1、第二章山嶺隧道的地質調查與勘測二、隧道工程地質調查與勘測的內容1、地形地貌主要是查明隧道通過地段的山體的自然情況，其中包括山坡的形態和坡度、河流 兩岸階地對稱情況、山體埡口和鞍部的分水嶺的分布。分析上述自然情況與河流切割、 地質構造、巖層分布的關系。2、地層巖性要查明隧道通過地段的地層時代、地層程序、地層巖性及巖性變化，查明地層接 觸關系。要特別注意查明巖層的順序和厚度、巖性特征和物理力學性質以及巖石的風 化程度（表2-2-1）。調查中，要特別注意軟弱巖層的分布和厚度，如泥巖、煤層、鹽類地層、膨脹性 地層和含大量黃鐵礦的地層等，因為它們是隧道圍巖中的不穩定巖層。在巖溶發育地 區，還要特別注意可

2、溶性巖層與不透水巖層接觸界面的分布，因為它們是巖溶發育的 有力場所。3、水文地質隧道通過地段的水文地質工作包括下列內容：（1）查明隧道通過地段的井、泉情況，分析水文地質條件，判明地下水的類型、 水質、侵蝕性、補給來源等，預測洞身最大及正常分段涌水量，并取樣作水質分析；（2）在巖溶發育區，應分析突水、突泥的危險，充分估計隧道施工誘發地面塌 陷和地表水漏失等破壞環境條件的問題，并提出相應工程措施意見；（3）特長隧道與水文地質條件復雜的中、長隧道應進行專門的水文地質勘查與 評價工作。4、區域地質構造地質構造與隧道圍巖穩定性和施工地質災害關系最密切，所以它是隧道工程地質 勘察的核心工作。調查的重點是褶

3、皺、斷層、節理、侵入體或巖脈等。褶皺調查的主要內容包括：褶皺的基本類型、形態類型、兩翼的地層時代和巖性、 褶皺核部的位置、褶皺軸線走向、軸面產狀等。斷層調查的主要內容包括：斷層的存在和證據，斷層的位置和產狀，斷層的破碎 帶寬度和物質組成，斷層的力學性質等。節理調查的主要內容包括：節理的組數和發育程度，主要節理的產狀（特別是節 理走向）和力學性質，風化裂隙的影響范圍和深度等。5、不良地質不良地質主要包括破碎帶、滑坡、泥石流、巖堆、巖溶、膨脹土等，地質調查中 主要查明這些不良地質是否存在及其性質，存在的位置及其范圍，不良地質的規模及 其對隧道施工和隧道本身的影響。特別地，地溫對深埋長大隧道的施工有

4、很大影響。因為，在地殼恒溫層（距地表1035m)以下，深度每增加100m，溫度將增加3C,當溫度超過38C時，在潮濕的隧 道內施工將有很大困難，所以在高地溫地區要進行地溫測試。五、勘探、測試工作要求勘探測試工作是隧道工程地質勘測的重要內容，特別是對復雜地質、復雜地形條 件下施工的長大、重點隧道更是如此。1、總體要求地質條件復雜的隧道宜采用綜合勘探方法。地質條件復雜的深鉆孔應綜合 利用。鉆孔位置和數量應視地質復雜程度而定。洞門附近覆土較厚時，應布置勘 探孔；地質復雜，長度大于1000m的隧道，洞身應按不同地貌及地質單元布置勘探孔 查明地質條件；主要的地質界線，重要的不良地質、特殊巖土地段，可能產

5、生突泥危 害地段等處應有鉆孔控制；洞身地段的鉆孔位置宜布置在中線外側810m；鉆探完畢， 應回填封孔。鉆探深度應全路肩以下35m；遇溶洞、暗河及其他不良地質時，應適當加 深至溶洞及暗河底以下5m。鉆探中應作好水位觀測和記錄，探明含水層的位置和厚度，并取樣作水質 分析。水文地質條件復雜的隧道，應做水文地質試驗，測定地下水的流向、流速及巖 土的滲透性，計算涌水量，必要時應進行地下水動態觀測。應取代表性巖土試樣進行物理力學性質試驗。對有害礦體和氣體，應取樣作定性、定量分析。2、探測的階段及其工作要求隧道工程地質勘測的勘探工作分為初測階段和定測階段。第三節圍巖的基本工程性質與圍巖分級一、巖體中的初始應

