第一章緒論

習題

1.1什么叫隧道？結合隧道發展的歷史以及在當前社會中的應用，論述學習、研究與

發展隧道技術的重要意義。

答：（1）以任何方式修建,最終使用于地表以下的條形建筑物，其內部空洞凈空斷面在

2m2以上的均稱為隧道。（2）開放題，言之有理即可。示例：學習、研究與發展隧道技術

對于基礎設施建設、交通運輸、資源開發、災害防治和技術創新等方面具有重要意義。隧

道的歷史發展與人類文明的進步相互關聯，而隨著社會的發展需求，不斷提升隧道技術水

平將為我們創造更加便捷、安全和可持續的未來。

1.2在交通線路上修建隧道的意義是什么？

答：（1）解決地形障礙，縮短交通線路距離，提高運輸效率；（2）改善交通狀況，

減少擁堵和事故，提高通行能力和安全性；（3）縮短交通線路的距離和時間，提高交通運

輸的效率；（4）進經濟發展，提供高效交通通道，促進地區間交流和貿易活動，加強區域

經濟一體化。總而言之，通過在交通線路上修建隧道，可以提供便捷、安全、高效的交通

通道，滿足人們對交通線路暢通的需求，促進社會的發展和進步。

1.3當前我國隧道建設發展的特點和趨勢主要有哪些方面？

答：（1）隧道越建越長、越建越高；（2）曲線隧道越來越多；（3）隧道跨度越來越

大；（4）隧道建設的機械化及智能化和BIM技術的應用；（5）以盾構/TBM制造及再制

造技術使大斷面隧道機械化掘進成為現實；（6）地下立交正在成為現實。現代隧道建設的

特點和趨勢體現了科技進步、可持續發展理念以及社會經濟需求的影響，推動著隧道工程

的創新和發展。

1.4隧道分為哪些類型?公路隧道如何分類？

答：（1）隧道可以按照不同的角度進行分類，如地層分類、所處位置分類、施工方法

分類等；此外，根據隧道的用途，可以將其初步分為交通隧道、水工隧道、市政隧道和礦

山隧道等。（2）公路隧道按照長度分關：長度大于3000m為特長隧道；長度在3,000m到

1,000m之間為長隧道；長度在1,000m到500m之間為中長隧道；長度小于或等于500m為

短隧道。

1.5現代隧道建設和維護急需解決的問題有哪些？

答：（1）地質災害防治：如何科學評估和預防地震、滑坡、泥石流等地質災害，確保

隧道的安全運營；（2）施工安全與效率：在復雜地質條件下，如何提高施工效率、減少事

故風險，同時保證工程質量；（3）環境影響與生態保護：隧道建設對土地利用、水資源、

生物多樣性等方面可能產生影響，如何減少不良影響并保護生態環境；（4）運營與維護管

理：如何有效運營和維護隧道設施，包括設備監測、通風系統、排水系統、照明設施、火

災安全等管理和維護；（5）新材料與技術應用：如何合理選擇和應用新材料，采用先進的

施工技術和監測手段，提高隧道的性能和可持續性。

第二章隧道勘測

2.1在隧道的勘測任務中，需要搜集哪些相關的基礎資料?需要進行哪些方面的調查？

答：在隧道的勘測任務中，需要搜集的基礎資料：

（1）地形地貌，（2）工程地質，（3）水文地質,（4）工程，（5）氣象，（6）用

地及環境，（7）災害，（8）相關法律法規等。

需要調查的方面：

（1）直接觀察自然跡象和露頭，（2）訪問當地群眾了解有關問題的歷史情況及當地

與自然災害作斗爭的經驗。

2.2工程地質測繪的內容和方法都有哪些？

答：工程地質測繪的內容有：

（1）地形地貌,（2）地層巖性,（3）地質構造，（4）第四紀地質，（5）地表水

及地下水，（6）特殊地質、不良地層，（7）地震，（8）工程經驗等。

方法有：

（1）像片成圖法,（2）實地測繪法，（3）遙感技術法等。

2.3隧道工程地質勘察一般分為哪幾個階段?每介階段的側重點有哪些？

答：隧道工程地質勘察一般分為：

（1）可行性勘察,側重點：為工程的可行性研究提供所需的地質資料。

（2）初步勘察，側重點：為選擇隧道方案作出工程地質論證。

（3）詳細勘察，側重點：根據批準的初步設計，對已選定的隧道位置進行詳細的工

程地質勘察，為編制隧道的施工圖提供工程地質資料。

（4）施工勘察，側重點：前期勘察工作的重要補充。

2.4隧道的勘測方法有哪些？

答：隧道的勘測方法有：

（1）工程地質調查，（2）工程地質測繪，（3）工程地質勘探。

2.5隧道勘探的主要手段都有哪些？

答：隧道勘探的主要手段有：

（1）挖探，（2）簡易鉆探.（3）鉆探，（4）物探等。

2.6隧道的鉆探和物探都各有什么優點和缺點？

答：鉆探

優點：直觀真實深度大，缺點：成本高效率低；

物探

優點：效率高成本低從淺部到深部都可以控制，缺點：多解性，非直觀性。

2.7隧道水文調查的任務是什么?方法都有哪些？

答：隧道水文調查的任務：

為國民經濟建設、發展規劃或工程項目設計提供水文地質資料。

方法有：

(1)資料搜集，(2)工程測量,(3)水文地質工程地質綜合測繪，(4)工程物

探，(5)水文地質鉆探等。

2.8為什么要進行隧道涌水調查和枯水調查？

答：隧道內涌水將惡化圍巖穩定狀態，導致施工困難，增加工程造價；且隧道工程的

建設導致地表枯水，將破壞隧道附近區域的生態環境，并造成工業用水及飲水困難，因此

必須進行調查預測。

討論題1隧道工程的勘測與勘察工作內容有哪些不同?隧道的初步勘察和詳細勘察在

目的任務、內容、方法、手段及提交的資料等方面有何要求？

答：勘測是指確定建筑物或者工程項目在建設過程中需要的基礎數據。包括地形、地

貌、土壤、水文地質、附屬設施、管線、電力供給等方面，對這些數據進行準確的測量和

分析，以便對建筑物進行合理的選址和設計。需要進行地形測量、地貌測量、土壤測量、

水文地質測量等。需要利用測量儀器對建筑物所在的地理位置進行準確的測量，以便對建

筑物進行合理的設計。

勘察是指在選定建筑地點之后，對該地點的自然環境、地貌、土壤、水文地質等進行

全面詳細的研究和調杳的工作。其目的是為了明確選擇該地點是否適合進行建筑工程。需

要考慮的因素包括自然環境、地貌、氣候氣象、土壤和水文地質等。需要通過采樣實驗等

方式對這些環境因素進行詳細的研究和調查。

隧道的初步勘察和詳細勘察的要求：

初勘：

任務：(1)選擇隧道位置，(2)初步確定隧道通過地層的圍巖等級，(3)確定隧

道開挖難易程度、可采用的施工方法、襯砌支護類型及設計所需參數；

內容：

(1)地形地貌、地層巖性、水文地質條件、地震動參數。

(2)褶皺的類型、規模、形態特征。

(3)斷裂的類型、規模、產狀,破碎帶寬度、物質組成、膠結程度、活動性。

(4)隧道圍巖巖體的完整性、風化程度、圍巖等級。

(5)隧道進出口地帶的地質結構、自然穩定狀況、隧道施工誘發滑坡等地質災害的

