隧道工程教学实施方案

一、课程基本信息课程代码：06140357课程名称：隧道工程课程英文名称：TunnelEngineering课程所属单位：十建学院，交通教研室课程面向专业：交通工程、土木工程课程类型：选修课先修课程：建筑材料、材料力学、结构力学学分：1.5总学时：30（其中理论学时：30实验学时：0）二、任课教师、教室等情况任课教师：汗东讲师华屮科大武汉岩土所岩土工程专业答疑时间：课间、课后答疑（课后答疑电诂预约）教室：多媒体教室上课时间：任课班级课程名称课程类型上课时间学时数土木工程1203隧道工程专业选修第1~15周周二1-230土木工程1202交诵十津1201隧道工程专业选修第1~15周周三5-630三、教材教材：《隧道工程》（第3版），覃仁辉等，重庆大学出版社，规划教材（最新规范i参考书：1、王毅才，《隧道工程》第2版，人民交通出版社，2010.112、公路隧道施工技术规范（JTGF60—2009）,公路一局，2010.053、于书翰等，《隧道施工》，人民交通出版社，1999 4、公路隧道设计规范（」TGD70-2004）,重庆交通科研设计院等，人民交通出版社，2010.10课程性质与目的本课程是交通工程专鼎和土木工程专鼎的选修课。通过本课程的学＞」，学生必须掌握隧道的构造，了解常见的隧道施工方法,并掌握钻爆法的施工过程，理解和掌握新奥法的基本原理和施工工艺；全囬地了解隧道支护结构设计与计算的方法、原理、应用及发展；最后，使学生对本门学科从构造到设计再到施工有全血的掌握，能够独立地合理组织隧道施工，胜任技术管理工作。五、课程教学内容与要求授课题目第一讲绪论授课学时2教室设备与教具多媒体课型讲授（1）、录像（1）教学目的对隧道工程形成基本的概念教学重点与难点教学重点：隧道的基本概念隧道的分类参考资料教学内界提要（包拈：学时分配、板书等注意事项）一、隧道的基本概念及工程概述二、隧道的种类及其作用1.从隧道所处的地质条件来分为土质隧道和石质隧道。2.根据隧道的长度分类3.按国际隧道协会（ITA）定义的隧道的横断面积的大小分类4.从隧道所在的位置分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。5.从隧道埋深的深度分为浅埋隧道和深埋隧道。6.按照隧道的用途分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。三、隧道的发展历程（布置作业，让学生独立完成）（一）隧道工程的历史（二）建国以来隧道工程的发展和成就（三）国外隧道的发展情况四、录像（二滩水电站地下洞室、英法海底隧道） 学生课外学习引导根据考核方法布置任务 教师课p小结授课题目第二讲隧道的勘察授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学目的掌握确定隧道位置及洞口位置的原则及隧道平、纵、横断面的设计要求教学秉点与难点隧道定位及洞口位置的选择。参考资料教学内容提要（包括：学吋分配、板书等注意事项）第2章隧道的勘察2.1隧道勘察的几个阶段可行性勘察；初步勘察；详细勘察2.2隧道勘察的主要方法收集研究既有资料；调查与测绘2.3隧道勘察的主要手段挖探；简易钻探；钻探；地球物理勘探2.4地质勘察初步勘察；详细勘察2.5水文勘察地下水涌水调查；枯水调查2.6建筑环境评价对现有生态环境保护的项自；隧道工程周围环境现状的调查；预测环境影响；环境影响的评价；环境保护措施的探讨；环境评价报告学生课外学习引导跟踪课后任务完成情况 