当前位置:首页 >> 建筑/土木 >>

铁路隧道结构设计理论与方法存在的问题


果 见 表1
,

.

据 贺 清录 来信 反映 以 前该 所如 果 作 位 移
,

:

过 位 移 反 分 析 的 人 也 能很 快 掌握 他 认 为 短 的时 间 内
,

,

.

: “

>
在这 样
,

反 分 析 需 要 投 入 专 门 人 才 搞 专项 研 究 费 用 自然

,

得 出9

个 断 面 的位移 反 分 析 结 果 这 是

较高



BM P

0 9 程 序 进行 位 移 反 分 析 速 度 快 从 未 做
丧1 桩号
(m )
0+ 6 62

,

一个 奇迹





宜 尔 江 隧 洞 各 断 面位 移反分 析 成果表
实 测 水平 收敛 值 ( m m )
4


断面 编号
0 0 0 0 0

埋深
(m )

实 测推 算 拱 顶 ) 下 沉值 (

侧 压系 数

0 0
0
,

~

等效 弹 性 模 t E ( M P 妞)
1 09 6
沙 ,几 0 月 0‘ 勺 甘 O 月一 ? ,. 0 .J 1 ? 月 .了宁 了 任‘

上1 下l 下2

2 6 7 0 4 “ 8 3 6 * 4 0 1

10

2 29 1 34
4




73 87
48

1+ 0 50 1

3 39 5 24
14
. 。





.

b通 4勺 0

+

0 90

95

.

? 了 ‘ ,J 叮 啥 改 乙

.

下3 下4
上2

1 + 190

37

2 28
4


.

1

,

86

1 + 2 05
1

11 15
16 23




99

认 82

1 1
1

十2 85

5 84
3 1




0 0
0 0

.

94

上1 下1 下2

l + 2 95
1 + 84 5

10 44
0
0




78
32

.

94
45 43
4 42 3

78 72





1

1+ 8 51



1 48





4


,


,
、 、

典 型 类 比分 析法 的 中 国 传 统文 化探 源 以 及 中西 文 化
互 补上 也作 了 一 些探 讨
4 全 〔〕 文 刊 出 B M P 8 4


典 型 类 比 分 析 法 B M P 程 序 系 统 在 隧 道 工程 专
业 领 域 与 常规 方 法 相 比 具 有 高 效 优质 低耗 的 特
j a 点 是 一 种 新的 专 家 咨 询 系统 [
,


从 完 全 彻 底地 为 中国 隧

,
,





道 工 程 提高 技 术 水平 服 务 的 研 究 目 的 出发 继 文 献
A



隧道 围 岩稳 定 性
1 996


源程 序 之后 该书将全文刊

.

分 析 超 前 预 报 智 能系统 的 研 究 在 1 9 9 4 年 5 月通过
总 参 谋 部 兵 种 部 组 织 的 技 术 鉴定
, ,



,

出B M P

,

90

1 源 程 序 与使 用 说 明 [

该 程 序 实 用性 较

年 3 月 总参
,


1991

年 作 者所 在 单 位 曾售 出 执行 程 序软 盘3 套 4
,

谋 部批准 授予 军 队级 科技 进 步 一 等 奖 但是 从 人工
智 能 看来 它 只 是 多 少 有 一 点智 能 行 为 的 简单 系统
,
。 。

( 4 。。 元 / 套 ) 并

曾以 技 术援 助 形 式 向 某 单位 转让 源
元/ 份 )


3 程 序使 用 权 (
,

00

BM P

0 9 源 程 序的 公 开 发
,

它 只 是 隧道 工 程 师 的 一 个 助 手 和 工 具 不能 代 替 用

表 将 为 在 隧道 工 程 的 更 普 遍 的 应 用 和 检 验 提 供 技 术条 件


户作 判 断 和 决 策 它 是 一 个 开 放 的系 统 随着 隧道 工
程 原位 测试 资 料 的 积 累 理 论 分 析 方 法 的 进步 新奥
, ,

本 项研 究 之初 曾得 到 王 建 宇 王 桐 封 先 生在 思
路 方法 上 的 指 数 研 究 中 先后 得 到 张 弥 孙 钧 周 思 孟 孙 广 忠 等先 生 的 指教 以 及 王 保存 邢 念 信 林 选


,



法 工程经 验 的丰 富 它 将 汲 取一 切 可用 的成 果 逐步

,

,

;





有 所发 展 和 提 高



,





作 为 本文 的 补 充 和 发 展 本 文 第 一 作 者 及 其合 作 者 1 9 9 7 年 年 底 前 将 出 版 一 本 专 著 《 道 支护 设 计 隧
新论

,

4 1 青 涂 克 强 等 先 生 的 帮助 ( 详 见 文 献 【 〕 〔1 〕 后记 )





,

在 此 表示 感 谢
1



— 绍B M 8 4
P

典 型 类 比 分析 法 应 用 和理 论 》
A 和 B M P g 。 程 序研 制
,

.



该 书除介
钱 学森 高集 清
,
、 、

参 考 文放
, 于 萦 元 成 法 为 l ”0 ,

中的 技 术 问 题 与应

用 方 法 外 在 工 程 应 用 方 面 还 将 介 绍 隧 道 位 移反 分

,

的 复 杂 巨 系统 及 其 方 法论 自然 杂 志 , 1 3 ( 1 )
2
1

一 个 科 学 断 摘 城— 开 放
:

1 一 10

析 置 信 概 率 区 间估 计 洞 群 围 岩 变 形 与 破 坏 特性 概 略 分 析 预 测 研 究 的 阶 段 性 成 果 施 工 中 即 时判 别 围 岩 稳定 性 的 变形 速 率 比值 判 别 法

” ,
,

,

8 9

5 随 过 及地 下 工 程
.

.

技 米 发 展超 势及 展 望 中 国

.

土 木 工程 学会 8 一 1 0
3



2
.

一2 3

以及 几 个 典型
, ,

来 勒 (L

.