可能性。

(6)隧道淺埋段覆蓋層的厚度、巖體的風化程度、含水狀態及穩定性。

(7)水庫、河流、煤層、采空區、瓦斯、含鹽地層、膨脹性地層、有害礦體及富含

放射性物質的地層的發育情況。

(8)不良地質和特殊性巖土的類型、分布、性質。

(9)深埋隧道及構造應力集中地段的地溫、圍巖產生巖爆或大變形的可能性。

(10)巖溶、斷裂、地表水體發育地段產生突水、突泥及塌方冒頂的可能性。

(11)傍山隧道存在偏壓的可能性及其危害。

(12)洞門基底的地質條件、地基巖土的物理力學性質和承載力。

（13）地下水的類型、分布、水質、涌水量。

（14）平行導洞、斜井、豎井等輔助坑道的工程地質條件。

方法：工程地質調直與測繪及綜合勘察。一般情況下，采用物探、鉆探、原位測試與

室內試驗等,以必要的工作量完成本階段的勘察任務。

手段：（1）收集與研究既有資料，（2）調查與測繪，（3）勘探，（4）試驗等。

提交資料：地質條件簡單的短隧道可列表說明其工程地質條件，特長隧道、長隧道、

中隧道和地質條件復雜的短隧道應按工點編制文字說明和圖表資料。

詳勘：

任務：（1）對隧道所在區域的地形地貌（包括洞外接線），工程地質特征及水文地

質條件作出正確的評價；（2）根據控制圍巖穩定的各因素及地層彈性縱波的波速，分段

確定隧道洞身的圍巖類別。

內容：詳勘是在初勘的基礎上開展進一步深入細致的工作，著重查明和解決初勘時未

能查明解決的地質問題，補充和核對初測時的地質資料，對初勘時建議深入調查、勘探的

重大復雜地質問題應作出可靠的結論。隧道進、出洞口地段是地質復雜地段及不良地質地

段，加之邊、仰坡較陡，因此洞口邊、仰坡穩定性較差，詳勘應根據地質特征，著重分析隧

道圍巖的穩定性及洞口斜坡的穩定性。另外，詳勘應正確評價和預測隧址區的工程地質、

水文地質條件及其發展趨勢，提供設計、施工所需的定量指標，以及設計施工應注意的事

項和整治措施意見。

方法：充分利用初勘取得的各項地質資料，采用以鉆探、測試為主，調繪、物探、簡

易勘探等手段為輔的綜合勘察方法，對路線及各類構造物建設場地的工程地質條件進行勘

察。

手段：（1）工程勘察，（2）鉆探，（3）采樣，（4）化驗等。

提交資料：詳勘野外工作結束后，原始記錄、計算、底圖等應在工地認真進行校驗、

分類整理，并完成詳勘說明書。詳勘完成后提交下列資料：詳勘說明書（根據詳勘提出對

設計及施工方案的建議）、地質詳勘成果書（包括地質平面圖及剖面圖，重大地質問題的

評價，鉆探、試驗資料整編等）。

第三章隧道總體設計

思考題

3.1簡述隧道總體設計應遵循的原則。

答：①隧道位置應滿足公路功能和發展的需要，符合路線總體要求。②在地形、地

貌、地質、氣象、社會和人文環境等調查的基礎上，綜合比選隧道各軸線方案的走向、平

縱線形、洞口位置、洞外接線條件等，提出推薦方案。③根據公路等級和設計速度確定建

筑限界，在滿足隧道功能和結構受力要求的前提下，確定經濟合理的隧道內輪廓。④隧道

內外平、縱線形應協調順暢，滿足行車安全和舒適要求。⑤根據隧道長度、平面布置、交

通量及其組成、環境保護和安全運營要求等，選擇合理的通風方式，確定通風、照明、交

通監控、防災救援等設施的設置規模。⑥應結合公路等級、隧道長度、施工方法、工期和

運營要求，對隧道內外防排水系統、輔助通道、棄渣處理、交通工程設施、管理設施、環

境保護等進行綜合設計。⑦應考慮隧道與相鄰既有建筑物和規劃建筑物的相互影響。⑧隧

道總體設計應考慮節能降耗、方便維修和養護。

3.2簡述BIM技術應用于隧道工程設計的優勢。

答：（1）可視化設計：BIM技術通過數字化模型直觀展示隧道工程設計的三維模

型，提供清晰直觀的設計效果展示，幫助設計團隊和利益相關方理解和溝通；（2）協同設

計：基于BIM的協同設計環境可以讓多個設計團隊協同工作，在同一個平臺上進行設計、

模擬和優化，提高設計效率和協作效果；（3）預模擬與優化設計：通過BIM模型進行隧

道工程的預模擬，可以模擬施工過程、預測設計效果，發現并解決潛在問題，從而優化設

計方案，減少設計錯誤和施工風險：（4）數據集成與共享：BIM模型是一個包含全部信

息的數據庫，可以集成和共享各類設計數據，包括地形、地貌、地質、氣象等多個方面的

數據，便于設計人員進行全面的信息分析和決策；（5）精細化設計：BIM技術可以精確

計算和模擬隧道工程設計的各個方面，如管片排版和預埋槽道布置，從而提高設計的精度

和可靠性；（6）施工和運維管理：隧道BIM模型可應用于項目的施工和運維管理，包括

施工調度、材料管理和設備管理等，以提高施工效率和質量，同時方便隧道的運維和維護

工作。綜上所述，BIM技術應用于隧道工程設計可以提供可視化的設計效果展示、實現協

同設計、進行預模擬和優化設計、集成和共享設計數據、實現精細化設計以及支持施工和

運維管理，從而提高設計效率、減少風險、提升工程質量和可持續性.

3.3請說明隧道位置在越嶺與河谷地段選擇的原則與區別。

答：越嶺隧道的選址原則包括逢山穿洞、寧長勿短、早進晚出等。在越嶺線的選線

中，要考慮t亞口選擇、過嶺高程和城口兩側路線展線之間的關系。隧道標高的選擇應考慮

道路等級、地質和水文地質條件、凍結深度和積雪深度、后期運營費用和遠期規劃等因

素。沿河傍山隧道的路線宜向山側內移，應特別注意山體的穩定性。隧道位置的選擇應考

慮路線總體規劃、交通運輸條件、地質條件和水文地質條件，并嚴格遵守相關法律法規，

保護環境和耕地。隧道位置的選擇還應結合隧道接線端的構造物布置情況，確保隧道內外

線形順暢、協調一致。此外，對于不同地質條件下的隧道位置選擇，需要避免不良地質區

段，并采取必要的工程處治措施。對于單斜地質構造和褶皺地質構造，也有相應的選擇原

則。總之，隧道路線和位置的選擇需要綜合考慮各種因素，以確保隧道的安全和順利建

設。

3.4什么是建筑限界和內輪廓？

答：（1）隧道建筑限界是為保證隧道內各種交通的正常運行與安全而規定在一定寬度

和高度范圍內不得有任何障礙物的空間限界。（2）內輪廓是指隧道襯砌的內部輪廓線，也

稱為隧道凈空斷面；通過合理的設計，它能夠滿足建筑限界要求，并確保襯砌的經濟性、

施工便利性以及承受壓力的能力。

3.5隧道平面線形設計、縱斷面設計和隧道位置選擇需要考慮哪些主要因素？

答：（I）地質條件：選擇地質構造簡單、巖性較好、結構穩定的地層，避免不良地質

條件如斷層、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、陷穴等。（2）水文地質條件：考慮地下水豐富、