6、力場初始地應力場是指隧道開挖前的圍巖的初始靜應力場，它的形成與圍巖構造、性 質、埋藏條件以及構造運動的歷史有密切關系，問題比較復雜。圍巖的初始地應力狀 態與施工引起的附加應力狀態是不同的，它對坑道開挖后圍巖應力分布、變形和破壞 有著極其重要的影響。可以說，不了解圍巖初始應力狀態就無法對坑道開挖后一系列 力學過程和現象做出正確評價。圍巖的初始應力狀態一般受到兩類因素的影響：第一類因素有重力、溫度、圍巖 的物理力學性質及構造、地形等經常性的因素；第二類因素有地殼運動、地下水活動、 人類的長期活動等暫時性的或局部性的因素。因此，初始地應力場由兩種力系構成， 即b = b +b(2-3-1)式中：b自

7、重應力分量；b t構造應力分量。自重應力場這里以壓應力為正；Y為巖體的重度；H為埋深。當上覆巖體為多層不同的巖石時，則b =y H +y H + +y H =y Hz 1122n ni ii=1(2-3-2)式中：y i第i層巖體的重度；Hi 第i層巖體的厚度。該點的水平應力b*、by主要是由巖體的泊松效應引起的，按彈性理論應為 寸 口.b=b= b= n L y H(2-3-3)式中：七一一計算應力處巖體的泊松比。設X = /(1-r)，并謂之側壓力系數，則上式可以寫成b =b = Xb(2-3-4)顯然，當垂直應力已知時，水平應力的大小取決于圍巖的泊松比R。大多數圍巖 的泊松比在0.150

8、.35左右，因此，在自重應力場中，水平應力通常是小于垂直應力 的。構造應力場由于形成構造應力場的原因非常復雜，至今仍未被人類完全認識和解決，它在空 間的分布極不均勻，且隨時間的推移還不斷發生變化，是一個具有相對穩定性的非穩 定應力場。因此，目前還很難用函數形式表達出構造應力場，它在整個初始應力場中 的作用只能通過某些量測數據加以分析，找出一些規律性。據已發表的一些地應力量 測資料表明：二、圍巖的基本工程性質隧道圍巖是指地殼中受開挖隧道影響的那一部分巖體。應該指出，這里所定義的 圍巖并不具有尺寸大小的限制，它所包括的范圍是相對的，視研究對象而定。從力學 分析的角度來看，圍巖的邊界應劃再因開挖隧道

9、而引起的應力變化可以忽略不計的地 方，或者說在圍巖的邊界上因開挖隧道而產生的位移應該為零，這個范圍在橫斷面上 約為610倍的洞徑。若從區域地質構造的觀點來研究圍巖，其范圍要比上述數字大 得多。圍巖的工程性質，一般包括三個方面：物理性質、水理性質和力學性質。而對圍 巖穩定性最有影響的則是力學性質，即圍巖抵抗變形和破壞的性能。圍巖既可以是巖 體，也可以是土體。有關巖體的力學性質可參看巖石力學中有關內容，有關土體 的力學性質可參看土力學中有關內容。本書就不做進一步贅述。試驗和實踐都已證明，巖體的變形、破壞以及應力在巖體中的傳播途徑，除了受 結構體巖石和結構面控制外，還有一個重要因素，就是巖體的構造特

10、征。和宇宙間一 切物體一樣，巖土體也是以它特有的結構形式存在著，并彼此相區別。不同塊度、形 狀、產狀的結構體構成了各種巖體結構類型。巖體結構與隧道開挖空間以及后續襯砌結構的組合，形成了一個嵌入人工建造的 圍巖結構體系。所以隧道圍巖的變形、穩定或失穩與巖體結構的關系十分密切，根據 工程實踐的觀察，圍巖破壞大致有以下五種情況。1、脆性破壞整體狀和塊狀結構巖體，巖性堅硬，在一般工程開挖條件下表現穩定，僅產生局 部掉塊。但再高應力區，洞周應力集中可引起“巖爆”，巖石成碎片射出并發出破裂 響聲，屬于脆性破裂。2、塊狀運動當塊狀或層狀巖體受明顯的少數軟弱結構面切割而形成塊體或數量有限的塊體 時，由于塊體間