M o ll e
.

r

)

,

1 9 82

工 程 地 质 学和 宕 石 学 在随 道 抽 进
.

工程 的 原 位 测 试 资料 等 内 容 在 理 论 研 究 方 面 将 应 用开 放 的复 杂 巨 系 统 理 论 与 综 合 集 成 法 阐 明典 型

;

中的 作 用 见 国 外 工 程地质 研 究 北 京 地质 出 版社 2 4
一 253

:

:

.

2

类 比分 析 法 的 本 质 并 且 从 系 统 科 学 工 程 地 质 力
学 数 学 方 法 人 工 智 能 军事 科学 形 象 思 维 等 不同 学 科与 岩 石 力 学 的 结合 上 提 出 作 者 的 一些 看 法 对
,


,









注 本 书 由 科学 出版 社 在1 9 , 7 年 年 底 前 出 版 全 书 约 4 万 字 5 大 3 开 精 装 估 价 4 元 科 学 出 版社 已 开 始 预 订 可 与 本 书 贵 任 编 2 6 : 6 辑 吴 寅 泰 联 系 ( 邮 编 10 7 0 地 址 北 京 市 东 城 区 东 黄 城 很 北 街 1 1
, ,


.

,

,

,

,

:

,

号 科 学 出版 社 总 编 室 电 话

,

:

4 ( 0 1 0 ) ‘ 0 一 9 94 ) 2



由于 每 一种 计 算 方法 均有 一 些 假 定 和 种种 限制 条 件 使得 它 们 的使 用 范 围 各 不 相同
,

来考 虑 的 在 荷载 反 力 模 型 和收 敛 约 束 模 型 尸 主 要



.

,



因 此 若 采用

,

检算对 象是 衬 砌 支 护 系 统 在连 续 体 模型 巾 斌 耸 的
对 象 主 要 岩 体本 身 这 种连 续 体模 型 在 弧 袭 闹岩 是





·

某 种 单 一 的 计 算 模 式 便不 足 以全 面 真 实地 反 映隧
道 与地 下 结构 在 形 式 上 的 多 样 化 以 及 它与 周 围地
层 或岩 体 相 互 制 约 而 呈现 的 受 力 复杂性
,


,

,

支 护共 同 作 用 的 同 时 目前 国 内外 尚 无 与之 相 派
, ,

,



采 用多 种

应 的安 全 度 评价 标 准 缺 乏 明 确 的 定 量 设 计 依据 以 及 围 岩 稳 定 性 判 据 以 致 在 进 行 洞 室 的 有 限 元计 算

计 算 模式 将 计算 结 果 相 互对 比分析 可 避免 过 分依
赖 某 一种 计算 模 式 造 成 的 风 险
,


,

得 到 支护 应 力 及 围 岩 塑 性 区 范 围 后 无 法 判 定 设 计
的 支护 强 度 是 否 合 理
,


,

理论 的 基 础 是 实 践 力 学 计算 模 式 能 否 指 导 工
程 实 践 的 一 个 根 本 前提 在 于 能 否 适 合并反 映 隧道 工 程 的 基本 特 点
. 2 1


近年 来 追 求 高精度 能 考 虑
,

,



多 种 因素 的 有 限 元 电 算 已 成 为 各 设 计 和 研 究部 门

的 时 尚 许 多 大 型 重 要 工 程 都 用 了不只 一 种 有 限元

荷 载反力 模 型

程序进 行 电算
, ,



本 来 采 用 有 限 元 等方 法是 一 种 更 精
,

荷载 反力 模型 是 我国 隧道 设计 规范 中推 荐采 用
的 一种 方 法 在 计算 中 认 为 围 岩 压 力 的来 源 是 坍 塌
,

确 的 定量 分 析 方 法 但其 计 算 结 果 多 数 都 没 有 用到
工 程 实 践 上 只 能 为 设计 人 员 和 方 案 决 策 者 提 供 一

岩 块 的重 量
,



采 用 这种 设 计计 算 模 型 计 算 方法 简
,


,

个定 性 的 参 考 往 往 求 得 的 只 是 一 种 心 理 上 的 安 全
感 面 对研 究 部 门 提 供 的 科 研 成 果 和 现 行 设 计规 范
之 间 的 差异 工 程 设 计 人 员 感 到 盲然 而不 知 所从
, ,


,

单 工 作 量 小 具有 明 确 的 安全 系 数评 价 方 法 ( 姑 且
不 论 这种 安 全 系 数是 否 真 正 代 表 了 结构 的 安 全 度 )
,

,

结 构 设 计 人 员 采 用 这种 方 法设 计 计 算 时 依 据规 范 而 行 比较 有 信 心 与 把 握
, ,


为 了 将 连 续体 模 型 得 出 的 计 算结 果 能 够 为工 程

我 国 铁 路 隧道 结 构 设计
,

设 计 人 员 所用 有 人 提 出 了 用 相 应 的 数 值 积 分 理 论
将连 续 体模型 求得 的有 限 元 高斯 积分 点上 的应 力 转 换为 结构 截 面 内力 的 计 算 方 法 反 推 出 衬 砌 支 护 结 构的 弯矩 轴 力 剪力 等 内力值 以 利 于 工 恨 设 计 人
员 照 章 办 事 ” 这 似 乎 又 回 到 了荷 载结 构 模 式 或 者

.