泥石流等水文地質條件，避免對隧道施工和運營安全造成影響。（3）環境影響：選擇對周

邊環境影響小的位置，考慮對土地利用、森林保護、環境保護等法律法規的要求。（4）施

工條件：考慮隧道出渣、隧道施工場地布置、防災救援系統和管理養護等設施的設置條

件。（5）隧道接線端的構造物布設情況：確保隧道內外線形順暢、協調一致，做好路線各

控制點的銜接處理。（6）自然通風和通風設備：考慮隧道平面線形對自然通風的影響，避

免過多的曲線和平面超高，確保通風效果和空氣質量.（7）行車安全：綜合考慮平面線形

對車輛運行安全的影響，避免車輛合流、分流、交織等現象，設置停車視距和會車視距要

求。（8）排水和防災：考慮隧道縱斷面的設計對排水、防災和后期維修等方面的要求。

（9）經濟性和投資：在滿足安全和功能需求的前提下，綜合考慮工程造價、運營費用和投

資效益。

3.6特殊地質條件下隧道位置的選擇的影響因素和主要原則是什么？

答：（I）影響因素：①地層條件：第四紀堆積層、冰硬層、富煤區、瓦斯含量高的地

帶、黃土地區、多年凍土地區等。②地下水情況：地下水活動對隧道的穩定性和安全性具

有重要影響。③凍融作用：多年凍土地區的特殊地質現象，如凍脹、融沉、熱融滑坍。④

地震活動：地震對隧道的地震穩定性和抗震設計產生重要影響。（2）主要原則：①避免影

響范圍大的地段：盡量選擇受影響范圍較小的地段，若無法完全避開，選擇影響范圍最小

的地段。②選擇穩定的地層：選擇穩固的地層，避開松散、破碎的地層。③采取合理的工

程措施：針對特殊地質條件，采取合理的工程措施，減少其影響長度。④綜合考慮經濟與

技術因素：在選擇隧道位置時粽合考慮經濟與技術因素，確保滿足工程要求的同時降低成

本。

3.7簡述隧道縱坡的確定方法和原則。

答：（1）最小縱坡要求：確保隧道投入運營后的水能夠自然排出，最低不小于

0.3%。（2）最大縱坡要求：長大隧道最好控制在2%以下，中、短隧道一般控制在3%以

下，特殊情況下可適當增加至4%。短于100m的隧道可以不受此限制。（3）縱坡類型：

一般采用單向坡，地下水發育的長隧道和特長隧道宜采用雙向人字坡。變坡點處應設置大

半徑豎曲線以平緩過渡。（4）爬坡車道設置：一般不宜設置爬坡車道。縱坡大于4%的單

向兩車道的長、特長隧道可考慮在出口端設置爬坡車道，以分離大型車和小型車，提高道

路通行能力。（5）縱坡變化：變化不宜過于頻繁，變坡點數不宜多于3個，以確保行車的

平穩性。

3.8簡述隧道加寬的原因和方法原則。

答：隧道加寬的原因包括交通需求增加、安全考慮和隧道功能變更。方法原則包括地

質勘察和工程評估、加寬方向選擇、施工方式選擇、設計和施工的協調，以及交通管理和

安全措施。遵循這些方法原則可以實現隧道加寬的目標并確保施工的安全和順利進行。

3.9隧道設置的方式和主要控制指標是什么？

答：隧道設置的方式主要包括標準間距的分離隧道、小凈距隧道、連拱隧道和分岔式

隧道。而隧道設置的主要控制指標包括圍巖地質條件、斷面形狀、尺寸大小、施工方法、

支護時間、洞口兩端接線、占地大小、環境影響和工程造價等因素。這些指標需要在設計

隧道時綜合考慮，以確定最適合的隧道設置形式。

討論題

問題：隧道進行總體設計時，除考慮隧道主體結構、路面、防排水等土建工程要求

外，如何結合通風、照明、交通監控、供配電、消防等運營設施進行綜合設計？

答：（1）通風系統設計：隧道通風系統是確保隧道內空氣流通和保證人員安全的重要

設施。在總體設計中，需要考慮通風系統的布局、通風口的位置和尺寸、通風風機的選型

等因素，以確保隧道內的空氣質量和溫度滿足要求。（2）照明系統設計：照明系統對于隧

道內部的能見度和安全性至關重要。綜合設計時，需要考慮照明設備的位置、亮度要求、

燈具的選型以及照明系統的能耗和維護等因素。（3）交通監控系統設計：隧道內的交通監

控系統可以提供實時監測和管理交通流量、檢測事故和緊急情況等功能。在綜合設計中，

需要確定監控設備的位置和布局、監控攝像頭的視野范圍、監控系統的網絡連接和數據傳

輸等要素。（4）供配電系統設計：供配電系統為隧道提供電力供應，包括照明、通風、交

通信號和監控設備等的電力需求。在綜合設計中，需要考慮供配電系統的容量、線路布

置、電纜敷設方式以及電源備份和故障處理等方面。（5）消防系統設計：隧道內的消防系

統是保障人員安全和隧道資產的重要設備。綜合設計時，需要確定消防設備的布置、噴淋

系統的位置和覆蓋范圍、火災報警系統的設置以及應急通道和疏散路線的規劃等。

在進行綜合設計時，需要將土建工程要求與運營設施的設計需求相結合，確保隧道的

主體結構與各項運營設施的功能和要求相互配合、相互協調。此外，還需要考慮設施的可

維護性、可操作性以及相關標準和法規的遵守，以確保隧道的安全運營和維護。

分組討論要求：每組4~6人.設組長1名，負責明確分工和協作要求，并指定人員代

表發言交流。

第四章隧道圍巖分級及圍巖壓力

4.1什么是圍巖？什么是圍巖壓力？圍巖壓力確定的方法有哪些？各自的特點是什

么？

答：圍巖是指地下工程中,包圍著洞室或隧道的巖石或土層。圍巖壓力是指II巖對洞室或隧道的壓

力，是地下工程設計和施工中需要考慮的重要因素之一。

圍巖壓力的確定方法有以下幾種：

直接測量法：通過在洞室或隧道周圍安裝應變計、壓力計等儀器，直接測量圍巖的應力狀態，從而確定圍

巖壓力。

數值模擬法：利用計算機數值模擬軟件，建立圍巖的數學模型，模擬圍巖的應力狀態，從而確定圍巖壓

力。

經驗公式法：根據已有的實測數據和經驗公式,計算出圍巖壓力。

巖體分類法：根據圍巖的巖性、結構、斷裂等特征，將其劃分為不同的巖體類型，然后根據不同巖體類型

的特點，確定圍巖壓力。

這些方法各有特點：

直接測量法可以直接獲得圍巖的應力狀態，精度較高，但需要在施工前進行，成本較高。

數值模擬法可以模擬不同條件下的圍巖應力狀態，可以預測圍巖的變形和破壞情況，但需要建立準確的數

學模型，且計算量較大。

經驗公式法簡單易行，適用于一些簡單的工程，但精度較低，不適用于復雜的工程。

巖體分類法可以根據不同的巖體類型確定圍巖壓力，適用范圍廣，但需要對圍巖的巖性、結構、斷裂等特

征進行準確的判斷。

在實際工程中，通常會綜合運用以上方法，以獲得更準確的圍巖壓力數據.