11、的聯系很弱，在自重作用下，有向臨空面運動的趨勢，逐漸形成塊體 塌落、滑動、轉動、傾倒以及塊體擠出等失穩破壞性態。塊體擠出是其受周圍巖體傳 來的應力作用的結果。在支護結構和圍巖之間，如有較大孔隙而又未回填密實或根本 沒有回填，塊體運動可能對支護結構產生沖擊荷載，而使支護結構破壞，見圖2-3-2 （a）。3、彎曲折斷破壞層狀巖體尤其是有軟弱夾層的互層巖體，由于層間結合力差，易于錯動，所以， 抗彎能力較低。洞頂巖體受重力作用易產生向下彎曲，進而張裂、折斷形成塌落體， 見圖2-3-2（b）。邊墻巖體在側向水平力作用下彎曲變形而鼓出，也將對支護結構產 生壓力，嚴重時可使支護結構折斷而坍塌。4、松動解脫破

12、裂結構巖體基本上是由碎塊組合而成的，在張拉力、單軸壓力、振動力作用下 容易松動，潰散（解脫）而成碎塊脫落。一般在洞頂表現為崩塌，在邊墻則為滑塌、 坍塌，見圖2-3-2（c）。5、塑性變形和剪切破壞散體結構巖體（含土質巖體）或破碎結構巖體，若其中含有較多的軟弱結構面，加之 地下水的作用，隧道開挖后再圍巖應力作用下，將產生塑性變形和剪切破壞。往往表 現為坍方、邊墻擠入、底鼓以及洞徑縮小等，而且變形的時間效應比較明顯。有些含 蒙脫土或高嶺土等礦物的膨脹性巖體或結構面，遇水膨脹并向洞內擠入，也屬于塑性 變形性質，見圖2-3-2（d）。三、圍巖的分級方法1、概述隧道圍巖的穩定需要一定的條件，判定這個條件

13、，創造這個條件，就是隧道圍巖 分級研究的主要內容。由于隧道工程所處的地質環境十分復雜，隧道的地質條件從松散的流砂到堅硬的 巖石，從完整的巖體到極破碎的斷裂構造帶等，范圍極廣，人們對它的認識還遠不夠 完善。根據長期的工程實踐，人們認識到在不同的巖體條件中開挖隧道后巖體所表現 出的性態是不同的，可歸納為充分穩定、基本穩定、暫時穩定和不穩定四種。同時各 種圍巖的物理性質之間存在一定的內在聯系和規律，依照這些聯系和規律，可將圍巖 劃分為若干級，這就是圍巖分級。圍巖分級的目的是：作為選擇施工方法的依據；進 行科學管理及正確評價經濟效益；確定襯砌結構上的荷載（松散荷載）；給出襯砌結 構的類型及其尺寸；制定

14、勞動定額、材料消耗標準的基礎等。四、我國鐵路隧道圍巖分級方法我國鐵路隧道圍巖分級，參照國家標準工程巖體分級標準，依據圍巖主要工 程地質條件的定性描述、巖體的抗壓強度、圍巖開挖后的穩定狀態及圍巖彈性的速度 Vp值作為輔助指標，圍巖基本分級根據堅硬程度和圍巖完整程度兩個因素確定，兩個 因素由定性劃分和定量劃分兩種方法確定。并指出圍巖級別應在基本級別基礎上，考 慮地下水狀態和初始應力狀態修正。第三章隧道與線路工程規劃第一節隧道位置的選擇要選擇好隧道線路位置，一般說來，主要應對沿線的地形、地質作詳盡的了解， 充分掌握這兩方面的資料，認識它們之間的內在聯系，分清主次，統籌研究，處理好 近期與遠期、隧道工

15、程與其它工程的關系，就可選擇出較為理想的隧道線路位置和恰 當的隧道進出口位置。一、地形條件與隧道位置的選擇隧道是客服地形障礙的有利手段，隧道位置的選擇很大程度上受地形的制約。地 形障礙有高程障礙和平面障礙兩方面。1、高程障礙不管是鐵路還是公路，在前進方向上如遇到高山，由于線路的坡度有嚴格的限制， 不能在一定距離內拔起越過山峰，于是高山就成了線路上的高程障礙。要客服這種障 礙，可以有三種方案供選擇。（1）繞行方案當附近地形開闊，山坡地帶寬敞時，可以避開前方的山峰，迂回繞行而過。若是 上述條件具備，這是一個比較簡易的辦法。工程容易，工期較短，工程費用也較少。 可是繞行勢必路線要延長，今后長期的運程