中 大 量 采 用 的 隧道 衬砌 标准 图 就是 基于 这种 力 学

计算 理 论 而 编 制 的 它 构 成 了 我 国 铁 路 隧道 结构设 计 的基 础
. 2 2


,

,





,

收 敛 约 束模 型
收 敛 约 束 模 型 在 国际 隧 道 界 也 占有 一 席 之 地
, ,

,

说连 续体 模式 并 未 真 正 摆 脱荷 载 结 构模 式 衬 砌 结 构 又 成 了 主要 的 承 载 结 构 而 对 于 岩 体 结 构 的 状 态 无 法评 价
,


,

收 敛 约 束 模型 认 为 围 岩 压 力 和 支护 抗 力 是 在围 岩 和

,

支护 系 统 共 同变形 中形 成 的 它主 要 关 心 的是 支护
抗 力 作 用 下 的 地 层 状 态 而 不 是 荷 载作 用 下 的 支 护
结 构 状 态 从 而 体 现 了 新 奥 法 的 岩 石 支 承 作用 的 思 想 但 在 具体 应 用时 存 在 很 多 问题 难 以 解 决 首先
目前 仍无 法正 确 地 确 定 地 层 和 支护 的 响 应 曲线 ( 特


,

喷 锚 支护 作 为现 行 隧 道 设 计 中常 用 的 重 要 支 护
手 段 其 支 护 效 果 的 有 效 性 是 众所 周 知 的 可 以 说
,


,

,

,

,



由 于 喷锚 支护 在 隧道 工程 中 的推 广 应 用 促 进 了 隧
道 设 计 与施 工 技 术 的 根 本 性变 革 但 是 理 论 上对 它 的 研究 还 不 能 真 正解 释 它 们 为 何 有 如 此 巨 大 的 作
用 ? 按 通 常 的 支 护 抗 力 法 考 虑 喷锚 支 护 对 围 岩 提 供
, , ,

征 曲线 ) 从 而 使 得 该 方 法 仍 停 留 在 定 性 的 描 述 阶

,


. 2



要 使 它 作 为隧道 支 护 定 量 分 析 与设 计 的 实 用 方


法 还 有 许 多理 论上 的 难题 需要 解 决
3

,

的 支 护 抗 力 是 非 常有 限 的 基 于 弹 塑 性 理 论 采 用 连 续 体模 型 有 限 元 法 计算 的 围 岩 塑 性 区 半 径 和 位 移
,

,

连续 体 模 型
七 十 年 代 中 期 以 来 随 着 电子 计算 机 的 广 泛 应
,
、 、

并 没 有 因 喷锚 支 护 的 施 作 而 使计 算 结果有 明显的 改 善 计 算结果 与 实 际 效 果 的 明 显 背离 足 以 使 我 们对
这 种 结 构 设 计计 算 模 型 中对 喷 锚 结构 的 简化 处 理 的


用 特别 是 有 限元 边 界 元 杂交 元等 方 法 的 推 广 为 连 续 体 模 型 在 隧道 中 的 应 用 创 造 了条件



,

,

,

喷锚 支护
, ,

这 类 以 主 动 加 固 岩 体 为 机 制 的 支 护 型 式 以及 以


合理 性产 生 怀疑 这 也 许是 计 算 结果 目前 仅 能作 定
性 参考 的 根 源 所在 吧


,

这 种新 型 支 护 技 术 为 背景 的 新 奥 法 的 应 用 使连 续

体 模型 得 以 发 展 在 这种 模 型 中 围 岩和 支 护 系 统不
再 作 为相 互 作用 的 两 个 方 面 而 是 作 为 一 个 联 合 系
统 加 以 考 虑 计 算 的 目的 在 于 分 析 由 于 开 挖 引 起 的 地 应 力 重 分 布 和 由此 产 生 的 变 形 和 围 岩 稳 定 性 问
, ,



,

笔 者也 曾品 尝 过 隧道结 构计 算分析 的枯燥 和 计

算结 果 出 来后 的暗 喜 但 这 喜 悦 之情 在 瞬 间被 击 得
粉碎 因 为在 许多 情况下 这 些 辛 苦得来 的 计算结 果 常被 束 之 高 阁


,

,

,

题 支 护 手 段 是 作 为 连 续 体模 型 的 一 种 边 界 条 件


,



理 论 研究 的 滞 后 困 扰 着 新技 术 的 推 广 应 用 但
·

,

9

·

是 不 能 因此 而 否 定 理论 工 作 者在 这 方 面 的 诸 多 努
力 他 们把 有 限 元 边 界 元 离 散 元 杂 交 元 基 至 神 经 元 网 络 等 计 算 方法 引人 隧道 工程 在 隧道 工程 结
, ,


,

局 部 有 限 的 经 验 进 行类 比 同 时 标 准 图 的设 计 对 具

,





,

体 工程 的 适 应性 也 绝非 尽 善 尽美 由此 设 计 出 来 的
隧 道工 程 设 计 文 件 不知 如 何 才 能 做 到 精 益 求 精
,

,





,

构 计算 中考 虑 了 弹 塑 粘 以 及 反 映 岩 体 不 可 逆 剪 胀 应 变 软化 各 向异 性等 种种 不 同情况
“ ”
,
,








其 经 济合 理 的 评 定标 准也 只 能 人 为 而 已










这些 目前

3

采 用 喷 锚 构筑 法 复 合 式 衬砌 还 是 传 统 的模 筑 混

看 来 还 只 能 算 是 学 院 式 的 研 究结 果 其 深 奥的理

凝 土 衬砌

论和 目前 仅 可 作 定 性 参考 的 计 算 结 果 也 许 在将来

新奥 法 的 创 立 给隧道 工程 实践 的 科 学性 和 技术
经 济 的 合 理 性 带来 了 根 本 性 变 革 它是 一 种 应 用 现
,

会 逐 渐发现 它们 的 利 用 价值 这也 意 味着 今后在 这
方 面 的努力 绝 不 可 能 一 磋 而 就


,

,

代岩石 力学 理 论的 隧道工程 的基 本原 理
,



随着 技术
, ,

隧道 工程 的实 践早 已 走在 了 理 论 的 前 面 隧道
力 学 发展 长 期 落后 于 工程 实践 的 现 状 必 须 改 变 这 不 仅 因 为 隧 道 工程 的 实 践迫 切 需要力 学 分析 予 以指 导 帮助 而 且 国 外 隧 道 工 程 建 设的 经 验 已经 证明 随 着 现 代化 建设 的发 展 隧道 建设 的高 潮 必 将 到 来 做
好 技术准 备是 当代 隧道 工程 师 和 隧道 力学 专 家 的 责
, , , ,