4.2隧道圍巖分級的意義是什么？

答：隧道圍巖分級是指根據圍巖的巖性、結構、斷裂等特征，將其劃分為不同的巖體類型,以便確定

圍巖的力學性質和穩定性，從而為隧道設計和施工提供依據。

隧道圍巖分級的意義主要有以下幾點：

確定圍巖的力學性質：不同類型的圍巖具有不同的力學性質，如強度、變形性能等，通過分級可以確定圍

巖的力學性質，為隧道設計和施工提供依據。

預測圍巖的穩定性：不同類型的圍巖在不同的應力狀態下具有不同的穩定性，通過分級可以預測圍巖在不

同應力狀態下的穩定性，為隧道設計和施工提供依據。

選擇合適的支護措施：不同類型的圍巖需要采用不同的支護措施，通過分級可以選擇合適的支護措施，提

高隧道的安全性和穩定性。

評估隧道的風險：不同類型的圍巖在不同的應力狀態下具有不同的風險，通過分級可以評估隧道的風險，

為隧道的管理和維護提供依據。

綜上所述，隧道圍巖分級對于隧道設計和施工具有重要意義，可以提高隧道的安全性和穩定性，降低隧道

施工和運營的風險.

4.3圍巖單一性指標和綜合性指標分別有哪些？如何確定？

答：圍巖單一性指標是指圍巖的某一特定性質，如巖石的強度、巖石的變形模量、巖石的壓縮強度

等。常用的圍巖單一性指標有：

巖石的強度：巖石的抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度等。

巖石的變形模量：巖石的彈性模量、剪切模量等。

巖石的壓縮強度：巖石的壓縮強度、巖石的壓縮模量等。

巖石的裂隙性：巖石的裂隙密度、裂隙角度、裂隙長度等。

圍巖綜合疇標是指綜合考慮圍巖的多個性質,綜合評價圍巖的穩定性和可靠性，常用的圍巖綜合性指標

有：

RMR指標:RMR指標是巖石力學分類系統中的一種，通過對巖石的強度、裂隙性、地應力等因素進行綜

合評價，將巖石分為不同的級別，

Q值指標：Q值指標是隧道圍巖質量評價系統中的一種，通過對巖石的強度、裂隙性、地應力等因素進行

綜合評價，將圍巖分為不同的質量等級

GSI指標：GSI指標是巖石穩定性評價系統中的一種，通過對巖石的強度、裂隙性、地應力等因素進行綜

合評價，將巖石分為不同的穩定性等級

確定圍巖單一性指標和綜合性指標需要進行大量的實驗和野外調查，通過對圍巖的采樣、試驗和分析，確

定圍巖的力學性質和穩定性，從而確定圍巖的單Ty^示和綜合性指標。同時，也需要考慮圍巖的地質特

征、地形地貌、地下水等因素對圍巖穩定性的影響。

4.4圍巖分級巖性指標選擇的原則是什么？

答：圍巖分級巖性指標的選擇應該遵循以下原則：

與工程實際需要相符：圍巖分級巖性指標應該與實際工程需要相符，能夠反映圍巖的穩定性和工程施工的

難易程度。

具有代表性：圍巖分級巖性指標應該具有代表性，能夠反映圍巖的整體性質，而不是局部特征。

可靠性高：圍巖分級巖性指標應該具有高的可靠性，能夠準確地反映圍巖的物理力學性質。

易于測定：圍巖分級巖性指標應該易于測定,能夠在實際工程中方便地進行測量和判定。

經濟合理：圍巖分級巖性指標應該經濟合理，能夠在實際工程中得到有效的應用，同時不會增加工程成

本。

與國家標準相符：圍巖分級巖蛔示應該與國家標準相符，能夠滿足國家相關規定和標準的要求。

在選擇圍巖分級巖性指標時，需要綜合考慮以上原則，根據實際情況進行選擇，以確保圍巖分級巖性指標

的準確性和可靠性。

4.5我國公路隧道圍巖分級主要考慮哪些指標因素？

答：我國公路隧道圍巖分級主要考慮以下指標因素：

巖體結構：包括巖體的構造、節理、裂隙等特征，這些特征對圍巖的穩定性和工程施工難易程度有重要影

響。

巖體強度：包括巖體的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度等，這些指標能夠反映圍巖的物理力學性質。

巖體穩定性：包括巖體的穩定性分析、巖體的變形和破壞特征等，這些指標能夠反映圍巖的穩定性和變形

特征.

巖體透水性：包括巖體的滲透系數、滲透壓力等，這些指標能夠反映圍巖的滲透性和水文地質特征。

巖體膨脹性：包括巖體的膨脹系數、膨脹壓力等，這些指標能夠反映圍巖的膨脹性和變形特征.

巖體破碎性：包括巖體的破碎指數、破碎系數等，這些指標能夠反映圍巖的破碎性和變形特征。

巖體耐久性?包括巖體的耐久性.耐久指數等,這些指標能夠反映圍巖的耐久性和變形特征.

4.6簡述我國公路隧道圍巖分級的方法

答：我國公路隧道圍巖分級的方法主要是根據圍巖的穩定性和工程施工難易程度,將圍巖分為不同的

等級。具體方法如下：

根據圍巖的物理力學性質，將圍巖分為巖石、巖屑、土等不同類型.

根據圍巖的結構特征，如節理、裂隙等，將圍巖分為不同的結構類型。

根據圍巖的強度特征，如抗壓弓雖度、抗拉強度、抗剪強度等，將圍巖分為不同的超度等級。

根據圍巖的穩定性特征，如穩定性分析、變形和破壞特征等，將圍巖分為不同的穩定性等級。

根據圍巖的滲透性和水文地質特征，將圍巖分為不同的透水性等級。

根據圍巖的膨脹性和變形特征，將圍巖分為不同的膨脹性等級。

根據圍巖的破碎性和變形特征，將圍巖分為不同的破碎性等級。

根據圍巖的耐久性和變形特征，將圍巖分為不同的耐久性等級。

以上等級可以根據實際情況進行調整和細分，最終確定圍巖的分級。根據圍巖的分級，可以制定相應的圍

巖支護方案，確保隧道的安全和穩定.