16、必然增加；路線彎道增多，曲線半徑也可 能減少，使長期的運行條件惡化，行車速度和牽引能力都會有所降低。尤其對于高速 鐵路，或對運輸任務提出更高的要求時，就會給技術改造帶來困難。此外，繞行方案 靠近山坡，地質條件復雜，易于產生塌方、滑坡等線路病害，工程難度較大。所以， 從長遠的利益來看，這一方案是不可取的，只有具備條件相宜時，才宜采用。（2）深路塹方案當地形比較開闊，有山谷臺地可以展線時，就可以盡量地把線路展長、坡度用足 以爭取把線路高程抬起到可能的高度。然而抬高高程尚有不足之處，需在山頂部位開 鑿深路塹通過。這種展線比繞行方案略少一點，但前者的缺點依然存在。而且在山頂 開挖深路塹，破壞植被和環境

17、，甚至對數百萬年形成的生態平衡造成不可逆轉的破壞， 這是最為嚴重的教訓。另外往往工程量也很大，施工困難，邊坡穩定性差，易引起塌 方落石，后期養護工程量也很大。現在隨著隧道工程能力的增強，應當盡量避免深路 塹方案。（3）越嶺隧道方案當地形緊迫，山坡陡峭，不具備上述條件時，開鑿隧道，穿山通過，就成為唯一 可行，而且是比較有利的方案。修建隧道可能工程量要大一些，工期也會長一些，但 是，它能使線路平緩順直，不需要較大的坡度，不需設置太多、太急的曲線。今后在 長期的運營中，由于技術條件好，可以牽引更大的重量，可以提高行駛速度，縮短運 程，還不受外界干擾，戰爭時期將是良好的掩護所。因此，從全局和長期考慮，

18、越嶺 隧道方案是比較合理的。二、地質條件與隧道位置的選擇無論是越嶺線路或沿河傍山線路，在選擇隧道位置時，都應力求選擇在地質構造 簡單，巖性較好的穩固地層中通過。盡量避免通過斷層、崩坍、滑坡、流砂、溶洞、 陷穴以及偏壓顯著、地下水豐富等地質不良地段，當繞避有困難時，應盡量采取必要 的工程措施。1、單斜構造與隧道位置的選擇按巖層的傾角不同，可分為三種情況：（1）水平或緩傾角巖層當隧道通過堅硬的厚層巖層時，單斜構造是指成層的巖層向一個方向傾斜的地質 構造。常見的工程地質問題為不均勻的地層壓力、偏壓、順層滑動等現象，故隧道中 線以垂直走向穿越最為有利。穩定。若通過很薄的巖層，則施較為工時頂部易產生掉

19、塊現象，此時，以不透水的堅硬巖層作頂板為最好。2、褶皺構造與隧道位置的選擇褶皺構造有向斜和背斜兩種基本類型，當隧道通過褶皺構造時，應盡量避免將隧 道置于向斜或背斜的軸部，而應將隧道置于翼部，則隧道所處的地質條件類似于單斜 構造。因背斜或向斜的軸部巖層均比翼部破碎，節理裂隙發育，施工時可能發生坍塌。 當隧道通過向斜和背斜軸部作比較時，則背斜較向斜略好，若向斜軸部位于含水層中， 洞身開挖所出現的涌水及坍塌將比背斜嚴重。三、不良地質與特殊地質地區隧道位置的選擇（4）巖溶地區隧道位置選擇當隧道通過巖溶地區時，應力求避免穿越巖溶嚴重發育的網狀洞穴區、巨大空洞 區及有利于巖溶發育的構造帶，盡量避開洞身置于