和 岩 石 力学 理 论的 发 展 新 奥法 原 理 也 在 不 断 发 展


,

,

但如 果 说 把将 来 所 有 的 新 发 展 都归 于 新 奥 法 未免
有 点牵 强 附 会 事实 上 自从 新 奥 法创立 以 来 人们 对 新 奥法 原理 存 在着不 同的 理 解 和 认识
, , 。 ,

由 于 奥地 利

隧 道 同行 对隧 道 工 程 的 巨 大 贡 献 现 在 把 一 些 新 发 展 都算 在 新 奥 法 的名 下 反 映 了 国 际 隧 道 界 对 他 们
的 赞 誉 另 一 方 面 也 是 出于 推 广 新 技术 的需 要 随






可聊 以 自慰 的是我 国 目前 在 隧 道 理论研 究 深 度
,

,



方 面 并 不 逊 色 于 国 际 水平 但 从设 计 总 体 来看 仍
然 处 于 以 经 验 类 比 为 主 的 阶段 这 两 者 如 何才 能 衔
,

,

,

着 隧道力 学 理 论和 隧 道工 程 技 术 的 发 展 新 奥法 已
经 成 为 一 个发 展 了 的 先 进 的 隧 道 工 程 原 理 的 代 名 词


,

接 好 提 高 理 论指 导 作用 的 比重 值得 深 思
2 4
.

,



尽 管如 此 新 奥 法 也 并非 是 万能 的 我 国 某 些隧
, ,

,

,

工程 类 比 法

道 工 程 施 工 工 艺并 没 有 从 传 统 概 念 脱 离 出 来 甚 至


隧道 界 的 教授 专家 特别 是有 经验的 高 级 工程

,

于 在 已 经 失稳 坍 方 的 情 况 下 还 在 宜 称 用 新 奥法 施

师 不 免 发 出这 样 的 感 概 隧道 工程 与 其说是 一 门科 学 倒不 如 说 是 一 种 艺术 ( 自然 它是 一 种基 于 科 学基
础 上 的经 验 艺术 ) 对 于 缺 乏 艺术 天 赋 而 又 受 过 良 好 教 育 的 学子 们 甚 至 会 怀 疑 他 们 在 学 校 学 得 的 知
,


,

:

工 等等 似乎 如 此 标榜 就 会 取 得 众人 的 赏识 我 国 的

,



,

隧 道 设 计 与 施 工 按 照 新 奥 法 的 要 求 差 距还 很大
,

,

,

,





把一 切 都 归 结 于 新 奥 法 这 种 名 词 的 滥 用 是不 利 于 技 术交 流 的
,


目前新奥 法 概 念上 还 存 在 着 很 多不 确
,

识 的 有 用 性 一时 难 以在 实 际 工程 中施 展 拳脚 难道

,

,

定 的因 素 缺乏 与其 基本 原 理 相适 应 的 支 护设 计 理
论和 围岩 稳定性 判 据 其理 论 体 系缺 乏 确 定 的 定 量

多 年 的 修练 就是 为 了 得 到 一 个 类 比 的 决 窍
的 设 计 领 域 仍 占据 主导 地位
4 1
.













?

工程 类 比法在 我 国甚 至 于 世界 隧道 及 地下 工程


依据 由于 新 奥 法 概 念 上 存 在 着 许 多 难 以 界 定 的 向

,

我 国 已 成 功 修建 的长
.

题 我 国在 推 广应 用 新 奥法时 非 常审 慎地 将其称 之
( ’ 铁路 隧 道 喷 锚 构 筑 法 技 术规 则 》 为 喷锚 构筑 法 , 《
T BJ 1 8 一 9 2 ) 0
,

,

,

9 2

5 km

的 大 瑶 山 隧道 以 及 目前 正 在设 计 及 修
6 4 k m ) 其跨
,
,

,



8 建 的 我 国 最 长 的 秦 岭特 长 隧道 ( 长 1

因 为它 强 调 了 喷 锚 支 护 和 监 控 量 测
,


世 纪 的宏 伟 自不 必 说 但 在 结 构设 计 中 都 毫不 例 外
地 以 工程 类 比法 为主
,


这两 个 明 显 区 别 于 传 统 方 法 的手 段 事 实 上 这 也是 现 行 判 定 某工 程 是 否 按新 奥 法 设计 施 工 的标 准
,

当然 辅以 力 学 计算也 是 必 须


的 同 时 力 学 计算 方 法 也 绝 不 可 能 排 斥 建 立 在工 程

但 是 从 我 国 近 年来 修建 的 众多 铁 路 隧 道 工程 来

类 比基 础 上 的 经 验 设计 方 法 另外 主要根 据 经 验 总
) ’ 结 而 创 立 的新 奥法 ( 在 我 国称 之为 喷锚构筑 法 , 在


,

看 传 统 的 模筑 衬砌 法 的 施 工 支 护 也 采 用 了 与 喷锚 构筑 法 类 似 的 喷 锚 网 支护 体 系 只 是 设 计 者 在 心 理
上 把喷 锚 支 护 当 做 了 取代 传 统支 架 作 为 确 保 施 工 安
,

预 设 计 阶段 支 护 参 数 仍 需 采 用 工 程 类 比 的 经 验方

,

法来 确定 即 便是 依 据 监 控 量 测 资 料 来 进 行 施 工 方 法 和 支 护 参 数 的设 计 变更 经 验 仍起 决 定作 用
,
, 。

,

全 的 一 种 临 时 支护 措 施 而 模 筑 混 凝 土 衬 砌 的 厚 度 依然如 故 这不 能 不 说 是一 种 巨 大 的工 程 浪 费 ! 即 便
,

