

数值法、剪切滑移破坏法、特征曲线法 确定Pmin的途径

1现场实测的塑性区半径r求（按重力平衡条件求）P2根据坑道周边的允许位移值求P3实地量测形变压力作为P4 根据围岩特征曲线求P监控设计法原理

通过现场监测获得围岩力学动态和支护结构工作状态的信息（数据），再通过必要的力学分析，以修改和确定支护结构系统的设计参数和施工对策。施工前的预设计阶段和修正设计阶段

监控设计的主要环节及其包含的工作内容

现场监测:制定监测方案、确定测试内容、选择测试手段、实施监测计划；数据处理：原始数据的整理、明确数据处理的目的、选择处理方法、提出处理结果；信息反馈：反馈方法（理论反馈经验反馈）反馈作用（修正设计指导施工）

监控量测的项目及内容

肉眼观察、岩体力学参数测试、应力应变测试、压力测试、位移测试、温度测试、物理探测 监控量测的目的1提供监控设计的依据和信息（掌握围岩力学形态的变化和规律、掌握支护结构的工作状态）2指导施工，预报险情（做出工程预报，确定施工对策、监视险情，确保施工安全）3校核理论，完善工程类比方法（为理论解释，数据分析提供计算数据与对比指标、为工程类比提供参数指标）4为隧道工程设计与施工积累资料 反馈信息在设计与施工中的应用

1评价围岩的稳定性2评价围岩达到稳定的标准，确定最终支护时间及仰拱灌筑的时间3调整施工方法与支护时机4调整锚杆的支护系数5调整喷层厚度6调整变形余裕量，修改开挖断面尺寸 求解回归系数的方法

选点法、图解法、平均法、最小二乘法等 隧道预支护的概念、类型及其使用条件

10.隧道与地下工程 篇十

江学良

地下工程教研室

一、开设城市地下空间工程专业的主要理由

1、我国城市地下空间工程具有巨大的发展前景。

近二十年来,我国城市以前所未有的速度发展加快,规模不断扩大,人口急剧膨胀,不同程度地出现了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞,基础设施落后、生态失衡、环境恶化等问题,成为现代城市可持续发展的障碍。开发城市地下空间是解决这些问题,实现城市可持续发展的有效途径,是城市发展的重要方向。国外发达国家的城市建设经验充分证明了这点,联合国自然资源委员会也于1981年5月正式把地下空间确定为重要的自然资源。

2.城市地下空间工程专业具有学科体系的独特性和完整性。

在大土木工程专业中可设置城市地下空间工程专业方向。但是，城市地下空间工程专业既有自身特定的内涵,又是多个学科的结合点,具有交叉性、边缘性的特征。传统的土木工程专业,主要注重地面建筑、桥梁、交通、岩土等工程,没有真正以城市地下空间利用为主轴的系统的专业建制。城市地下空间工程专业涉及到城市规划、地下建筑学、地下结构、工程地质、水文地质和地下水力学、岩土力学、环境科学、地下通风以及其它相关的市政工程如城市交通等多领域、多学科。因此,在高等学校设置城市地下空间工程本科专业,培养城市地下空间开发和利用的新型人材,是适应我国城市现代化发展对人才要求,尽快提升我国城市地下空间开发和利用的水平,使我国城市发展走上健康和繁荣的必由之路。

3.我院已积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。

我院在土木工程专业中，开设了有关力学、土力学以及地下工程的专业课程组，并且在城市规划专业中开设了有关地下工程规划方面的课程等，积累了土木工程、工程力学和城市规划等专业丰富的教学经验。我院从2010年开始在土木工程专业开设了城市地下空间工程方向，至今年6月份已有两届毕业生，为城市地下空间工程专业的教学提供了良好的基础。

4.城市地下空间工程建设急需大量的专业技术人才。

现有的城市规划、土木工程以及工程设计和管理人员没有受过城市地下空间工程建设的全面和系统的教育,缺乏对城市地下空间利用的认识和从事城市地下空间工程建设的系统知识,因此,在城市规划、工程设计和管理上,不能很好体现地下空间利用对城市现代化的重要性,不能很好地利用城市地下空间资源来建设现代化城市。因此,城市现代化建设急需大量受过城市地下空间工程专业知识系统教育的人材。随着我国第三波地铁建设高潮的到来，首先拉动的就是地下工程技术人才的需求。