4.7什么是隧道圍巖的完整性系數？它與圍巖基本質量指標有和關系？

答：隧道圍巖的完整性系數是指圍巖的完整性程度，即圍巖的破碎、裂隙、節理等缺陷的程度。完整

性系數越高,圍巖的完整性越好,圍巖的穩定性和承載能力也越強。

圍巖的完整性系數與圍巖基本質量指標有一定的關系.圍巖基本質量指標包括圍巖的物理力學性質、結構

特征、強度特征、穩定性特征、滲透性和水文地質特征、膨脹性和變形特征、破碎性和變形特征、耐久性

和變形特征等。這些指標反映了圍巖的基本質量狀況,而圍巖的完整性系數則是反映圍巖的完整性程度。

圍巖的完整性系數越高，圍巖的基本質量指標也越好,反之亦然。

在隧道工程中，圍巖的完整性系數是評價圍巖質量的重要指標之一.通過對圍巖的完整性系數進行評價,

可以制定相應的圍巖支護方案，確保隧道的安全和穩定。

4.8圍巖完整性包括什么內容？在圍巖分級中的作用是什么？

答：圍巖完整性包括以下內容：

巖石強度：圍巖的抗壓和抗拉強度。

巖體完整性：巖體內部是否存在裂隙、節理等破壞性結構。

地應力：地下巖體所受到的應力狀態。

地下水：地下水對圍巖穩定性的影響。

在圍巖分級中，圍巖完整性的作用是評估圍巖的穩定性和可靠性。通過對圍巖完整性的評估，可以將無限

的巖體序列劃分為具有不同穩定程度的有限個類別，即將穩定性相似的一些圍巖劃歸為一類，將全部的圍

巖劃分為若干類別.這樣可以為地下工程的設計和施工提供參考，以確保工程的安全性和穩定性。圍巖分

級可以根據巖體完整性的不同等級，確定相應的支護措施和施工方法，以提高工程的可靠性和經濟性。

4.9決定隧道圍巖穩定性的因素有哪些？如何認識這些因素的影晌？

答：決定隧道圍巖穩定性的因素包括：

巖石性質：包括巖石的強度、變形特性、巖石的透水性等.

巖體結構：巖體的節理、裂隙、巖層傾角等結構特征。

天然應力狀態?地下巖體所受到的地應力狀態，包括水平應力.垂直應力等.

地質構造：地下巖體的構造特征，如斷層、褶皺等。

地下水：地下水對圍巖穩定性的影響，包括靜水壓力、動水壓力、軟化效應等。

要認識這些因素的影響，可以進行以下工作：

地質調直：對隧道所在地區的地質情況進行詳細調查，了解巖石性質、巖體結構、地質構造等信息。

巖石力學試瞼：通過對巖石樣本進行力學試驗，獲取巖石的強度、變形特性等參數。

地應力測量：通過地應力測量儀器對地下巖體的應力狀態進行測量，了解地應力的大4壞口方向。

水文地質調直：對地下水的水位、水壓等進行監測和調直，了解地下水對圍巖穩定性的影響。

數值模擬分析：利用數值模擬軟件對隧道圍巖進行力學分析，模擬不同因素對圍巖穩定性的影響。

通過以上工作，可以全面了解各種因數寸隧道圍巖穩定性的影響程度，為隧道設計和施工提供科學依據，

確保隧道的安全和穩定。

4.10為什么要進行圍巖分級？怎樣迸行圍巖分級？

圍巖分級的目的是為了評估圍巖的穩定性和可靠性，并為地下工程的設計和施工提供參考,以確保工

程的安全性和穩定性。通過圍巖分級，可以將無限的巖體序列劃分為具有不同穩定程度的有限個類別，即

將穩定性相似的一些圍巖劃歸為一類，將全部的圍巖劃分為若干類別。這樣可以為地下工程的設計和施工

提供參考，以確保工程的安全性和穩定性。

圍巖分級的具體方法可以根據不同的燃胡口標準而有所不同。一般來說，圍巖分級可以根據以下因素進行

評估：

巖石強度：包括抗壓強度、抗拉強度等。

巖體完整性：巖體內部是否存在裂隙、節理等破壞性結構。

巖體結構：巖體的節理、裂隙、巖層傾角等結構特征。

地應力：地下巖體所受到的應力狀態.

地下水：地下水對圍巖穩定性的影響。

根據以上因素，可以采用定性和定量的方法對圍巖進行分級。定性分級的方法是根據現場觀察和判斷，對

影響圍巖質量的因素進行描述和鑒別，或對主要因素進行評判和打分。定量分級的方法是根據對圍巖性質

的定量測量和分析，利用數值模擬等方法進行綜合評估。

具體的圍巖分級方法可以根據不同的領施和標準進行選擇和應用，例如根據巖體完整程度和巖石強度進行

分級，將圍巖劃分為不同的等級或類別。不同的分級方法可以根據具體工程的需求和地質條件進行選擇和

調整。

4.11隧道各階段圍宕分級考慮的因素有哪些不同?