,

工 程 类 比 的经 验设 计方 法的 关键 在 于 建 立 正 确 的 围岩分类 体 系 以及 既 有 工程 资料 的积累 和 整 理
, ,


如此 诸 多 措施 用 尽 之后 隧道 衬 砌结 构到 底获得 了
多 大 的 安 全 储 备 这 在 设 计者 心 中仍 然 是 个解 不 开
的 谜 团 技 术 上 的 进步 反而 推动 了工 程 造 价的 节 节


,

,

,

现 行 围 岩 分 类本 身 带 有很 大 的 人 为 因 素 仍是 一 个

,

定性 为 主 的 分类 而 工 程 类 比也 只 是 各 单 位仅依 据
,

攀 升 真 令 隧道 界的 科 技工 作 者 为 此而 汗颜 ! 尽 管 工

,

10

·

程 造价 上 升 的 因 素是 多 方 面 的 但 隧道 设 计 工 作 者
的 人 为 因 素是 不 可 磨 灭 的 另 外 某些 施 工 单 位 恰恰


,

成果 又在 另 外 一 个单 位立 项 研 究 这 种 重 复 性 的科 研往 往 并 没 有利 用 外 单位 已 经 取 得 的 成 果 再 次得
出 的 结果 也 并不见 得 高 明
,


,

,

,

,

十 分 精 明 地利 用 了 这一 点 进 行 技 术 上经 济合 理
的 偷 工减 料
,







因 此 我 们应 大 力 提 倡 在





,

设 计 单位 在 设 计 时 似 乎 已 经 考 虑 了

,

,

科 技 领 域 要百 家 争鸣 科 学 技术 上 的 垄 断 和 学霸 主
义 作 风不 利 于 科 技 事业 的 健康 发 展
,

在 现 行 条 件 下 施 工 单 位 可 能 会 偷 工减 料 粗 制 滥
造 工 程 质量 难 以 保 证
“ ” ”
,



这似 乎 在 设 计 时 已 经 为施
,

我 国 的 铁 路 隧 道 衬砌 结 构 的 设 计 基 于 传 统 的

,

工 单 位 的 偷 工减料 创 造 了条 件 因为 在 一 定 程 度
上 的 偷 工减 料 是 有 安 全 保 障 的 至 少 在 目前条 件 下 隧道 模 筑 衬 砌 的 厚 度 减 至 喷 锚 构 筑法 相 应 的 二
,



模 筑衬 砌 法 修建 的 隧道 仍 占多 数 原 因是 多 方 面 的
、 、

.



,

,

施工 经 验业 已 证 明喷 锚构 筑 法 是 安全 造 价低 速 度

快 的施 工 方 法 应 大力 推广 传 统 的模 筑衬 砌法 最终 将被 喷锚构 筑法 取 代
4


,

,

次衬 砌 厚度 是 不 会 出 现 问题 的
,



基 于 喷 锚构 筑 法 的 二 次 衬砌 作为 保 障安 全 储备
的必要 手 段 比 之 传 统 意 义 上 的模 筑 衬 砌 厚 度有 所

隧 道 洞门 结构 设 计

隧道 洞 门是 连 接 隧道 和 路 堑 的 建 筑 物 主 要 是

,

减 薄 从 而 可 以说 在 造 价上 会 相 对 有所 降低
,

,



支挡 山体 稳 定 边 仰 坡 并 将 坡 面 汇 水 引 离 隧 道 减
免 洞 口 塌 方 堵塞 确 保 洞


,

,

,

由于 传 统 的模 筑 衬砌 法 和 喷 锚 构筑 法 均 普 遍采
用 了 喷 锚 支 护技 术 这 似 乎 判 定某 工 程 是 否 按新 奥

,

口 施 工 安 全 和 隧道 正 常 使
,

用 洞 门是 整 个 隧道工 程 不 可 缺 少 的 重要 组成 部 分

法 或 喷 锚构 筑法 设 计 施工 的 标准 仅剩下 工程是 否 实 施 监 控 量测 来界 定 了

,

它 与 洞 身 一 样 都是 主 体 工程
,







但 事 实 上 即使是 明确按 照
,


隧道 洞 门主 要 承 受 洞 口 路 堑边 仰 坡 处 的 地层 土
主 动侧 压 力 它 的 作 用 和 受 力 情 况 与 一般 挡 土 墙 相
近 在 结构 设 计 中 现 行 规范 推 荐 采 用 计 算 挡 土 墙 的
,

喷 锚构 筑 法进 行 设 计 的 隧道 工程 具 体 到施 工 单 位 施 工 时 很 少 有 严 格 按 照 监控 量 测 正 确 反 馈 设计 指
导施 工 的 原 因是多 方 面 的 尽 管 通过监 控量 测 反 馈


,

办 法 来 计 算 洞 门 这种 设 计 计算 方 法 简 明扼 要 据

,

,

,

动 态 设 计与 施 工来 适 应 随时 可 能 发 生 的地 质条 件 的

此 编 写 了多 套隧道 洞 门标 准 设 计 图




变化 从 理论 上 讲是 一 种进 步 但 在我 国 隧道工 程 具 体 施 工 时 仍 无法 很 好 地执行 量 测 结果 反 馈 方 法 的
缺 乏 给 支 护选 择 带 来 了 困 难 当量 测 结 果 表 明初 期
, ,


,

,

实 际上 隧道 洞 门是 由 衬 砌 端 墙及 翼 墙 组 成 的
立 体 空 间 结 构 端 墙 前 面 一 般 有 翼墙 支 撑 后 与隧 道
,

,

衬砌 相 连 在承受 主 动 土 压 力 时 比 一 般 挡 土 墙 的稳 定性 要 好些 其受 力状 态 为 空 间力 学 体系 特别 是 在
斜 交 洞 口 衬 砌地段 空 间结构 力 学 效应 更加 显 著 理
应 按 空 间 结 构 计算 但若 如此 隧 道 洞 门结 构 的 静力