二、城市地下空间工程专业的办学条件

⒈有丰富的土木工程、工程力学等专业的教学经验

我校成立至今，陆续开设了土木工程、工程力学和城市规划等专业，并且在几年前就为在土木工程专业中开设城市地下空间工程专业方向做好了准备。此外，在土木工程等专业中所开设的主要课程基本上涵盖了城市地下空间工程专业的专业基础课和专业技术课，如：工程力学、结构力学、弹性力学、土质学与土力学、基础工程、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、岩土工程勘察、隧道工程等。因此，开设工程城市地下空间工程专业，更能发挥我院在力学、土木工程等方面的优势，也由于积累了土木工程、工程力学等专业的丰富的教学经验，为开办城市地下空间工程专业打下了良好的基础。

⒉有雄厚的专业师资力量

我校一直十分重视师资的引进和储备，现城市地下空间工程专业的主要专业基础课和专业技术课任课教师已到位，承担本专业主要专业基础课和专业技术课的教师共有17名，其中教授9人，副教授6人（博导5人，硕导8人），讲师3人。副高以上职称人员占教师总人数的88.2％。教师中博士学位获得者12人，在读博士和硕士5人。硕士以上学历人员占了教师总人数的100％。为更好的办好城市地下空间工程专业，土木工程与力学学院组建了地下工程教研室，该教研室主要从事该专业的专业课教学，目前，教研室共有7人，其中教授3人（博导1人，硕导2人），副教授2人（硕导1人），讲师2人，博士6人，博士生1人。

⒊有丰硕的专业教学和科研成果

我院自98年以来,在国家各级期刊上已发表了有关土木工程、工程力学专业有关的论文200余篇,其中在《工程力学》、《实验力学》、《固体力学》、《岩石力学与工程学报》、《力学与实践》、《岩土力学》、《振动与冲击》、《爆炸与冲击》、《上海力学》（力学季刊）、《振动工程学报》等国内核心期刊及Inter.J.of Applied Mechanics and Engineering, Inter.J.Mats.Proc.Tech.,Inter.J.Materials Science Forum, Key Engineering Materials等国际刊物上发表论文150余篇，其中SCI、EI、ISTP收录近100篇。近三年来，地下工程教研室教师共主持国家自然科学基金项目3项，国家948项目1项，湖南省自然科学基金2项，湖南省科技计划项目2项，其他省部项目2项。

⒋有设备完善的实验室和专业图书资科

经过多年的努力和积累，目前我校已拥有与土木工程、工程力学专业相关的实验室5个，包括结构实验室、电测实验室、光弹实验室、材料性能实验室和振动实验室。为更好的满足城市地下空间工程专业的实验与实习要求，学院新组建了隧道与地下工程实验室，实验室现有的设备与仪器完全能够满足城市地下空间工程专业的实验实习要求。另外目前我校图书馆拥有与土木工程、工程力学、城市地下空间工程专业相关的图书达20000多册，国内外相关科技期刊20多种。

三、城市地下空间工程专业的培养目标

本专业主要面向城市地下工程施工和设计单位，培养适应社会主义现代化建设需要，掌握地下工程学科的基础理论和知识，受到工程师素质的基础训练，具备从事地下工程项目设计、施工管理、监理，以及在投资和开发部门从事技术或管理工作的德、智、体、美全面发展的实用型高级工程技术人才。

四、城市地下空间工程专业的主干课程与主要实践性教学环节

主干课程包括：画法几何、工程制图、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、水力学、土木工程材料、土力学、岩石力学、工程测量、工程地质、混凝土结构设计原理、地下空间规划与设计、混凝土结构设计、地下结构设计、地下工程施工、岩土工程勘察与测试、基础工程、隧道工程、地铁与轻轨、爆破工程、地下工程灾害与防护、工程经济、施工组织及概预算、建设项目合同管理、FORTRAN程序设计等。

主要实践环节：工程地质教学实习、工程测量教学实习、专业认识实习、生产实习、毕业实习、混凝土结构课程设计、地下结构课程设计、基础工程课程设计、隧道工程课程设计、施工组织与概预算课程设计、毕业设计。