在隧道各階段進行圍巖分級時，考慮的因素可能會有所不同。以下是一些可能考慮的因素：

工程規劃階段：在隧道工程規劃階段，圍巖分級可能主要考慮地質條件、地下水情況、地應力狀態等因

素。這個階段的圍巖分級主要是基于現有的地質調查和勘探數據進行初步評估。

初步設計階段：在隧道初步設計階段，圍巖分級可能會更加詳細和準確。除了考慮地質條件、地下水和地

應力等因素外,還可能考慮巖石強度、巖體結構、巖石變形特性等因素。這個階段的圍巖分級可以為后續

的詳細設計和施工提供更具體的指導。

施工階段：在隧道施工階段，圍巖分級可能會更加細致和實際。除了考慮前述因素外，還可能考慮巖體揭

露情況、巖體變形量、巖體穩定狀態等因素。這個階段的圍巖分級可以為施工過程中的支護設計和施工方

法提供指導。

需要注意的是，不同的規范和標準可能會有不同的圍巖分級方法和考慮因素。具體的圍巖分級應根據實際

情況和相關規范進行確定.在實際工程中，可能需要綜合考慮多個因素，并根據不同階段的需求進行調整

和修正。

討論題1隧道圍巖分級時出現定性分級與定量分級不吻合的情況是否正常？為什么？

答：定性分級與定量分級不吻合的情況在隧道圍巖分級中是正常的。以下是一些可能的原因：

主觀因素：定性分級可能受到人為主觀判斷的影響，不同的評估人員可能會有不同的判斷標準和偏好，導

致與定量分級結果不一致。

數據不足或不準確：定量分級依賴于準確的數據和測量結果，如果數據不足或不準確，可能導致定量分級

與定性分級不一致。

分級方法的差異：定性分級和定量分級可能采用不同的方法和指標進行評估，這些方法和指標的選擇可能

會導致分級結果的差異。

分級標準的不一致：不同的規范和標準可能對圍巖分級有不同的要求和標準，這也可能導致定性分級與定

量分級不一致。

需要注意的是，圍巖分級是一個復雜的過程，涉及多個因素和評估方法。在實際工程中，可能會出現定性

分級與定量分級不一致的情況，這需要綜合考慮各種因素，并根據實際情況進行調整和修正。最終的圍巖

分級應根據實際情況和相關規范進行確定。

討論題2隧道圍巖分級、圍巖壓力與聞言穩定性之間有何關系？

答：隧道圍巖分級、圍巖壓力和穩定性之間存在密切的關系。以下是一些可能的關系：

圍巖分級與圍巖壓力：圍巖分級是根據圍巖的力學性質、巖石強度、巖體結構等因素進行評估和分類的過

程。圍巖壓力是指圍巖所受到的應力狀態。圍巖分級的結果可以反映圍巖的穩定性和承載能力，而圍巖壓

力則是圍巖穩定性的重要指標之一。圍巖分級的結果可以為圍巖壓力的評估和分析提供依據。

圍巖壓力與穩定性：圍巖壓力是圍巖所受到的內部和外部力的作用，包括地應力、地下水壓力、施工荷載

等。圍巖的穩定性與圍巖壓力密切相關，圍巖壓力的增大可能導致圍巖的變形和破壞,從而影響隧道的穩

定性。因此，對圍巖壓力的合理評估和控制對于確保隧道的穩定性非常重要。

圍巖分級與穩定性：圍巖分級的目的是根據圍巖的性質和特點進行分類，以評估II巖的穩定性和承載能

力。圍巖分級的結果可以為隧道的支護設計和施工提供指導，從而提高隧道的穩定性。不同級別的圍巖可

能需要采取不同的支護措施和施工方法，以確保隧道的安全和穩定。

需要注意的是，圍巖分級、圍巖壓力和穩定性之間的關系是復雜的，受到多個因素的影響。在實際工程

中，需要綜合考慮圍巖的物理性質、力學性質、地質條件等因素，并根據相關規漸］標準進行評估和分

析，以確保隧道的穩定性和安全性。

習題1:某隧道通過IV級圍巖，開挖尺寸為Ht=7.6m,Bt=9.9m,埋深約10.0m,采用礦山

法

施工,圍巖天然容重Y=22kN/m3,試確定圍巖壓力值。

答：根據給定的信息，我們可以使用公式計算圍巖壓力值：

圍巖壓力=丫xHt

其中，Y為圍巖的天然容重，Ht為開挖尺寸的高度。

代入已知數值進彳亍計算：

圍巖壓力=22kN/m3x7.6m

圍巖壓力?167.2kN/m2

因此,該隧道的圍巖壓力約為167.2kN/m2.

習題2:某高速公路隧道最大埋深約130m,設計凈高11.0m,凈寬14.0m,該隧道有兩段

埋

深H分別為25m和6m,m級圍巖，天然容重y=24kN/m3.假定該隧道圍巖不產生顯著偏

壓力和膨脹壓力,試問:①這兩段隧道各自屬于深埋隧道還是淺埋隧道？②這兩段隧道的垂

直均布圍巖壓力各是多少？

根據隧道的最大埋深約130m,設計凈高11.0m,凈寬14.0m,可以判斷這兩段隧道都屬于深埋隧

道。

垂直均布圍巖壓力的計算公式為P=Y*H,其中P為垂直均布圍巖壓力，偽圍巖容重，H為埋深。根

據題目給出的信息，圍巖容重7=24kN/m3,第一段埋深H=25m,第二段埋深H=6m.代入公式計算，

第一段的垂直均布圍巖壓力為P1=24*25=600kN/m2,第二段的垂直均布圍巖壓力為P2=24*6=

144kN/m2.