教师课p小结授课题目第三讲隧道总体设计授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授(2)、实验()教学R的掌握隧道如何选址及隧道的几何设计教学熏点与难点隧道选址；隧道的平面、纵断面、净空断面横断面设计；参考资料教学内界提要(包拈：学吋分配、板书等注意事项)第3章隧道总体设计3.1隧道选址3.1.1隧道方案与自然条件的关系(1)坡面正交型(2)坡面斜交型(3)坡面平行型(4)尾部进入型(5)深入谷地型3.1.2越岭隧道选址(1)越岭隧道平面位置的选择；(2)越岭隧道标高选择3.1.3傍山隧道选址3.1.4不良地质地段隧道位置的选择(1)滑坡、错落；(2)松散堆积层；(3)泥石流3.1.5隧道洞口位置选择3.2隧道的几何设计隧道的平面设计隧道纵断面设计；隧道净空断面横断面设计；隧道接线学生课外学习引导 教师课p小结授课题目第四讲隧道总体设计授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学目的衬砌内轮廓线的求法及断面几何尺寸的拟定道路隧道勘测设计文件的内容和组成教学東点与难点道路隧道衬砌内轮廓线的求法；衬砌断面几何尺寸的拟定参考资料教学内容提耍（似括：学时分配、板15等注意事项）第3章隧道总体设计3.3衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定衬砌断面；道路隧道衬砌内轮廓线的求法；衬砌断面几何尺寸的拟定3.4道路隧道勘测设计文件的内容和组成①隧道位置的选定情况和选定洞口的意见；②地形、地貌、植被情况以及地质、水文地质简况；③洞身、洞口的特殊问题，以及有关工程的处理措施和意见；④场地布置、便道引入、弃渣处理及利用的情况和意见；⑤辅助坑道和运营通风的选定和设置意见；⑥施工设计中的注意事项。学生课外学习引导 教师课后小结授课题目第五讲隧道结构构造授课学时2教室设备与教ft多媒体课型讲授(2)、实验()教学目的掌握隧道的主体结构构造，了解附属建筑物的设置；衬砌材料与构造、洞门结构、明洞、内饰及附属设施教学東点与难点隧道的主体结构构造参考资料教学内界提要(包拈：学时分配、板书等注意事项)第4章隧道结构构造4.1洞身紂砌衬砌结构的类型；支护结构4.2洞门洞门与洞口段；隧道洞门构造4.3明洞拱形明洞；棚式明洞；明洞基础；明洞填土4.4竖井、斜井4.5内装、顶棚及路面4.6隧道的防水与排水(1)截水措施(2)堵水措施(3)排水措施学生课外学习引导 教师课后小结授课题目第六讲隧道刚岩分级岩汛力授课宁时教室设备与教ft多媒体讲授（2）、实验（）教学目的了解围岩的地质特性、强度准则；掌握我国现行隧道围岩分类方法及应用，掌握围岩压力理论及围岩压力计算。教学秉点与难点I岩的各种工程性质，影响围岩稳定的因素、I岩压力的计算I岩的分类；参考资料教学内容提要（包括：学时分配、板书等注意事项）第5章隧道围岩分级与围岩压力5.1隧道围岩分级及其应用隧道围岩分级的因素指标及其选择；隧道围岩分级的方法；我国公路隧道围岩分级5.2围岩压力的确定围岩压力的概念；围岩压力的产生5.3影响围岩稳定性的因素地质因素的影响；施工因素的影响 料•课外学习引导教师课一5小结授课题目第七讲隧道结构计算授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学H的全面了解支护结构设计与计算方法、原理、应用及发展情况，掌握经验法即进行洞身衬砌设计的方法，了解结构力学方法对整体式衬砌进行结构计算的方法，了解岩体力学方法对锚喷支护进行预设计的过程；教学重点与难点教学重点：经验法即进行洞身衬砌设计的方法。教学难点：衬砌的计算原理。参考资料教学内容提要（包括：学时分配、板书等注意事项） 第6章隧道结构计算6.1概述隧道结构体系的计算模型6.2隧道衬砌上荷载类型及其组合6.3半衬砌的计算计算图式、基本结构及正则方程；单位变位及荷载变位的计算；拱脚位移计算；拱圈截面内力6.4曲墙式衬砌计算计算图式；主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力；最大抗力值的计算；在单位抗力作用下的内力；紂砌最终内力计算及校核计算结果的正确性6.5直墙式衬砌计算计算原理；边墙的计算6.6衬砌截面强度验算学牛.