隧道工程基本内容讲解课件.pptx

土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程第第1010讲讲 隧道工程隧道工程(1)(1)9.1 9.1 隧道的定义隧道的定义9.2 9.2 隧道的发展隧道的发展9.3 9.3 隧道的分类隧道的分类土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程10.1.1隧道的概念隧道的概念 狭义定义：狭义定义：用以保持地下空间作为交用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物通孔道的工程建筑物 广义定义：广义定义：以某种用途，在地面下用以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于大于2m22m2的洞室19701970年国际经济合作与年国际经济合作与发展组织的隧道会议）发展组织的隧道会议） 10.1 隧道的定义隧道的定义土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程10.1.2隧道的特点隧道的特点是交通运输线路穿越天然障碍的是交通运输线路穿越天然障碍的有效方法有效方法穿越的地质条件复杂多变，工程穿越的地质条件复杂多变，工程定位、设计、施工方法要随时作相定位、设计、施工方法要随时作相应调整施工作业面窄，劳力设备受到限施工作业面窄，劳力设备受到限制，工业化、机械化施工要求高制，工业化、机械化施工要求高造价昂贵造价昂贵土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 随着人口的不断增长，土地越来越宝贵，尤其是在城市，地皮价格不断上涨，这便是现在世界上很多城市的建筑向底下发展的原因之一，目前世界上的科技发展正在开拓着两个新的领域：一个是宇宙空间，另一个是地下空间，也就是“上天入地”，因此，隧道工程将会起着越来越重要的作用。

10.1.2.1 10.1.2.1 优点优点 1.缩短线路长度，减少能耗 2.节约地皮 10.1. 2 隧道工程的特点土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 既有利于国民经济的可持续发展当今世界面临人口爆炸，土地退化，资源短缺，生态变坏，气候反常，环境恶化，人类赖以生存的地球已不堪重负，各国都把地下发展当成一种新型国土资源来看待 3.有利于环境保护 4.应用范围广泛 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 由于修建隧道时场地狭小，工作流程环节较多，施工工序多，工程量也比路基等大，往往成为一条线路中的关键工程10.1.2.2 10.1.2.2 缺点缺点 1.造价较高 一般是普通线路的810倍左右 铁路隧道：单线约23万元/m，双线约34万元/m； 公路隧道大约与双线铁路隧道的相当 2.施工期限长 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 因为隧道建筑是地下作业，工作面狭小，光线暗、空气潮湿、劳动条件差，因此，发展机械化施工是改善工人劳动条件、提高劳动生产率的唯一途径 3.施工作业环境和条件较差 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程10.1.3隧道的结构隧道的结构土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 隧隧道道的的产产生生和和发发展展是是和和人人类类的的文文明明历历史史发发展展相相呼应的，大致可以分为如下呼应的，大致可以分为如下4 4个时代：个时代： 1原始时代原始时代即人类的出现到纪元前即人类的出现到纪元前3000年的新石器时代，是人类利用隧道来防御自然威胁年的新石器时代，是人类利用隧道来防御自然威胁的穴居时代。

的穴居时代 2远古时代远古时代从纪元前从纪元前3000年到年到5世纪，即世纪，即所谓的文明黎明时代，是为生活和军事防御目的而所谓的文明黎明时代，是为生活和军事防御目的而利用隧道的时代利用隧道的时代 10.2 隧道工程的历史隧道工程的历史土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 3中中世世纪纪时时代代约约从从5世世纪纪到到14世世纪纪的的1000年年左左右右这这个个时时期期正正是是欧欧洲洲文文明明的的低低潮潮期期，建建设设技技术术发发展展缓缓慢慢，隧隧道道技技术术没没有有显显著著的的进进步步，但但由由于于对对地下铜、铁等矿产资源的需要，开始了矿石开采地下铜、铁等矿产资源的需要，开始了矿石开采 4近近代代和和现现代代即即从从16世世纪纪以以后后的的产产业业革革命命开开始始这这个个时时期期由由于于炸炸药药的的发发明明和和应应用用，加加速速了了隧隧道道技技术术的的发发展展如如有有益益矿矿物物的的开开采采、灌灌溉溉、运运河河、公公路路和和铁铁路路隧隧道道的的修修建建，以以及及随随着着城城市市的的发发展展修修建建地地下下铁铁道道、上上下下水水道道等等，使使得得隧隧道道的的技技术术得得到到极极大大的发展，其应用范围迅速扩大。

的发展，其应用范围迅速扩大土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 人类很早就知道人类很早就知道利用自然洞穴作为住处利用自然洞穴作为住处当社会发展当社会发展到能制造挖掘工具时，就出现了到能制造挖掘工具时，就出现了人工挖掘的隧道人工挖掘的隧道 在我国最早有文字记载的地下人工建筑物，出现在东在我国最早有文字记载的地下人工建筑物，出现在东周初期（周初期（公元前七百年公元前七百年）左传左传中有中有“掘地及泉，掘地及泉，隧而相见隧而相见”的记载 最早用于交通的隧道最早用于交通的隧道为为“石门石门”隧道隧道，位于今天陕西，位于今天陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永平九年（公元省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永平九年（公元6666年） 用作通道的还有安徽毫县城内的古地下道，建于宋末用作通道的还有安徽毫县城内的古地下道，建于宋末元初（约十三世纪），元初（约十三世纪），是是我国最早的城市地下道我国最早的城市地下道土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 在其他古代文明地区有很多著名的古隧道，在其他古代文明地区有很多著名的古隧道，如如公元前公元前2180218021602160年前后年前后，在，在古巴比伦古巴比伦幼发拉幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于最早用于交通的隧道，为砖砌构造物。

