1、會計學1隧道設計隧道設計(shj)施工的原理施工的原理第一頁，共15頁。 隧道及地下洞室工程，其核心問題，都歸結(guji)在開挖和支護兩個關鍵工序上。即如何開挖，才能更有利于洞室的穩定和便于支護：若需支護時，又如何支護才能更有效地保證洞室穩定和便于開挖。這是隧道及地下工程中兩個相互促進又相互制約的問題。 第2頁/共15頁第二頁，共15頁。 一種理論是二十世紀一種理論是二十世紀2020年代提出的傳統的年代提出的傳統的“松弛荷載理論松弛荷載理論”。其核心內容是：穩定的巖體有。其核心內容是：穩定的巖體有自穩能力，不產生荷載；不穩定的巖體則可能產自穩能力，不產生荷載；不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要

2、用支護結構予以支撐。這樣，作用生坍塌，需要用支護結構予以支撐。這樣，作用在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于松弛并可能塌落的巖體重力。這是一種傳統的理松弛并可能塌落的巖體重力。這是一種傳統的理論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。它類似于論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。它類似于地面工程考慮問題地面工程考慮問題(wnt)(wnt)的思想，至今仍被廣的思想，至今仍被廣泛的應用著。泛的應用著。 第3頁/共15頁第三頁，共15頁。 另一種理論是二十世紀另一種理論是二十世紀5050年代提出的現代年代提出的現代支護理論，或稱支護理論，或稱“巖承理論巖承理論”。

3、其核心內容是。其核心內容是：圍巖穩定顯然是巖體自身有承載自穩能力；：圍巖穩定顯然是巖體自身有承載自穩能力；不穩定圍巖喪失不穩定圍巖喪失(sngsh)(sngsh)穩定是有一個過程穩定是有一個過程的，如果在這個過程中提供必要的幫助或限制的，如果在這個過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進入穩定狀態。這種理論體，則圍巖仍然能夠進入穩定狀態。這種理論體系的代表性人物有拉布西維茲、米勒系的代表性人物有拉布西維茲、米勒- -菲切爾菲切爾、芬納、芬納- -塔羅勃和卡斯特奈等人。塔羅勃和卡斯特奈等人。第4頁/共15頁第四頁，共15頁。 這是一種比較現代的理論，它已經脫離這是一種比較現代的理論，它已經脫

4、離了地面工程考慮問題的思路，而更接近于地了地面工程考慮問題的思路，而更接近于地下工程實際，半個世紀以來已被廣泛下工程實際，半個世紀以來已被廣泛(gungfn)(gungfn)接受和推廣應用，并且表現出了接受和推廣應用，并且表現出了廣闊的發展前景。廣闊的發展前景。 第5頁/共15頁第五頁，共15頁。 由以上由以上(yshng)(yshng)可以看出，前一種理可以看出，前一種理論更注意結果和對結果的處理；而后一種理論更注意結果和對結果的處理；而后一種理論則更注意過程和對過程的控制，即對圍巖論則更注意過程和對過程的控制，即對圍巖自承能力的充分利用。由于有此區別，因而自承能力的充分利用。由于有此區別，

5、因而兩種理論體系在過程和方法上各自表現出不兩種理論體系在過程和方法上各自表現出不同的特點。收斂同的特點。收斂- -約束法是巖承理論在隧道約束法是巖承理論在隧道工程實踐中的代表方法。工程實踐中的代表方法。 第6頁/共15頁第六頁，共15頁。二、用一個二、用一個(y )(y )彈簧來理解收斂彈簧來理解收斂- -約束法的力學約束法的力學原理原理1.1.隧道隧道(sudo)(sudo)開挖前力學狀態開挖前力學狀態第7頁/共15頁第七頁，共15頁。2.2.隧道開挖隧道開挖(ki w)(ki w)后力學狀態后力學狀態第8頁/共15頁第八頁，共15頁。3 3由力學平衡方程可知，彈簧在由力學平衡方程可知，彈簧