课外学习引导教师课后小结授课题鬥第八讲锚喷支护结构的没计与施丄授课学时2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学鬥的了解喷锚支护结构与传统支护结构的差异掌握锚杆支护结构、喷混凝土支护结构、锚喷支护的应用教学重点与难点锚喷联合支护的应用参考资料教学内容提要（包括：学吋分配、板书等注意事项） 第7章锚喷支护结构的设计与施工7.1概述7.2锚喷支护结构的受力与计算锚喷支护的设计与施工，大体可按以下五个步骤进行：①勘察隧道工程地质和水文倩况，分析围岩的稳定条件。②在围岩分类的基础上采用工程类比方法选择支护类型及设计参数，对锚喷支护结构进行受力分析和结构计算，并提出施工注意事项。③在支护结构施工中，密切注意地质情况的变化，及时修改设计参数，变更施工工序。④支护完成后，观察隧道的稳定状况，对其长期稳定性作出预测和评价。必要时，可对支护变形和应力进行量测，包括施工阶段的监测。⑤总结经验，改进设计与施工。掌握岩体变形、坍塌的规律之后，在怡当的时间，采用适当的方法进行支护。7.2.1喷锚支护结构与传统支护结构的差异7.2.2锚杆支护结构(1)锚杆的联结作用；(2)锚杆的组合作用；(3)锚杆支护的整体加固作用7.2.3喷混凝土支护结构(1)局部稳定原理；(2)整体稳定原理7.2.4锚喷联合支护的应用(1)锚喷联合支护修建隧道的基本概念(2)支护与围岩共同作用原理的力学概念(3)锚喷支护的结构计算和支护监控7.3锚喷支护施工原则(1)采取各种措施，确保围岩不出现有害松动(2)使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力(3)保证锚喷支护与围岩形成共同体(4)选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效(5)采取正确的施工方法(6)依据现场监测数据指导施工•:讽外学习引导教帅课后小结授课题目第九讲隧道通风授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授(2)、实验()教学目的隧道内的空气组成、通风的方法与设备教学重点与难点公路隧道运营通风中新风量的计算、通风方式的选择 参考资料教学内容提耍(包括：学时分配、板书等注意事项) 第8章隧道通风8.1概述8.2空气中有害物质的设计浓度CO设计浓度烟雾设计浓度其他有害物：（1）氮氧化物（2）丙烯醛（3）二氧化硫8.3需风量计算按稀释CO浓度计算新风量按稀释烟雾浓度计算需风量8.4通风方式及其选择自然通风关于空气气流的假定条件纵向式通风半横向式通风全横向式通风混合式通风通风方式选择通风机的选择学生课外学习引导教师课后小姑授课题目第十讲隧道照明授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学目的了解照明设计的原则，掌握隧道内亮度的调节与设计方法教学重点与难点照明设计参考资料教学内容提要（包括：学时分配、板书等注意事项） 第9章隧道照明9.1概述汽车司机在白天从明亮的环境接近、进入和通过隧道过程中，将产生种种视觉问题:①进入隧道前的视觉问题（白天）②进入隧道立即出现的视觉问题（白天）③隧道内部的视觉问题（白天、夜间）④隧道出口处的视觉问题9.2隧道照明基础光的度量司机的视觉影响视觉的主要因素9.3道路照明的质量路面平均壳度（Lav）9.3.2路面亮度均匀度眩光限制诱导性9.4隧道亮度曲线照明区段的划分亮度曲线的组成照明设计照i月器的特性照明器的分类照明器的选择与布置照度计算基本方法的特点及适用范7:牛深外学习引导教帅课G小结授课题n第十一讲隧道施工方法及艽菽木作业授课学时2教室设备1教具多媒体讲授（2）、实验（）教学鬥的教学秉点与难点新奧地利隧道施工法了解各种隧道施工方法，了解不良地质条件下隧道施工，掌握新奧地利隧道施工法 