20、碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖（可溶巖與 非可溶巖）的接觸帶。當不可能時，應選擇在較狹窄地段，以垂直或大角度穿過，使 通過巖溶地段為最短。當洞身不能避開時，宜使隧道與巖溶間壁（特別是頂板與底板）有足夠的巖壁厚 度，或采取相應的工程處理措施，如圖3-1-16所示，并要選擇在巖溶水不發育的地 帶通過，特別注意巖溶水突然襲擊的可能性。（6）地震區隧道位置的選擇地震對隧道影響的大小，與地形、地質及隧道埋藏深度有著密切的關系，地震的 破壞作用，由地表向地下隧道深度增加而迅速減弱，故一般對深埋隧道影響較小、對 淺埋，偏壓的隧道及明洞和洞門等結構的影響較大。另外，一般在松散的山坡堆積層 或滑坡地段、斷層破碎帶、泥石流

21、發育地區、不穩定的懸崖深谷、易坍陷的地下空洞 等處，由于地震波的沖擊作用，對抗震均屬不利作用。一旦地震發生，將可能導致隧 道洞口地面塌陷、襯砌出現開裂破損等病害，直接威脅行車安全。因此，在選擇隧道 位置和洞口位置時，應特別注意地形、地質及洞身埋藏深度等問題。對土質松散或地 層破碎及地質構造不利的傍山隧道，更應注意采取必要措施，以保證洞身穩定和洞口 工程的安全。第二節 隧道洞口位置的選擇洞口是隧道進出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置選擇是否合理， 將對隧道的施工工期、造價運營安全等產生重大的影響。所以在隧道線路設計中，洞 口位置的選擇是一項很重要的工作。隧道的進出口是隧道建筑物唯一的暴

22、露部分，也是整個隧道的薄弱環節。由于洞 口處地質條件差，多為嚴重風化的堆積體；覆蓋層厚度較薄，若地形傾斜又易造成淺 埋測壓；還受地表水的沖刷，加上隧道一旦開挖，山體受擾動等原因，容易造成山體 失穩，產生滑動和坍塌。如洞口位置選擇不當，可能導致洞口坍方而無法進洞，或病 害整治工程量過大，甚至遺留后患。根據我國多年實踐經驗，總結出“早進晚出”的原則。即在決定隧道洞口位置時， 為了確保施工、運營的安全，寧可早一點進洞，晚一點出洞，這樣做，雖然隧道修長 了一些，卻安全可靠。當然，并不意味著進洞越早越好，出洞越晚越好，而是應當從 安全等多方面比較確定。一、隧道洞口位置選擇原則理想的洞口位置應選擇地質條件

23、良好，地勢開闊，施工方便，技術、經濟合理之 處。在選擇隧道洞口位置時，應遵循以下原則：1、洞口不宜設在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，在一般情況下，埡口溝谷在地 質構造上是最薄弱的環節，常會遇到斷層帶、古坍方、沖積土等不良地質。此外，地 表流水都匯集在溝底，再加上洞口路塹開挖，破壞了山體原有的平衡，更容易引起坍 方，甚至不能進洞。所以，洞口最好選在溝谷一側。2、洞口應避開不良地質地段，如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、流砂、泥石流、鹽 巖、多年凍土、雪崩、冰川等，以及避開地表水匯集處。3、當隧道線路通過巖壁陡立、基巖裸露處時，最好不刷動或少刷動原生地表， 以保持山體的天然平衡。此時，洞口位置應根據具體情況

24、，采取貼壁進洞或設置一段 明洞（當山坡上有落石、掉塊而難以清除時）。4、減少洞口路塹段長度，延長隧道，提前進洞。對處于漫坡地形的隧道，其洞 口位置變動范圍較大，一般應采取延長隧道的辦法，以解決路塹棄土及排水的困難。5、洞口線路宜與等高線正交，使隧道正面進入山體，洞口結構物不致受到偏側 壓力；此時，一般情況下都會采用斜切式、斜切帽檐式或喇叭口斜切式洞門。6、對于傍山隧道因限于地形，有時無法與等高線正交，只能斜交進洞時，其交 角不應太小（不小于45），此時按隧道低側基礎不露空并有足夠的承載力及穩定性、 高側邊坡挖方高度不超過15m確定洞口里程，洞門型式根據地面橫坡及仰坡情況采用 臺階式洞門或明洞門