五、城市地下空间工程专业的就业前景

本专业的毕业生主要从事地铁、公路铁路隧道、地下商场、停车场与地下厂房、深基坑与各类建筑物和构筑物基础等地下工程的设计、施工、监理，以及在投资和开发部门从事技术或管理工作，亦可从事建筑工程与道路桥梁工程的设计与施工。土木工程与力学学院于2010年开始在土木工程专业二年级学生的第二学期期末，根据本人意愿选择专业方向，有28人选择城市地下空间工程方向，这28人已经在2012年6月顺利毕业，就业率100%。2011年又有36人选择城市地下空间工程方向，目前基本上都已经找到工作单位，就业率与就业质量都要优于建筑工程与道路桥梁工程方向。

我国已掀起城市地下空间开发与建设的热潮，正在进入城市地下空间资源开发利用的发展期，到目前为止我国已经有近30个城市已有地铁或正在建造地铁，按时间先后顺序它们分别是北京、香港、天津、上海、广州、深圳、南京、武汉、杭州、沈阳、哈尔滨、成都、重庆、西安、苏州、宁波、无锡、长沙、郑州、福州、昆明、大连、南昌、青岛和长春等。随着我国城市地下空间开发利用力度逐步加大，城市地下空间专业人才短缺的问题也日益突出。目前，在我国仅有二十几所高校开办城市地下空间工程专业或者在土木工程专业下开设有城市地下空间工程方向，可以说专业人才培养的供应远远落后于城市地下空间开发建设的需要。

11.隧道与地下工程 篇十一

专家简介：

深部地层高应力高渗透复杂地质环境，使得岩石失稳诱发的地下工程岩体灾害异常频繁。因此阐明深部岩石裂纹演化行为与变形损伤机理是控制这一地质灾害发生的关键科学问题。中国矿业大学杨圣奇教授长期潜心于这一科学问题的研究工作，探索岩石变形破坏机理，为人类更好地利用地下空间并保障地下工程围岩的稳定与安全贡献自己的力量。

不畏艰难，探索岩石力学领域

1978年12月出生的杨圣奇于1996年考入河南理工大学（原焦作工学院）矿井建设专业，开始了岩石力学及矿山地下工程的学习。艰苦的专业磨砺了他的意志，坚韧了他的品格。2000年本科毕业后，他又以优异的成绩考入本校工程力学专业攻读硕士研究生，3年的硕士阶段为他进一步探索岩石力学领域奠定了坚实的理论基础。

2002年12月，他又通过自己的努力，提前半年考入河海大学岩土工程专业攻读博士学位，3年博士期间的锻炼拓宽了他的学术视野，提升了他的学术水平，他撰写的关于岩石流变力学试验与理论研究的博士学位论文，获得了包括中国科学院孙钧等3位院士在内的7位同行专家的高度评价，并得到以中国工程院王思敬院士作为专家组长的答辩委员会的一致认可，以优秀的成绩通过了博士学位论文的答辩。

2006年4月，杨圣奇博士毕业后，放弃了企业单位给的丰厚年薪待遇，选择继续留在河海大学水利工程博士后流动站，进一步从事与水利工程相关的岩石力学研究工作。2008年，以中国矿业大学为依托的深部岩土力学与地下工程国家重点实验室正式启动。实验室急需一批岩石力学、工程地质等相关专业的人才，同年杨圣奇博士后出站后，应聘进入中国矿业大学力学与建筑工程学院工作，成为一名一线教师。

依托国家重点实验室良好的学术环境以及一流的科研平台，他针对深部岩石裂纹演化行为与变形损伤机理关键科学问题，立足于行业重大背景开展研究，阐释了工程条件下深部岩石裂纹演化行为，揭示出深部岩石强度衰减规律及其地质影响因素，发展了深部岩石变形损伤机理，建立了深部岩石非线性黏弹塑性流变力学模型，并得到深部软岩地下工程变形破坏控制实践的验证。

因为出类拔萃的表现、兢兢业业的态度，30岁的杨圣奇便被破格评为副教授，33岁破格晋升为教授，34岁被评为博导。在2011?2014年度连续4次教职工考核中被评为优秀。