参考资料第10章隧道施工方法及其基本作业10.1概述隧道工程特点；隧道施工应遵循的基本精神和原则；隧道施工方法及其选择10.2新奧地利隧道施工法新奧法施工程序及基本原则全断面法；台阶法；分部开挖法；施工中可能发生的问题及其对策10.3传统的矿山法漏斗棚架法；上下导坑先拱后墙法10.4不良地质条件下隧道施工脂；胀土围岩；黄土；溶洞；坍方；松散地层；流沙；岩爆；高地温；瓦斯地层；10.5幵挖炮眼布置和周边眼的控制爆破；炮眼参数；电爆破网络；塑料导爆管非电起爆网络；装药及起爆；10.6隧道支撑及衬砌施工钢木支撑锚喷支护模筑混凝土紂砌出渣运输装渣运输学生课外学W引导教师课后小结授课题目第十二讲掘进机及盾构法施工授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学目的了解隧道掘进机施工方法及其应用，了解掘进机类型，掌握盾构法施工方法教学重点与难点盾构法施工方法参考资料 第12章掘进机及盾构法施工12.1概述国内外应用情况；施工特点12.2掘进机类型及构造掘进机类型掘进机构造12.3全断面掘进机施工方法破岩机理；衬砌施工12.4盾构的分类及构造盾构的分类；盾构的构造12.5盾构法施工方法盾构施工的流程；盾构幵挖方式；盾构推进；盾构衬砌施工学生课外学习引导教师课后小结授课题R第十三讲顶管法隧道施工授课学时2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学H的了解顶管法施工原理、工艺、仪器、设计方法，掌握顶管法施工方法教学東点与难点顶管法施工方法参考资料 教学内界提要（包括：学时分配、板书等注意事项）专题一：顶管法隧道施工一、概述顶管法简介顶管法的关键技术顶管法的工程地质勘察二、顶管工程设计顶管工作井设置顶管顶力估算顶管承压壁后靠土体的稳定验算三、常用顶管工具管四、中继环中继接力原理中继环构造中继环自动控制五、管道及其接口学生课外学AI引导教师课后小结授课题目第十网讲沉管法隧道施工授课学吋2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学H的了解沉管法隧道施工方法、沉管结构设计，掌握接缝管段处理与防水措施、沉管法隧道施工工艺教学重点与难点沉管法隧道施工方法，沉管法隧道防水措施 专题二：沉管法隧道施工一、概述水底隧道的施工方法：堤明挖法、矿山法、气压沉箱法、盾构法以及沉管法。世界上第一条沉管铁路隧道建于1910年，穿越美国Mchigan州和加拿大Chtario省之间的Detroit河；沉管法是十九世纪五十年代起普遍应用，如今共有100多座沉管隧道。二、沉管结构设计1.沉管结构所受的荷载2.浮力设计3.结构分析与配筋三、接缝管段处理与防水措施1.止水缝带2.管段外壁的防水措施3.钢売与钢板防水4.卷材防水5.涂料防水四、管段沉设与水下连接1.管段沉设2.水下连接五、管段接头六、沉管基础/、学生课外学习引导教师课后小结授课题目第十五讲地下工程施工环境影响与保护授课学时2教室设备与教具多媒体课型讲授（2）、实验（）教学目的了解地下工程施工对环境的影响，掌握地下工程施工中对环境保护方法 教学重点与难点基坑开挖工程的环境问题；地下水对环境的影响；盾构掘进对环境影响 专题三：地下工程施工环境影响与保护一、基坑幵挖工程的环境土工问题1.软土深、大基坑工程及其环境土工问题2.深基坑周围地表沉降分析3.深基坑幵挖引起临近地下管线的位移分析、地下水对环境的影响1.地下水位上升的情况2.地下水位下降的情况3.地下水位与地面沉降4.人工回灌与地面回弹5.控制地面沉降的措施三、盾构掘进对环境影响的理论与预测1.盾构掘进中的环境问题2.盾构掘进的扰动机理3.土体受盾构掘进拓动的特点4.盾构掘进对土体的影响范围5.