第五章隧道結構構造

5.1什么是整體襯砌、復合式及錨噴襯砌？各適用于什么場合？

答：整體襯砌是指在隧道洞身周邊使用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。復

合式襯砌是指在隧道洞身周邊采用外襯和內襯兩層結構的支護形式，也被稱為雙層襯砌。

錨噴襯砌是指通過噴涂混凝土或粘貼防水層的方式進行支護。

各種襯砌形式適用于不同的場合。整體襯砌適用于地質條件較好的隧道，具有較強的

整體性和抗滲性。復合式襯砌適用于地質條件較差的隧道，通過外襯和內襯的結構形式提

供更強的支護能力。錨噴襯砌適用于圍巖較松散、易塌方的隧道，通過噴涂混凝土或粘貼

防水層的方式增強圍巖的穩定性。

5.2隧道襯砌及其適用條件是什么？

答：隧道襯砌的適用條件包括地質條件、圍巖穩定性、隧道尺寸等因素。具體來說，

襯砌的選擇應根據隧道所處的地質條件和圍巖的穩定性來確定。同時，隧道的尺寸和設計

要求也會影響襯砌的選擇。在軟弱破碎圍巖的情況下，需要采取超前支護措施，如超前錨

桿、插板、超前小導管、管棚等。

5.3洞門的類型有哪些？各自的特點是什么？

答：洞門的類型主要有以下幾種：

1、端墻式洞門：洞門兩側設置墻體，形成一個封閉的門洞。特點是結構簡單、施工

方便，適用于圍巖較好的隧道。

2、拱形洞門：洞門采用拱形結構，具有良好的承載能力和抗震性能。適用于圍巖較

差的隧道。

3、框架式洞門：洞門采用框架結構，具有較高的剛度和穩定性。適用于圍巖較差的

礴。

4、鋼筋混凝土洞門：洞門采用鋼筋混凝土結構，具有較高的強度和耐久性。適用于

圍巖較差的隧道。

5.4公路隧道常見的洞門形式有哪些？它們的適用條件是什么？以端墻式洞門為例，說

明洞門設計要點。

答：公路隧道常見的洞門形式包括端墻式洞門、拱形洞門和框架式洞門。它們的適

用條件主要取決于隧道的地質條件、圍巖穩定性和設計要求。一般來說，端墻式洞門適用

于圍巖較好的隧道，拱形洞門和框架式洞門適用于圍巖較差的隧道。

以端墻式洞門為例，洞門設計要點包括以下幾個方面：

1、洞門尺寸：根據隧道的設計要求和交通流量確定洞門的寬度和高度。

2、洞門結構：洞門采用端墻式結構，需要考慮墻體的厚度、墻體與洞身的連接方式

等。

3、洞門開啟方式：根據隧道的使用要求，確定洞門的開啟方式,如平開門、折疊門

等。

4、洞門材料：根據隧道的使用環境和設計要求,選擇合適的材料，如鋼筋混凝土、

鋼結構等。

5.5隧道結構類型與圍巖級別有什么關系？

答：隧道結構類型與圍巖級別有一定的關系。一般來說，圍巖較好的隧道可以采用

簡單的端墻式洞門，而圍巖較差的隧道則需要采用更加復雜的結構形式，如拱形洞門和框

架式洞門，以提供更強的支護能力。

5.6洞門墻計算的方法及主要內容是什么？

答：洞門墻計算的方法主要包括結構力學計算和有限元分析。主要內容包括洞門墻的

受力分析、墻體的穩定性分析、墻體與洞身的連接設計等。計算過程中需要考慮洞門墻的

承載能力、抗震性能、變形控制等因素,以確保洞門的安全可靠。

5.7明洞的形式有哪些？其適用條件是什么？

答：明洞的形式主要有以下幾種：

1、開挖式明洞：通過開挖地面形成的洞穴，適用于地下礦井、地下車庫等場所。

2、隧道式明洞：通過挖掘地下隧道形成的洞穴，適用于地鐵、交通隧道等場所。

3、管廊式明洞：通過建設管廊形成的洞穴，適用于城市地下綜合管線、電纜隧道等

場所。

5.8明洞基礎和洞頂填土有哪些要求？

答：明洞基礎和洞頂填土有以下要求：

明洞基礎：明洞的基礎需要具備足夠的承載能力和穩定性，以支撐洞體的重量和外部

荷載。基礎的設計要考慮地質條件、地下水情況等因素。

洞頂填土：明洞的洞頂填土需要滿足以下要求：填土材料應具有一定的強度和穩定

性，以防止洞頂塌陷；填土層應具備一定的排水性能，以防止水分積聚；填土層應具備一

定的抗滲性能，以防止地下水滲入洞內。

5.9隧道防冒卜水的原則是什么？

答：隧道的水害是由洞內、洞外的多種因素引起的,采用單一的辦法難以很好地解決問

題。根據多年來隧道治水的經驗，防排水設計應遵循'防、排、截、堵結合，因地制宜,綜合治

理”的原則,采取切實可行的設計方案、施工措施，達到防水可靠、排水通暢、經濟合理的目

的。

1、防。要求隧道襯砌、防水層具有防水能力，防止地下水透過防水層、襯砌結構滲入

洞內，達到隧道襯砌、路面、設密箱洞等結構表面無濕潤痕跡。

2、排。將已經滲入隧道區域的地下水及路面結構層下的積水排入洞內中心水溝或路

側邊溝，減少或消除襯砌背后的水壓力，防止積水或凍害的發生，創造良好的防水環境。排

得越好，襯砌滲漏水的概率就越小，防水也就更容易;排出路面結構層下的積水，能防止路面

冒水、翻漿、結構破壞。

3、截。對易于滲漏到隧道的地表水，應采用設置截（排）水溝、清除積水、填筑積水坑洼

地、封閉滲漏點等措施。對于地下水，應采取導坑、泄水洞、井點降水等措施。

4、堵。就是以襯砌混凝土為基本防水層，以其他防水材料為輔助防水層,采用注漿或嵌

填等方法對隧道圍巖裂隙、隧道結構本身存在的滲漏水路徑進行封堵，使之不能進入隧

道。堵水措施可以較好地保護地下水環境。

5.10隧道防徘水系統設計的內容及要點是什么？

答：隧道防排水系統設計的內容及要點主要包括以下幾個方面：

1、排水系統布置：確定排水系統的布置方案，包括排水管道的位置、坡度、連接方

式等。

2、排水設施設計:設計合適的排水設施，如排水井、排水泵站等，以保碼E水系統

的正常運行。

3、排水管道設計：確定排水管道的材料、直徑、坡度等參數，以滿足排水需求。

4、排水系統的維護和管理：制定合理的維護和管理計劃，定期檢查和清理排水系

統，確保其正常運行。

5.11簡述寒區隧道防排水設計的主要內容及其要求。

答：寒區隧道防排水設計的主要內容及要求包括以下幾個方面：

1、防凍措施：采取合適的防凍措施，如加熱、保溫等，防止排水系統受到凍結的影

響。

2、排水管道的保溫：對排水管道進行保溫處理，防止管道內的水結冰。

3、排水系統的排水能力：考慮寒區地區的降雪量和融雪水量，設計合適的排水系

統，確保能夠及時排除積水。

4、排水系統的排水路線：選擇合適的排水路線，避免排水系統受到冰雪堵塞的影

響。

5.12簡述寒區隧道防排水設計的主要內容及其要求。

答：隧道內附屬構造物主要包括以下幾種：

1、照明設施：用于提供隧道內的照明，確保通行安全。

2、通風設施：用于保持隧道內的空氣流通，排除尾氣和煙霧，提供良好的通風環

境。

3、消防設施：包括消防栓、滅火器等，用于應對火災等緊急情況。

4、監控設施：包括攝像頭、雌系統等，用于監測隧道內的交通情況和安全狀況。

5、信號設施：包括交通信號燈、標志牌等，用于指示和引導車輛行駛。

隧道內附屬構造物的設置要求主要包括以下幾點：

1、安全性：附屬構造物的設置應符合相關的安全標準和規范,確保其在使用過程中

不會對通行車輛和行人造成危險。

2、可靠性：附屬構造物的設計和施工應保證其穩定性和可靠性,能夠在各種環境條

件下正常運行。

3、維護性：附屬構造物的設計應考慮到維護和檢修的便利性,方便對設施進行維護

和修理。

5.13隧道內裝飾主要解決哪些問題？隧道內部的裝飾類型有哪些？

答：隧道內裝飾主要解決以下幾個問題：

1、美觀性：通過裝飾，使隧道內部具有良好的視覺效果,提升通行者的體驗感。

2、舒適性：通過裝飾，改善隧道內的環境，如降低噪音、改善空氣質量等，提供舒

適的通行環境。

3、安全性：通過裝飾，設置合適的標識和指示，提供清晰的導向和警示，確保通行

安全。

隧道內部的裝飾類型主要包括以下幾種：

1、壁畫和藝術裝飾：通過繪制壁畫和設置藝術裝飾品，增加隧道的藝術氛圍和觀賞

性。

2、照明裝飾：通過合適的照明設計，營造出不同的光影效果，提升隧道的美觀性和

舒適性。

3、聲音裝飾：通過設置吸音材料和隔音設施，降低隧道內的噪音，提供安靜的通行

環境。

5.14防止噪聲的措施主要有哪些？

答：1、隔音墻：在隧道內設置隔音墻,減少噪音的傳播。