,

,

支 护 后 围 岩 已 趋 于 稳 定时 究竟是 否 需要 二 次衬 砌
,

,

,

,

,

或者 还 需 要 多强 的 二 次 衬砌 方能 获得 足 够 的安 全度
和 经 济 性 仍 是 不 确定 的 特 别 是 在 需要 减 少原 设 计
的 开挖 和 支 护 量 时 来 自各 方 的 障 碍 极 为明 显 综 合
, ,

,

,

,

,

计算将 比较 复杂 现 行规 范 中推 荐简 化 计算 也 并 非
说 在 这 方 面 的 探 讨应 至 此 止 步 随 着 理 论 的 深 入 和
,

,

,

结 果 必 将工 程造 价 推 向 一 个 新 的 台阶
,



喷 锚 构筑 法 强 调 监 控 量 测 反 馈 设计 指 导 施 工
一 套 完 善的 行 之有 效 的 合 同 体 系
,
、 。

,

计算 手 段 的 进 步 这 方 面 的发 展 也 是 必 然 的
,

,



为设计 与 施 工密 切 相联 创 造 了 条 件 但 目前 还 缺 乏
拟 定适 合 于 现 场



工 程 技 术 人员 在新 建铁 路 隧道工 程 的 勘测 设 计 工 作 中 根据 工程 地 质 条 件 控 制 的 边仰 坡 安 全 高度
( 这个 高 度 是 凭 经 验 确 定 的 )

实 际 情 况 的 合 同文 件 从业 主 设 计 施工 监 理 各 方

来 确 定 隧道 的 洞


口位
,

风 险 分 担 共 同受 益将 是 经 济合 理的 隧 道 设计 水 平
的 提 高 一 方 面 有 赖 于 把科研 成 果 应 用 于 工 程 实践
,

,



置 再 根 据选 定 洞

,

口 位 置 处 的地 形 条 件
,

围 岩类 别
,

,

套用 相 应 的 洞 门类 型 其驾 轻就 熟 的 技能 仿佛 构成
了设 计 者 的 匠 心 独 具 之处
, , ,


将 科学 技 术转化 为 生 产力
, ,



” ,

发 挥经 济 效益 另 一 方
,
、 、

;

在 隧道 洞 门 标准 图 的基
,

面 吸取 隧 道施 工有 效 的先 进 经 验来 优 化 设 计 也 可 提 高 设 计 的 技 术 水平 同时 及 时 将 新理 论 新技 术
,

础上 根 据具体 工 程 洞 口 位 置处 的地 形 条 件 增减 修 补 煞 费苦 心 力 求 创 造 出 设 计 上 的 精 益 求 精 和
“ “ ”

新材料 的 应 用 反 映在 设 计文 件 中 又可 推 动隧道 施 工 技术 水平 的提 高
,


经 济 合理





由此看 来 设计 者 宁 可 把数 以 千 万计 的
, ,



钱 埋在 洞 里 投 资于 洞 身工 程 在 所 不 惜 却 十 分 心 痛
,

此 外 在 科 学 技术 领 域 广泛 开 展技 术 交 流 大有
裨益 目前 许多 不 正 常 的 现 象依 然 存 在 往 往 某 些 科 研项 目 在某 一 个单 位 刚 刚鉴 定 过 取 得 了 一 些 科研
, ,

在 隧 道 洞 门 的 设 计 上 多花 一 分 钱 同样 重 要 的主 体
工 程 在 设 计者 心 目 中 的 位 置 如 此失 衡 令人 费解 另
,


外 过 分依 赖标 准 图的 结 果 使 得 隧道 洞 门的 建筑 造
·

,

,

11



型 给 人 一 种千 篇 一 律 单 调 粗糙 乏 味 的感 觉 水 电









重 点 不 同 但 不 可 否 认 的 是 设计 人 员 往 往 疲 于 奔 命

,

,

行 业 称 之 为 洞 脸 的洞 口 工 程 是 隧 道 的 门 面 工程
,





,

在大 量 雷 同 的隧 道 工 点 设 计 之 中 而 某 些 近 于 机 械

,

如 同 人之 脸面 一 样 重 要 不 加 装 点 修饰 同 样会失去 本来应 有 的 美妙 光 彩
,


,

式 的 简 单 重 复 并 不 一 定 就意 味 着 设 计 质 量 有 所 提

,

在 这 方 面 首先迈 出 可 喜一 步
,

高 设 计人 员 从 中 汲 取 的 只 是 熟 练程 度 而 非水 平 的
真正 提 高
, 。

,

,

的 当 属 隧 道 界 的 公 路 行业 近 年 来 修建 的 公 路 隧 道
工 程 中 各 种 造 型 优 美 的洞 门 建筑 在祖 国 的 大 江南
,

设计 者 的 精 力应 更 多 的耗 费 在 新 技 术 开 发 领
域 简单 重复 的 劳动 应 该让机 器 来 完成 传 统 的设 计 模 式 必 将 被打 破 C A D 技 术 将会 给 设 计领 域 注 人 新
“ ” 的 活 力 我 国 已 将C A D 技 术 列 为 九五 重 点 科技 攻


北 营 造 出 一 处 处景 观 途 经此 地 会 给人 一 种 赏 心 悦
目 之感


,

,

,

我 们铁 路 隧道 设 计 人 员 也 理应 效法 同行 以 及 桥 梁 建 筑 和 房 屋 建 筑 行 业 为 美 化环 境 创 造 出 形 态 各
,

关 项 目 现 在 铁 路某 些 线 段 的 C A D 成 图 率 已 达叨 沁


异 的 传 世 佳作 每一 座 长大 隧 道 都 应 有 自 已 造 型 独

,

以 上 的 报 导 似 乎使 人 振 奋 铁 路 行 业 的 快 捷步 伐 与

,

特别致 的 洞 门 要 充 分 发 挥 设计 者 的主观 能 动性 那
种照搬 滥 套 定 型 图 的 设 计 方 法 将 会失 去工程 设 计 的 意 义 和 价 值 导 致 隧 道 工 程 的平 庸化 我 们 的铁 路 隧
道 也 有 一 个 爱美 之 心