25、。7、當線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內時，隧道洞口標 高應高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。8、為了確保洞口的穩定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。過去，從單純的 經濟觀點出發，把隧道洞口位置選定在所謂與明挖的等價點上，即開挖每米路塹的造 價和每延米隧道的造價相等的“經濟洞口”位置上。此時，往往隧道定得偏短，路塹 挖得過深，邊、仰坡很高。這樣，不僅施工時容易發生坍方，行車后邊坡也常滾石掉 塊、失穩，危及行車安全，最后不得不再修建接長隧道。這不但增加了投資，還對施 工和運營造成后患，教訓十分深亥U。例如，寶（雞）蘭（州）鐵路寶（雞）天（水） 段隧道共123座，修建明洞接

26、長隧道的有59座，占隧道總數的48%；天（水）蘭（州） 段隧道共43座，修建接長明洞的有18座，占隧道總數的42%；川黔線隧道共66座， 修建明洞接長隧道的有27座，占隧道總數的41%。所以，應根據開挖控制高度即坡度 來決定洞口位置。9、當洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時，可設置拉槽開溝的橋梁或涵洞，以 排泄水流。10、當洞口地勢開闊，有利于施工場地布置時，可利用棄碴有計劃、有目的地改 造洞口場地，以便布置運輸便道、材料堆放場、生產設施用地及生產、生活用房等。 另外，在橋隧相連時，應注意防止因棄碴亂堆造成橋孔堵塞或推壞橋梁墩臺建筑物。總之，隧道洞口位置的選擇，應根據地形、地質條件，考慮邊坡、仰

27、坡的穩定， 結合洞外有關工程及施工難易程度，本著“早今晚出”的指導思想，全面綜合地分析 確定。設計部分隧道平面設計，一般情況下隧道內的線路最好采用直線，但是，當因地形、地 質等條件限制必須設計為曲線時，宜采用較大的曲線半徑。隧道縱斷面是中心線展直后在垂直面上的投影。縱斷面設計主要包括隧道內線 路的坡道形式、坡度大小和折減、坡段長度和坡段間的銜接等內容。坡道形式一般采用：單面坡和人字坡。兩種不同的坡型適用于不同的隧道。對 位于緊坡地段，要爭取高程全段上的隧道、位于越嶺隧道兩端展線上的隧道，地下水 不大的隧道，或是可以單口掘進的短隧道，可采用單面坡型；對于長大隧道、越嶺隧 道、地下水豐富而抽水設備

28、不足的隧道，宜采用人字坡型。鐵路隧道內允許最大坡度按下式計算：乙i允=m.i限i曲除了最大坡度的限制以外，還要限制最小坡度。因為隧道內的水全靠排水溝向外 流出。鐵路隧道設計規范規定，隧道內線路不得設置平坡，最小的允許坡度不宜 小于3%。；隧道凈空是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間。隧道凈空根據“隧道建筑限 界”確定，“隧道建筑限界”根據“基本建筑限界”制定，“基本建筑限界”根據“機 車車輛限界”制定。機車車輛限界：指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。基本建筑限界：指線路上各種建筑物和設備均不得侵入的輪廓線。隧道建筑限界：指包圍“基本建筑限界”外部的輪廓線。即要比“基本建筑限界”大 一些,留出少許空間

29、，用于安裝通訊信號、照明、電力等設備。我國鐵路隧道襯砌主要有整體式襯砌、復合式襯砌和噴錨式襯砌；噴錨式襯砌 主要由噴射混凝土及錨桿組成，也可以和鋼筋網組成。其既是一種臨時支護，也是一 種永久支護；復合式襯砌由初期支護、防水層和二次襯砌組成。初期支護是由錨桿、 鋼筋網和噴射混凝土，必要時有鋼架構成的支護結構體系；二次襯砌是初期支護的必 要補充。洞門作用：1減少土石方的開挖；2穩定邊、仰坡；3引離地表水流；4裝飾洞口。洞門形式及其適用條件洞口環框：適用于洞口石質堅硬穩定，無排水要求的情況端墻式洞門：適用于地形開闊、石質較穩定的地區翼墻式洞門：洞口地質較差，山體縱向推力較大時，在端墻洞門的單側或雙側