2、吸音材料：在隧道內部使用吸音材料，如吸音板、吸音磚等，減少噪音的反射和

回聲。

3、隔音門窗：在隧道入口和出口設置隔音門窗，減少噪音的傳入和傳出。

4、噪音屏障：在隧道周圍設置噪音屏障,減少外部噪音對隧道的影響。

討論題1除本章介紹的形式外，隧道洞門形式還有哪些？舉例一種形式說明其設計理念

是什么？

答：隧道洞門還可以分為淺拱門形、漸開線門形等。以淺拱門形為例，其設計理念是

為了在保證隧道結構安全性的前提下，盡量減小洞門截面尺寸，從而降低建造成本。在這

種形式中，隧道洞門的頂部弧形較為平緩，側墻基本上是直立的，進出口矮圓，頂部存在

一定長度的水平直線段。這樣設計可以使得洞門處的橫向力轉化為縱向力,以提高結構的

穩定性和安全性。此外，淺拱門形的弧形也有一定的美學效果，能夠更好地融入周圍自然

環境中。

討論題2舉例說明一種特殊結構明洞的特點適用條件及作用原理是什么？

答：特殊結構明洞是一種常用于大型隧道工程中的洞門結構，它具有以下特點：

(1)開敞明亮：特殊結構明洞通常采用大型的開洞方式，使得洞內光線充足，呈現

出較好的開敞感，提供了良好的視野和通風條件。

(2)空間感強：特殊結構明洞通常擁有相對較大的截面尺寸，為隧道內的車輛和行

人提供了寬敞的通過空間，提高了通行的舒適性和安全性。

(3)強化視覺效果：特殊結構明洞常常配合燈光、裝飾等設計手法，營造出良好的

景觀效果，增添了隧道的美感和人文氛圍。

特殊結構明洞適用條件主要包括以下情況：

(1)用于地質條件相對穩定的區域，不易發生較大的地層變形和破壞。

(2)適用于通過洞門的車輛和行人較為密集的交通流量，提供更好的通行環境。

特殊結構明洞的作用原理主要是通過采用較大的截面尺寸和良好的設計手法，來提供

寬敞明亮的通行環境。

(1)特殊結構明洞的較大截面尺寸可以增加洞內的空間感，提供足夠的寬度和高

度，使得車輛、行人等通行物體能夠更加自由地通過洞門，減少碰撞風險和行人擁擠現

象。此外，較大的截面尺寸還能夠提供充足的采光空間，使得洞內較為明亮，減少了對照

明設備的依賴，提供了更好的能見度，使駕駛員和行人能夠更清晰地看到前方的路況和障

礙物，提高了安全性。

(2)良好的設計手法則可以通過合理的燈光安排、景觀裝飾等方式，營造宜人的環

境氛圍，在通行的同時提供美感和舒適感，使得洞內的通行體驗更加偷悅。

討論題3隧道內部裝飾有哪些新型材料?舉例一種說明其創新點是什么？

答：隧道內部裝飾用的新型材料很多，例如：

(1)聚合物材料：聚合物材料是目前應用較多的隧道內裝飾材料之一，主要由聚氨

酯、聚苯乙烯和聚酯等構成，具有保溫隔熱、阻燃防火、耐腐蝕、防水防潮等特點。

(2)石墨烯材料：石墨烯是一種新型高強度材料，由于其具有優異的導電、導熱、

機械強度和耐熱性能,因此被廣泛應用于隧道內部裝飾，例如制作高檔地板。

(3)陶瓷材料：隧道內部采用陶瓷材料進行裝飾，不僅具有耐高溫、防火、耐磨

損、防污等特點，而且能夠自潔，易于清潔和維護。

如高性能礦物質巖板，這種材料使用的原料是礦物質天然粉末，遵循可持續發展理

念，不僅環保，而且具有很好的隔音、防火、防潮、抗污染等特性。它的創新點在于采用

了新的材料和新的生產工藝，不僅提高了材料性能和裝飾效果，而且更加環保和可持續。

另外，這種材料顏色豐富，可以自由調配，使得裝飾的效果更加美觀。

第六章隧道襯砌結構設計方法

6.1什么是共同變形理論和局部變形理論?二者有何區別？

答：局部變形理論是以溫克爾（E.Winkler）假定為基礎的。它認為應力oi和變形§之間

呈線性關系，即。i=k6i,k為獨立巖柱的彈性抗力系數。這一假定，相當于認為圍巖是一組

各自獨立的彈簧，每個彈簧表示一個小巖柱。實際的彈性體變形是互相影響的，施加于一

點的荷載會引起整個彈性體表面的變形，即共同變形。溫克爾假定能反映襯砌的應力與變

形的主要因素，且計算簡便實用，可以滿足工程設計的需要。應當指出，彈性抗力系數k

并非常數，它取決于很多因素，如圍巖的性質、襯砌的形狀和尺寸，以及荷載類型等，不

過對于深埋隧道，其值可以視為常數。

共同變形理論把圍巖視為彈性半無限體，考慮相鄰巖柱之間變形的相互影響，即考慮

獨立巖柱之間的聯系。它用縱向變形系數E和橫向變形系數p表示地層特征，井考慮黏聚

力c和內摩擦角的影響。但這種方法所需圍巖物理力學參數較多，計算相對復雜。

區別：共同變形理論所需圍巖物理力學參數較多，計算相對復雜，計算模型有嚴重缺

陷,另夕M限定施工過程中對圍巖不產生擾動。局部變形理論簡單實用，可以滿足工程的需

要，其主要計算參數為彈性抗力參數。

6.2隧道結構的計算模型主要有哪些？

答：經過總結，國際隧道協會（ITA）認為可將其歸納為以下4種模型：

（一）以參照以往隧道工程的實踐經驗進行工程類比為主的經驗設計法。

（二）以現場量測和實驗室試驗為主的實用設計方法，例如以洞周位移量測值為根據的

收斂?限制法。

（三）作用-反作用模型，例如對彈性地基圓環和彈性地基框架建立的計算法等。

（四）連續介質模型，包括解析法和數值法。解析法中有封閉解，也有近似解；數值計

算法目前主要是有限單元法、有限差分法、邊界元法、離散元法、流形元法和無網格法

等。

根據多年來隧道結構設計的實踐，我國采用的設計方法可歸納為以下4種模型：

1）經驗類比模型

經驗類比計算模型是目前國內外隧道結構設計中應用最廣泛的設計模型之一，尤其是

建造在巖層中以錨噴支護結構進行支護的隧道結構設計中，應用更為廣泛。經驗類比計算

模型通常有直接類比法和間接類比法兩種。

2）荷載結構模型

荷載結構計算模型也稱為結構力學計算模型。該模型的思路認為,地層對隧道結構的

作用只是產生作用在結構上的荷載（包括主動的地層壓力和由于地層約束結構變形而產生的

彈性抗力），按照結構力學的方法計算隧道結構在地層荷載作用下產生的內力和變形。

3）地層結構模型

地層結構計算模型又稱為連續介質計算模型，其基本原理是按照連續介質力學原理及

變形協調條件分別計算地下結構與地層中的內力,然后進行結構截面設計和地層的穩定性

驗算。

地層結構計算模型將隧道結構和地層視為一個整體，作為共同承載的地下結構體系。

在連續介質設計模型中，地層也是承載單元，隧道結構是承載單元的一部分，其主要作用

是約束和限制地層的變形，兩者共同作用的結果是使隧道結構體系達到新的平衡狀態。從

這一點來說，地層結構計算模型與荷載結構計算模型是相反的。

4）收斂限制模型

收斂限制計算模型又稱為特征曲線計算模型或變形計算模型，是一種以理論為基礎、

實測為依據、經驗為參考的較為完善的地下結構計算模型。嚴格來說，收斂限制計算模型

是連續介質設計模型之一，但由于該計算模型以現場實測結果為設計依據，與理論分析或

數值結果為依據的連續介質計算模型存在較大的差別，因此,通常將其單列為一種設計模

型。

6.3公路隧道結構承擔的主要荷載有哪些?如何進行荷載組合？

答：永久荷載（圍巖壓力、結構自重、附加恒載、土壓力、混凝土收縮和徐變的影響

力）、基本可變荷載（公路荷載、列車荷載）、其他可變荷載（溫度變化的影響力、凍脹

力、施工荷載）、偶然荷載（落石沖擊力、地震力）

荷載組合：

（1）荷載基本組合

組合一-

永久荷載：圍巖壓力+結構自重+附加恒載。

組合二：

①永久荷載+基本可變荷載：結構自重+附加荷載+土壓力+公路荷載；

②永久荷載+基本可變荷載：結構自重+附加荷載+土壓力+列車荷載；

③永久荷載+基本可變荷載：結構自重+附加荷載+土壓力+渡槽流水壓力。

組合三：

永久荷載+基本可變荷載：圍巖壓力（土壓力）+結構自重+施工荷載+溫度作用力。

（2）荷載偶然組合

組合四：

永久荷載+基本可變荷載：圍巖壓力（土壓力）+結構自重+附加恒載+地震作用或落

石沖擊力。

（3）荷載長期效應組合

組合五：

永久荷載：圍巖壓力（土后力）+結構自重+附加恒載+混凝土收縮和徐變力。

組合六：

永久荷載+基本可變荷載頻他可變荷載：結構自重+附加恒載+土壓力+公路荷載、

列車荷載或渡槽流水壓力。