, ,




,

领 先 潮 流 似乎 让 人感 到 铁 路设 计 C 功 告成
CA D


,

AD

成 图即将 大

,

然 而 基于 手 作 坊式 的 电 子 描 图 而 获 得 的
,




成 图 率 绝 不 应 是 甩 掉 图 板 追 求C A D 的 初衷

它 呼唤设计者对 其 理 容 整


,



夸 大 其 词 的后 果 会 使 美 好 的 愿 望 化 为 泡 影
CAD

加大


5



,

采取 各种 行 之 有 效 的 美 容


以 给 人一 种美 的

专业 技 术 的 软件开 发势 在 必 行
,



感受

铁 路 隧道 洞 身衬砌 是 一 种 形 状 比较 单 一 的 地 下
制图
,


隧道 工 程数 据 库 及 C A D
, ,

工程 我 国 铁 路 隧 道 设 计 中 均 有 与各 种 围 岩类 别 配

正 如 前 述 目前 隧 道工 程 在设 计 和施 工 中 经 验 类 比 法 仍 占 主 导 地 位 如把 经 验 系统化 规 范化 对
,

套 的 标 准设 计 图 ( 标 准 图 通 用 图 参 考 图 ) 可 资 套
用 毫 无 疑问 标 准 设 计是 提 高设 计 质 量 和 加 快 设 计
。 ,





隧 道工 程 的 设计 与施 工 都具 有 重 要 意义
,



隧 道 工程
,

进 度的 主 要 手 段 之 一 如 因设 计标 准变 更 ( 诸 如 隧 道



数据 库的 建 立 能 使 我 们更 好地 利 用 既 有 资料 把工
程类 比的 经 验方 法 科 学 化
2


净 空 衬 砌 内 轮 廊 设 计 原 则 或 计 算 荷 载 的改 变 技
术 的 进 步 等 ) 及 时 翻 新 编 制标 准 设 计 是 理 所 应 当
,





,

我 国 现 有 铁路 隧道 近
0 5
0 km
,

5 00



,

总 长约
,

的 标准 设 计 必 须 具有 先 进 性 和 适 用 性 其 图 纸 内容 应 细 致周 全 内容 毫 无 改变 纯 粹 为 了把 现 有 的 标 准




,

是 世 界上 铁 路隧 道 最 多 的国 家 之 一 前辈
,

,

在 修建 隧道 的 过 程 中积 累 了 丰 富 的成 功 经 验与 失 败 教训 所 有 这些 都是 前 辈 智 慧 的凝 结 如 把 这 些 丰 富
的 隧 道 工 程建 立 起 数 据库 系 统 将是 我 国 隧道 界 的 一 笔 巨 大 的宝 贵 财 富 国 外 隧 道 界 在 这 方 面 已 取 得 了很 多 成果 是 我 们效 仿 的榜 样


设 计 图 作 些 无 足 轻 重 的 修改 采 用 先进 的 技 术设 备


,

,

,

,

籍 于 电子 描 图 式 的 手 段来 制 造 一 个 微 机 版本 花 费在 这 方 面 的人力 物 力 实不 足 取
, ,


,

,

在 一 般 隧道 工 点设 计 中 大 量 雷 同 的 隧道 洞 门 的 设 计 工 作 量 比较 繁 重 建 立 隧 道 洞 门 图 形 库 乃 是

,



隧 道 工 程 数 据 库分 为文 字数 字 型 数据 库 和设 计
文 件 图 形 库 各种 文 字 数 字 型 数据 库 可 用 来 指 导 设
,

当务之 急 它 也 是 隧道 洞 门参 数化 设 计 的 柜 架基 础
加快隧 道 洞 门C A
6
D
,

,

,

制 图 的 软 件 开发 是 提高 设 计 质


计 与施 工 以 及 隧道的 维 修与保 养 在 设 计阶 段 通过
纵 观 全 局 的 类 比 资 料 可 确 定 出 较 为 经 济合 理 的 设
计方 案 选 定 合 适 的 施 工 方 法 安 排 施 工 进 度 计 划 施工设 备 决 定 工 程 预 算 等
, ,


,

,

量和 加 快设计 进 度 的重要手 段

,


(1 )




,

,

,

隧 道 设计 工 作者 不 应 仅 凭 局 部 的 经 验 以



,

,

为 工 程 类 比 是包 医 百 病 的 灵丹 妙 药
, , , ,

隧 道力学 计

我 国 对 隧道 工程 数 据 库 的 研 制 工 作 尚 在 起 步 阶

算 理 论 的 发 展 是 必 须 的 目 前 还 难直 接 应 用 到 工 程
上 去 尚 需 经 过 一 个 实 践 阶 段 使 地 下 工 程 理 论能 较

段 各 设 计 单 位对 此也 未给 予 足 够 的 重视 建 议 铁 道

部组 织立 项 责成 某 设 计 院或 科研 院 为 骨 干 有 关 各
工 程 局 设 计 院 参 加 研制 出 我 国的铁 路 隧道 工 程 数 据 库 系 统 并将其 应用 于 设计 施工
、 、

,

完善 地 与实 际相 结 合 提 高工 程 质 量和 经 济 效 益
(2 )
, ,

,





,

工程 类 比在 地 下 工 程 的 设计 领 域 仍 占主 导
,


,



地 位 因 而 建 立 隧 道工 程 数据 库 可 通 过 纵 观 全 局 的


我 国的 铁 路 隧道 建设 一 般要 经 过 科研 初 步设 计 技术 设 计 施 工 图设 计 尽 管各 个 阶 段 的 设 计侧
·

类 比资 料 确定 出 较 为 经 济合 理 的 设 计 方 案

,

( 下 转 第4 8

页)

12



(a )

南洞口 .