交通的隧道，为砖砌构造物 古代古代最大的隧道最大的隧道建筑物可能是拿不勒司与普建筑物可能是拿不勒司与普佐利（今意大利境内）之间的婆西里勃隧道，完佐利（今意大利境内）之间的婆西里勃隧道，完成于公元前成于公元前3636年，至今仍可使用，它是在凝灰岩年，至今仍可使用，它是在凝灰岩中凿成的垂直边墙无衬砌隧道中凿成的垂直边墙无衬砌隧道土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 约于公元七世纪约于公元七世纪，我国隋末唐初时的孙思邈在，我国隋末唐初时的孙思邈在丹丹经经一书中记载勒一书中记载勒黑火药黑火药的制法 1225 1225年以后传入伊斯兰国家，十三世纪后期传到欧年以后传入伊斯兰国家，十三世纪后期传到欧洲，十七世纪初（洲，十七世纪初（16271627年），奥地利的工业家首先开始年），奥地利的工业家首先开始用于开矿用于开矿 1866 1866年瑞典人诺贝尔发明年瑞典人诺贝尔发明黄色炸药黄色炸药达纳马特，为开达纳马特，为开凿坚硬岩石提供了条件凿坚硬岩石提供了条件土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 近代隧道近代隧道兴起于运河时代，从十七世纪，欧洲陆兴起于运河时代，从十七世纪，欧洲陆续修建了许多运河隧道。

其中法国的兰葵达克续修建了许多运河隧道其中法国的兰葵达克（languedoc）运河隧道，建于）运河隧道，建于16661681年，长年，长157m，它可能是最早用火药开凿的公用隧道它可能是最早用火药开凿的公用隧道 1830年前后，年前后，铁路成为新的运输手段铁路成为新的运输手段随着铁路随着铁路运输事业的发展，隧道也越来越多运输事业的发展，隧道也越来越多18951906年已年已出现了长出现了长19.73km穿越阿尔卑斯山的最大铁路隧道穿越阿尔卑斯山的最大铁路隧道目前最长的铁路隧道已达目前最长的铁路隧道已达53.85km 较为完善的较为完善的水底道路隧道建于水底道路隧道建于1927年年，位于纽约，位于纽约哈德逊河底（哈德逊河底（Holland隧道） 现在世界上的长大隧道（现在世界上的长大隧道（2km以上）和长大水底以上）和长大水底隧道（隧道（0.52.0km）将近百条将近百条土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程隧道开发技术发展概况隧道开发技术发展概况14世纪世纪 火药的发明用于隧道开挖火药的发明用于隧道开挖1818年年 布鲁塞尔发明盾构布鲁塞尔发明盾构1896年年 英国人英国人Greothead第一次应用压缩空气第一次应用压缩空气 和盾构修建水底隧道和盾构修建水底隧道1906年年 建成通车的贯穿阿尔卑斯山的新普伦隧道建成通车的贯穿阿尔卑斯山的新普伦隧道 最先开始应用凿岩机和硝化甘油炸药最先开始应用凿岩机和硝化甘油炸药土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 公元前1802160年，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，长190m。

古罗马时代(公元前后)，利用棚架支护和卷扬提升方法，开挖了数量较多的军用隧道和水工隧道，开挖方法是火烧开挖面，烧热后急速波冷水使岩石开裂 1.国际上 （1）古代10.2 国内外隧道发展概况国内外隧道发展概况10.2.1 10.2.1 历史发展历史发展历史发展历史发展土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道修建技术显著提高，其中比较有影响的是1898年建成了穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道第一次应用了TNT炸药（硝化甘油）和凿岩机2）现代 现代隧道开挖技术是在火药的发明和19世纪产业革命后出现的，尤其铁路的出现对隧道起到了很大的推动作用； 采用现代技术修建的第一座用蒸汽机车牵引的隧道是18261830年在英国利物浦至曼彻斯特的铁路线上，长1190m土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 山岭铁路隧道: 日本的大清水隧道 22.23Km， 交通(公路与铁路)隧道: 日本的青函隧道 53.85Km 英法海峡隧道 50.4Km 公路隧道: 挪威的Laerdal隧道 24.51Km （3）目前世界上最长的交通隧道 瑞士的圣哥达(st.GoHhard)隧道，全长16.3km。

土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 春秋时代左传就有“隧而相见”的记载 三国时期的“官度之战”，曹操掘地道 封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下 17世纪初宋应星所著天工开物是我国有关地下工程方面的最早书籍，它详细记载了竖井采煤法 最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今陕西省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永华九年 2.国内 （1）古代 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道(18871891，轨距1067mm，长261.4m)，位于台北基隆线上（2 2）近代）近代 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道 土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 已建成的最长铁路隧道：秦岭隧道 18.456km 在建的最长铁路隧道：乌鞘岭隧道 20.050km 已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道 18.4km (3)现代(截至2006年底止)土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 第三代清水隧道：1972年为了修建上越新干线高速铁路而建，长22.222Km；线路更平顺，位置更低。

1.国际上 隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉第一代清水隧道：1929.12，9.702Km，东口仍有展线； 第二代清水隧道：19631967，13.490 Km，东口展线消除，但坡度较陡；10.2.2 技术发展技术发展土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道工程 它们可望在本世纪实现其他日本南朝鲜拟建海底隧道西班牙摩洛哥的直布罗陀海峡隧道意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中土木工程概论土木工程概论 隧道工程隧道。