30、設置翼 墻柱式洞門：地形較陡，仰坡有下滑的可能性，又受地形或地質條件限制，不能設置翼 墻時，可在端墻中部設柱墩臺階式洞門：洞門位于傍山側坡地區，洞門一側邊仰坡較高時，為了提高靠山側仰坡 起坡點，減少仰坡高度，端墻頂部改為逐級升高的臺階式，以適應地形的特點，減少 洞門圬土及仰拱的開挖數量。斜交式洞門：隧道洞口線路與等高線斜交時，為減少挖方數量，采用平行于等高線與 線路呈斜交的洞口（規定端墻與線路中線的交角不應小于45）。該洞門及襯砌斜口段 的受力及其復雜，施工也有較有難度，十分必要時才采用。明洞采用明挖法修筑。所謂明挖是指把巖體挖開，在露天修筑襯砌，然后回填 土石。明洞一般修筑在隧道的進出口處，

31、當遇到地質差且洞項覆蓋層較薄，用暗挖法難 以進洞時，或洞口路塹邊坡上有落石而危及行車安全時，均需要修筑明洞。常用有拱 式明洞和棚式明洞。當高速列車進入隧道時，強烈沖擊處于隧道中的靜止空氣場，空氣的黏性以及 隧道壁面和列車表面的摩阻作用使得被排開的空氣不能像在隧道外那樣及時、順暢地 沿列車兩側和上部形成擾流。于是列車前方的空氣受到壓縮，列車后方則形成一定的 負壓。這就產生一個壓力波動過程。這種壓力波動又以聲速傳播全隧道口形成反射波， 回傳，疊加，產生一系列復雜的空氣動力學效應。影響瞬變壓力的因素包括隧道凈空有效面積、隧道長度、輔助坑道、道床形式、 隧道地面壁面摩擦系數以及列車速度、列車長度、車形

32、、列車橫斷面積、列車表面摩 擦系數等，但隧道有效凈空面積和列車速度是對瞬變壓力具有影響因素。阻塞比即用列車斷面積與隧道斷面積的比值。在隧道入口處設置緩沖結構是緩解隧道出口微壓波最基本的一種方法。緩沖結構形式：在原有洞口處加設緩沖期，如：日本；在正切洞門的基礎上加設帽檐形成類似喇叭口形入口，如德國和韓國； 對隧道洞口緩沖段采取有頂面開口的擴大斷面正切形式，如中國臺灣。施工部分1.隧道施工常用的開挖有鉆眼爆破、單臂掘進機、人工三種方式，一般山嶺隧道 最常用的是鉆眼爆破。炸藥的爆炸反應特征：爆速：約20008000m/s ；瞬間產生高溫:爆溫可達2000-40000；高壓爆生氣體：爆壓可達數十萬個大

33、氣壓；反應時間：十萬-百萬分之一秒。在原始中爆炸時，下列兩種作用形式。沖擊作用：動力作用，為炸藥的猛度作功形式，大小取決于爆炸的速度。爆生氣體的膨脹作用：靜力作用，為炸藥的爆力作功形式，大小取決于炸藥產生的爆 熱。松軟巖層，破壞有爆生氣體起主要作用；堅硬巖層，爆炸沖擊作用在巖石破壞中占主要地位。在應力波以藥包為中心向外傳播的過程中，將迫使巖石質點做徑向位移，巖石 屬于一種脆性材料，其抗拉強度是抗壓強度的1/15-1/20 ；當大于巖石的抗拉強度時， 巖石被拉斷，因此藥包周圍將產生一系列的放射狀徑向裂縫。光面爆破：是一種控制硬巖質體開挖輪廓線，使之光滑、平整，通過一系列措 施對開挖輪廓周邊實施正

34、確的鉆眼和裝藥，并使周邊眼最后起爆的爆破方法。6預裂爆破：是一種控制軟質巖體開挖輪廓線，使之光滑、平整，在整個爆破循環 中要最先起爆周邊眼，在巖體中沿著周邊炮眼之間要先炸出一道裂縫，減少對保留區 圍巖產生的擾動和破壞。相同點：都是控制爆破，目的是使開挖輪廓線光滑平整，減少欠超挖，減少對圍 巖擾動；不同點：光面爆破適用于硬巖，預裂爆破適用于軟巖；光面爆破先起爆掏槽眼，其次輔助眼，最后周邊眼，預裂爆破最先起爆周邊眼，其次 他掏槽眼，最后輔助眼。隧道開挖爆破是單臨空面的巖石爆破，其關鍵技術是掏槽，其次是周邊光面爆 破。隧道爆破開挖成敗的關鍵是掏槽技術。掏槽的成功與否直接影響爆破效果，掏槽 的深度直接