长期坚持，收获丰硕研究成果

杨圣奇治学严谨，勇于创新。从事科学研究以来，他先后主持或完成了多项国家、省部级及企业委托的横向课题研究项目，包括国家自然科学基金面上项目2项、江苏省杰出青年基金项目1项、国家自然科学基金青年项目1项、国家重点基础研究发展计划“973”骨干课题1项、中国博士后科学基金特别资助项目1项、江苏省自然科学基金面上项目1项等。多年如一日的坚持，让他在岩石力学领域取得了一个个丰硕的研究成果。

杨圣奇在本学科领域权威期刊International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences、Rock Mechanics and Rock Engineering、Geophysical Journal International、岩石力学与工程学报、岩土力学及岩土工程学报等上共发表学术论文120余篇，其中43篇被SCI收录（第一或通讯作者32篇），50篇被EI收录，以独著身份在德国Springer出版社与中国科学出版社出版中英文专著2部，获批5项国家授权发明专利，荣获教育部自然科学奖一等奖1项、教育部科技进步奖二等奖1项以及行业协会科技进步奖二等奖3项。

因研究成果丰硕，杨圣奇2010年入选江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师，2012年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2014年入选中国矿业大学校英才培育工程与校优秀创新团队，2015年入选江苏省杰出青年基金。他同时担任了中国矿业大学岩石力学与工程研究所副所长、深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任助理。

由于较好的学术影响力，他应邀担任江苏省岩土力学与工程学会常务理事、中国岩石力学与工程学会测试专委会委员、中国岩石力学与工程学会地下工程分会理事。2012年被评为《岩石力学与工程学报》英文版优秀审稿专家，2013年被聘为《应用基础与工程科学学报》(EI核心收录期刊)与国际期刊The Scientific World Journal(SCI收录期刊) 编委，2015年被评为《岩石力学与工程学报》优秀审稿专家。

勇于探索，获得国外同行认可

2007年9月至2008年9月，博士后期间的杨圣奇应邀到世界著名高等学府法国巴黎综合理工大学固体力学实验室做了一年的访问学者，这一年的国际学术访问交流让他收获了很多，他撰写了学术研究生涯中第1篇题为“Experimental investigation on strength and failure behavior of pre-cracked marble under conventional triaxial compression”的SCI论文，这篇论文在著名期刊国际固体结构杂志发表后得到了国外同行的关注，至今为止，这篇论文已被SCI他引36次。

2013年12月，一封从国外发来的邮件让杨圣奇激动不已，他获得澳大利亚政府奋进研究奖学金的全额资助，邀请他赴世界一流学府莫纳什大学深部地球能源研究实验室做9个月的访问教授，师从实验室主任Ranjith PG教授。在莫纳什大学9个月的时间虽然很短暂，但他与Ranjith教授合作撰写了5篇SCI英文论文，这些研究成果得到了Ranjith教授的高度评价，并为他的著作“Strength failure and crack evolution behavior of rock materials containing pre-existing fissures”（2015，Springer press）作序，认为杨圣奇的研究工作为发展完善非连续岩体力学提供了实验基础，增加了对各种岩石工程失稳破坏机理的认识。

国外同行勇于探索的治学精神以及严谨认真的工作态度，潜移默化地影响着杨圣奇，让他的研究工作做得更为踏实、更为深入。他撰写的40余篇SCI论文被他引200余次，加拿大劳伦森大学Navid Bahrani教授与加拿大工程院院士Peter Kaiser教授在国际岩石力学与采矿科学杂志上撰文，引用他所做的裂隙大理岩试验研究成果，验证了其所提出的理论模型的正确性；新加坡南洋理工大学Wu ZJ与Wong LNY等在国际断裂学报上撰文，引用他的试验研究成果，验证了其发展的弹塑性裂纹数值方法的合理性。他在国际期刊上发表的3篇SCI论文也被评为Engineering Geology等国际权威杂志的Top25热点论文。

他的研究工作正在逐渐获得国外同行的高度认可：曾应邀在第四届国际岩石力学与新进展学术会议上作45分钟的特邀报告，担任首届国际软岩会议分会场主席并作专题报告，担任第2届国际岩石动力学大会组织委员与分会场主持等。