隧道工程理论与实践·设计(第1部分概述)

《隧道工程理论与实践·设计部份》第1部分隧道工程设计要点概述SOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITY西南交通大学 一、对隧道工程设计的基本认识隧道设计与其他工程设计有着截然不同的性质，其设计方法、设计思路、设计程序都有其自身的特点。因此，了解和认识隧道工程的设计特点是极为重要的。主要表现有下列几点：《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 1．工程环境的特殊性隧道工程所处的环境条件与地面工程是全然不同的。受力条件（不明确性）约束条件（结构约束变形）设计施工方法(相互依赖）地质环境科学地认识地质环境对地下结构体系的影响是正确地进行结构设计和施工的前提《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 2．结构体系及其形成结构体系是由周围地质体和各种支护结构构成的,即：洞室结构体系=周围地质体+支护结构形成则是通过施工过程或是一定的力学过程来实现的。这个过程大体上可作如下表达：开挖支护时间原始围岩毛洞支护体系稳定洞室与之相适应的力学过程如下所示：《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述隧道设计的基本思路 3．经验、实践与与设计隧道工程是一个经验性极强的学科,长期以来都是凭经验设计施工的。这些大量的、丰富的经验中有许多都是符合科学的,有一定的理论基础。因此把这些行之有效的经验提高到理论上来认识和理解,是隧道设计的一个重要任务,它也是隧道设计的实践基础。《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述4．荷载·结构·材料的不可分割性隧道工程象地面工程一样也是一个结构体系地面结构及基础构成的，承受着风荷载、压力……等外载；而地下结构；则是围岩和支护结构组成的结构体系；荷载主要来自围岩，而这种结构体系的主要材料是由绝大部分的围岩构成的。混凝土及其他支护材料只占很小部分。 围岩既是承载结构的一个重要组成部分，也是构成承载结构的基本的建筑材料，既承受一定荷载的结构体，又是造成荷载的主要来源，这种三位（荷载、材料、承载单元）一体的特征与地面工程是完全不同的。研究三者的内在联系是异常重要的。隧道的设计和计算的对象应该是围岩。过去我们并没有充分地认识到围岩的这些作用。而把重点放在衬砌结构的设计和计算上，显然是不合适的。围岩既然是主要承载单元,在设计中，就必须树立充分发挥围岩承载作用，即最大限度地利用周边围岩的支护功能的基本观点。从这一点出发，修筑一个长期稳定的洞室结构中，虽然开挖和支护都是重要的，但搞好开挖作业，提高开挖作业质量远较支护作业重要。《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 《隧道工程理论与实践》5．设计、施工的一体化在隧道工程中，设计与施工是密不可分的，特别是要建立“施工中设计”的基本观点，研究和建立施工中设计的基本原则、方法和模式，实现设计施工的一体化体制。第1部分隧道设计要点概述 二、隧道设计的现状和存在的问题1．地质调查不到位，预设计有较大盲目性，施工阶段的地质工作差，造成施工大幅度地变更设计的现象；2．隧道设计的标准化程度；3．结构设计“重衬砌，轻初支或超前支护”观念，没有根本改变；4．软弱破碎围岩的设计方法不完善，如稳定掌子面的设计方法等5．防排水设计始终是薄弱环节；6．环境意识薄弱，缺乏对周边环境和结构物影响的有效的评估7．设计、施工分离的体制，制约了隧道施工技术的发展，不能充分发挥采用新技术、新方法、新工艺、新材料的积极性；8．没有真正地实现动态设计的内涵，必需建立设计－施工检验－地质预测－量测反馈－修正设计的一体化的设计施工管理系统《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 三、隧道设计的基本理念隧道设计的四大理念“围岩是主题”、“支护是手段”、“实践是基础”、“解析是验证”。围岩是主题：设计一切考虑都要围绕“围岩”这个“主题”如在坚硬围岩中，采用少损伤遗留围岩的方法，在软弱破碎围岩中采用各种手段增强围岩的自支护能力的方法。支护是手段：隧道结构的设计，是对支护结构的设计。包括围岩自身、初期支护、超前支护、衬砌等，都是辅助围岩的手段，有提高围岩强度的，有防止围岩掉块、风化的，有减少围岩松弛的，有提高结构安全度的等。。《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述 实践是基础：到目前为止，隧道的预设计仍然是以“经验设计”或“类比设计”为基础的。实践不断地丰富了经验设计和类比设计的内容和方法。解析是验证：解析方法在某些条件下是重要而不可缺少的。特别是在分析趋势和定性评价方面有独到之处。在通常的设计中，它只能起着验证的作用。《隧道工程理论与实践》第1部分隧道设计要点概述