6、在P0P0作用時處作用時處于平衡狀態；彈簧在發生變形于平衡狀態；彈簧在發生變形(bin xng)u(bin xng)u后后，在，在PEPE的作用下又處于平衡狀態，假設彈簧的的作用下又處于平衡狀態，假設彈簧的彈性系數為彈性系數為K K，則有：，則有：P P0 0=P=PE E+Ku+Ku第9頁/共15頁第九頁，共15頁。4.4.對公式對公式P0=PE+KuP0=PE+Ku的討論的討論（1 1）當）當u=0u=0時，時，P0=PE P0=PE 即不允許圍巖變形，采用剛即不允許圍巖變形，采用剛性支護，不經濟；性支護，不經濟；（2 2）當）當uu時，時，PEPE；當；當uu時，時，PE PE 即圍巖發

7、生變即圍巖發生變形，可釋放一定的荷載（卸荷作用），所以要允許圍形，可釋放一定的荷載（卸荷作用），所以要允許圍巖產生一定的變形，以充分發揮圍巖的自承能力。是巖產生一定的變形，以充分發揮圍巖的自承能力。是一種一種(y zhn)(y zhn)經濟的支護措施，圍巖的自穩能力經濟的支護措施，圍巖的自穩能力P=P0-PE=KuP=P0-PE=Ku；（3 3）當）當u=umaxu=umax時，發生塌方，產生松馳荷載，不安全時，發生塌方，產生松馳荷載，不安全。第10頁/共15頁第十頁，共15頁。5 5要點要點（1 1）圍巖是受洞室開挖影響的那一部分巖（）圍巖是受洞室開挖影響的那一部分巖（土 ） 體 ， 圍 巖

8、 是 三 位 一 體 的 即 ： 產 生土 ） 體 ， 圍 巖 是 三 位 一 體 的 即 ： 產 生(chnshng)(chnshng)荷載、承載結構、建筑材料。荷載、承載結構、建筑材料。（2 2）隧道是修筑在應力巖體中的，具有特殊）隧道是修筑在應力巖體中的，具有特殊的建筑環境，不能等同于地面建筑。的建筑環境，不能等同于地面建筑。（3 3）隧道結構體系）隧道結構體系= =圍巖圍巖+ +支護體系。支護體系。 第11頁/共15頁第十一頁，共15頁。6 6隧道設計施工的基本原則隧道設計施工的基本原則(yunz)(yunz)（要點）（要點）（1 1）巖體是隧道結構體系中的主要承載單元，在施）巖體是隧

9、道結構體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護巖體，盡量減少對它的擾動，避免工中必須充分保護巖體，盡量減少對它的擾動，避免過度破壞巖體的強度。為此，施工中斷面分塊不宜過過度破壞巖體的強度。為此，施工中斷面分塊不宜過多，開挖應當采用控制爆破（光面爆破、預裂爆破）多，開挖應當采用控制爆破（光面爆破、預裂爆破）或機械掘進。或機械掘進。（2 2）應允許并控制巖體的變形。一方面允許變形，）應允許并控制巖體的變形。一方面允許變形，使圍巖中能形成承載環；另一方面又必須限制它，使使圍巖中能形成承載環；另一方面又必須限制它，使巖體不致過度松弛而喪失或大大降低承載能力。在施巖體不致過度松弛而喪失或大大降低承載能

10、力。在施工中應采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的工中應采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的柔性支護結構，例如，錨噴支護等柔性支護結構，例如，錨噴支護等第12頁/共15頁第十二頁，共15頁。6 6隧道設計施工的基本原則（要點）隧道設計施工的基本原則（要點）（3 3）通過施工中對圍巖和支護的動態觀察、量測，合理安）通過施工中對圍巖和支護的動態觀察、量測，合理安排施工程序、進行設計變更及日常的施工管理。即實施施工排施工程序、進行設計變更及日常的施工管理。即實施施工監控量測。監控量測。（4 4）為了防止隧道滲漏水，或為了承受由于錨桿銹蝕，圍）為了防止隧道滲漏水，或為了承受由于錨桿銹蝕，圍巖性質惡化、流變、膨脹所引起的后續荷載，可采用復合式巖性質惡化、流變、膨脹所引起的后續荷載，可采用復合式襯砌（初期支護防水層二次襯砌）。襯砌（初期支護防水層二次襯砌）。（5 5）為了改善支護結構的受力性能，施工中應盡快閉合，）為了改善支護結構的受力性能，施工中應盡快閉合，而成