盾构掘进对土体扰动的变形控制注：根据情况选择以下内容：大开挖/隧道施工监测/地下工程施工对环境的影响学生课外学习引导教师课耵小结 六、学期授课总体计划教材名称、作者、教材级别及出版单位《隧道工程》（第3版），覃仁辉等，重庆大学出版社，规划教材（最新规范X 教学Pd稃(授课内W起止章节)第1章~第12章教$参考资料1、王毅才，《隧道工程》第2版，人民交通出版社，2010.112、公路隧道施工技术规范(JTGF60—2009),公路一局，2010.053、于书翰等，《隧道施工》，人民交通出版社，19994、公路隧道设计规范(jTGD70-2004),重庆交通科研设计院等，人民交通出版社，2010.10本课程计划总时数30已授课吋数0本学期授课时数30本9期实际计划吋数本学期教学周数本学期周学时数本学期W划教学吋数预计假n缺课时数实际总时数讲授实验《上机)补课学时数课程没W大型作业时数I|其它(考察等)机动时间期末考核讨论I习题课测验土木工程1201-2,1203-4152300303000000000交通土建1201注：1、相同课程且学时相同的，可编写一本授课计划，如不同班次的进度不完全一致，以一个课堂为主编写授课计划，外对其它课堂的情况在备注栏屮注明。2、教学时数应填写教学所需的学时数，周学时要与学校课表保持一致：教学方式指讲授、实验、习题课、讨论、tl学指导、演示、录像示教、辅导答疑、上机实习、实地考察、参观等；课外作业桁作业类型，如习题、课程论文、调查报告、读报告等。3、课程类别：公共基础、专业基础、专业课、专业选修课、公共选修课；4、木《学期授课计划》一式二份，交院(系)一份，自衍存一份。 课时授课计划课程名称隧道工程周次课次教学内容（写明章、节扼要内界）教学时数教学方式课外作业备注11第1章绪论1.1隧道在交通事业中的地位和国内外隧道发展概况1.2隧道的分类及其作用2讲授/录像22第2章隧道的勘察2.1隧道勘察的几个阶段2.2隧道勘察的主要方法2.3隧道勘察的主要手段2.4地质勘察2.5水文勘察2.6建筑环境评价2讲授习题33第3章隧道总体设计3.1隧道选址3.2隧道的几何设计2讲授习题44第3章隧道总体设计3.3衬砌内轮廓线及几何尺寸拟定3.4道路隧道勘测设计文件的内容和组成2讲授习题55第4章隧道结构构造4.1洞身紂砌4.2洞门4.3明洞4.4竖井、斜井4.5内装、顶棚及路面4.6隧道的防水与排水2讲授习题66第5章隧道围岩分级与围岩压力5.1隧道围岩分级及其应用5.2围岩压力的确定5.3影响围岩稳定性的因素2讲授习题77第6章隧道结构计算6.1概述6.2隧道衬砌上荷载类型及其组合6.3半衬砌的计算6.4曲墙式衬砌计算6.5直墙式衬砌计算6.6衬砌截面强度验算2讲授习题 88第7章锚喷支护结构的设计与施工7.1概述7.2锚喷支护结构的受力与计算7.3锚喷支护施工原则2讲授习题99第8章隧道通风8.1概述8.2空气中有害物质的设计浓度8.3需风量计算8.4通风方式及其选择2讲授习题1010第9章隧道照明9.1概述9.2隧道照明基础9.3道路照明的质量9.4隧道亮度曲线9.5照明设计2讲授习题1111第10章隧道施工方法及其基本作业10.1概述10.2新奥地利隧道施工法10.3传统的矿山法10.4不良地质条件下隧道施工10.5开挖10.6隧道支撑及衬砌施工10.7出渣运输2讲授习题1212第12章掘进机及盾构法施工12.1概述12.2掘进机类型及构造12.3全断面掘进机施工方法12.4盾构的分类及构造12.5盾构法施工方法2讲授习题1313专题一：顶管法隧道施工2讲授1414专题二：沉管法隧道施工2讲授1515专题三：大幵挖/隧道施工监测/地下工程施工对环境的影响（根据情况选择）2讲授七、教学评价与要求教学形式：讲授为主，调动学生参与；课程考核办法： 大论文50%+作业30%+表现20%表现20%：签到情况、完成作业的认真程度作业30%：以5人为一■组完成主要是介绍一份与隧道工程有关的案例（可以是隧道工程有关的设计、施工、运行、监测，也可以是隧道相关的故事、投资案例、事故、一宗官司等的内容）。作业30%以组为单位进行评定，分成15%+15%。其中：15%为以组为单位提交案例电子板（Word）,要求内容详细，要有合理的编排，注明案例來源，不能与其它组取相同案例；15%为演示成绩，要求做20分钟的PPT，抽取组屮一位同学介绍案例（抽签）。