35、影響隧道掘進的循環進尺。光面爆破起爆順序是：掏槽眼一輔助眼一周邊眼一底板眼。預裂爆破起爆順序是：周邊眼一掏槽眼一輔助眼一底板眼。隧道施工方法的選擇，主要取決于隧道的地質條件、隧道長度與工期要求，同 時應結合機具設備情況、材料供應情況以及施工技術水平等因素綜合考慮。隧道施工方法，按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，可分為全斷面法、臺階法、 分部開挖法等。全斷面開挖法：全斷面一次開挖法就是按照隧道設計輪廓一次爆破成型，然后修 筑襯砌的施工方法。臺階法是指正臺階二步開挖法，它是全斷面一次開挖法的變化方法。這種方法對 地質適應性較強，也可以說是全地質型方法。目前，我國約70%的隧道開挖采用此法， 它多用于

36、圍巖能在短期內處于穩定的地層中。臺階法根據長度不同：長臺階法、短臺階法、超短臺階法三種。分部開挖法：環形開挖留核心土法、側壁導坑法、中壁法。隧道開挖后，要把開挖的石碴運出洞外，還要把支護材料運進洞內，這種作業叫 裝碴運輸。裝碴運輸作業按其采用的裝碴運輸機具和設備的不同可分為三類：有軌裝碴一有軌運輸；無軌裝碴一無軌運輸；無軌裝碴一有軌運輸初期支護包括下列各個工序：一次噴射混凝土，打錨桿，設置鋼筋網，必要時 假設鋼架，二次噴射混凝土等。初期支護又稱臨時支護，在隧道施工過程中，為確保 施工安全而設置的支護。近年來，多采用噴錨及鋼架支護等作為初期支護，同時也作為襯砌結構的組成部 分，這種既保護了圍巖，

37、提高了隧道的穩定性，方便了施工，由降低了初期支護的造 價。噴射混凝土作用：支撐圍巖、“卸載”作用、填平補強圍巖、覆蓋圍巖表面、阻止 圍巖松動、分配外力。錨桿支護效應：支承圍巖：錨桿能約束圍巖變形，并向圍巖施加壓力，使處于二軸應力狀態的洞室 內表面附近的圍巖保持三軸應力狀態，制止圍巖強度惡化。加固作用：用錨桿將坑道周圍有節理、裂縫的破裂巖體或軟弱巖體壓緊在一起，以 增加巖體的強度。各錨桿所形成一個堅固的巖石承載環（又叫加固帶），起到加固作用。組合梁作用：用錨桿把層狀巖體連接在一起，增大層間摩擦阻力，從而形成組合梁。懸吊作用：通過錨桿把欲脫落的巖塊懸吊在深部完整堅硬的圍巖上。當圍巖軟弱破碎嚴重其自

38、穩性差，開挖后要求早期支護具有較大的剛性，以阻止圍 巖的過度變形和承受部分松弛荷載。鋼拱架就具有這樣的力學性能。鋼拱架類型：型 鋼格棚鋼架。二次襯砌施工工法：按照現代支護理論和新奧法施工原則，二次襯砌是在圍巖 與支護基本穩定后施作的，此時隧道已成型，為保證襯砌質量，襯砌施工按先仰拱、 后墻拱，即由下到上的順序連續灌筑。二次襯砌施工的主要工作有：準備工作，混凝土的制備與運送，灌筑作業，養護 和拆模。必要時還應在成洞地段向襯砌背后壓漿。二次襯砌施工的準備工作：在灌筑襯砌混凝土之前，要進行隧道中線和水平 的測量，檢查開挖斷面或放線定位，準備混凝土制備和運輸等工作。這些準備工作，除應按模筑混凝土工程的一般要求進行外，還應注意以下各點。1）斷面檢查：根據隧道中線和水平測量，檢查開挖斷面是否符合設計要求，欠挖 部分按規定要求進行修鑿。并作好斷面檢查記錄。2）放線定位：根據隧道中線和標高及斷面設計尺寸，測量確定襯砌立模位置，并 放線定位。放線定位時，為了保證襯砌不侵入建筑限界，需預留誤差量和預留沉落量。 并注意曲線加寬。3）拱架模板整備：使用拼裝拱架模板時，立模前應在洞外樣臺上將拱架和模板進 行試拼，檢查