风 化的 花 ‘“

瞰 严 重 风化 的花 岗岩

北洞 口

砚 安 1 11岩

皓 戳
19 9 5年 3 月的隧道掌

, ‘



少 公一 种
T B S T B4







:



:

同 南全 口
图6
上 严 重风 化花 岗岩 内的 T S P 绕 射叠 加 成 像显 示出 不
:

连续 的 和 截断 了的 地震 事件



:

a ( ) 南韩 1 9 k m
·

长 的A

n

mi n
;

公 路隧 道的地 质 剖面


;

( b ) 由 工程 师总 结 的 纵剖 面图

( ) 南 洞 口 的 综 合数据

分析

协如
,

1

2

0

m

原 始 调 查 的 良好 地 质控 制 和 数 据分 析 经 验 能 力 已 处 于 全 面 商 业开 发 的边 缘上
8


T SP



全 面的 开 发

,

A

M T 正 在 积 极 地 为 它 的 顾 主实 现 这
Sa
e a

个 目标
e






0

译 自

G
g

e r

d
h

tte
o

l f

,

e B
h
e

r n

ha r d
ee
.

a S
T

n

de l

r s

,

F

e

li x

A mbe rg ll i n g
,

取 决于作为 波 速 ( 6 0

% 的变 化 范 围) 和 岩 石 密
,

te

,

P
;

r e

d

ie t in
:

a

d

t

a f

u n n e

& T

u n n e

度 ( 5 % 的 变 化 范 围 ) 函数 的 岩 石 物 理 性 质的T S P 0

1 996

2 8 (4 )

24

一 30 ( 英文)

使 它 能够 成 为 强 有 力 的 数据 分 析 技 术 其潜 力 仍然
将 继 续 通过 今 天 所 获 得 的 先进 算法 和 计 算技 术 得到

译者
校者





万晓燕

( 上 接 第1 2

页)
.

参考文 献
,

3 ( ) 应 大 力 推 行 风 险 分 担 的 隧 道 施 工 合 同体

系 做 到 设 计 施 工密切 配 合 使 得 隧道 工 程在 造价 和

,

工期 两 方 面 都可 能 达到 最 优
(4 )



国 家 已 将C A
,

D

列 为 九 五 规 划 的 重 点科
, ,





技攻 关项 目 隧道 结 构 的 设 计也应 顺乎 潮流 加 快研
制 隧道 洞 门C A D
,

制 图 软 件 乃 是 当务 之 急 要 做 到真

正 甩 掉图 板 各种C A D 软件的 开发和 利用 势在必





高梁 清 随 道 和 地 下 工 程 技 术 发 展趋 势 及展 望 《 科技 动 . 态 报 告文集铁 路 陇 道 及地 下 工 程 分 甭 》 1 9 8 6 王 守 仁 随 道 工 程数据序 展 望 《科 技动 态 报 告 文 集铁 路 随 道及地 下 工 程 分册 》 1 9 8 6 彭 立 敏 随 道 结 构 内力 转 换 的 数 值计 算方 法 《长沙铁 道 学院 学报 》 1 9 9 4 ; ( 3 ) 马 积 薪等译 国 际 随 协 关 于 合 同 风 险 分 担的 建议 《 道 隧 ; 译丛 》 1 9 9 3 ( 4 ) ; 罗衍 俭 译 娜威 随 道 工 程 合 同 《随道 译 丛 》 1 ” 3 ( ) 4 ( 收稿 日 期 1 9 9 7 年 6 月 )
,
·

,

,

,

·

·

,

,

·

.

,

,

·

.

,

,

.

:


相关文章:
铁路隧道施工中常见问题及解决对策探讨
在社会不断发展的背景下,应该不断的提高铁路隧道施工技术,设计合理 的隧道施工...隧道结构被腐蚀的原因主要有四个方面:(1)存在一些腐蚀 介质;(2)存在比较容易...
铁路隧道施工技术常见问题及改进方法
设计》2014 年第 36 期 摘要:隧道是铁路建设中重要的结构之一,尤其是在铁路...本文通过对铁路隧道施工技术的概述分析隧道施工技术存在的问题,提出改进铁路隧 道...
隧道及地下工程理论思考题
地质结构特征等因 素;4.对土质围岩没有明确的方法体系;5.修正 方法存在问题。...常用隧道围岩压力理论的 种类?铁路隧道设计规范围岩压力表达式? 围岩压力: 指引起...
铁路隧道仰拱设计探讨
铁路隧道仰拱设计探讨_工程科技_专业资料。铁路隧道仰拱设计探讨 摘要:隧道结构的基础是仰拱,近几年随着我国隧道技术施工的不断进步, 工程对隧道结构的耐久性提出了...
隧道工程复习思考题
确定方法:现场实地量测、按理论公式确定、统计方法 ...铁路隧道的横断面是根据什么设计的? 隧道建筑限界;...隧道衬砌断面的拟定方法: 初步拟定结构形状和尺寸可...
隧道题库
石质隧道 ③通行问题 ③浅埋隧道、深埋隧道 ④铁路隧道、公路隧道 答案:② ...(位移、应力等量测) -二次衬砌 5-3-1 60、隧道支护结构设计中岩体力学方法...
高速铁路隧道技术发展现状存在问题及其展望
高速铁路隧道技术发展现状存在问题及其展望_建筑/土木...更取得了突飞猛进的发展,同时在 设计和施工技术水平...振动荷载进一步加大, 从而对隧道结构的动力稳定性提...
隧道工程考试复习题及参考答案
2.请论述铁路隧道加宽的理由及加宽段的设置方法。 ...9.围岩压力:围岩对隧道结构形成的压力。 10.喷锚...③设计理论不同~新奥法是动态设计,而传统矿山法是...
隧道理论和设计
隧道衬砌的设计荷载是比较复杂的问题,目前都不能说...1905 年提出的散体结构平衡拱理论,俗称“普氏理论”...(铁路) 0.41× 分级理论 铁路) h = 0.41×...
更多相关标签:
铁路隧道设计规范 | 宝成铁路109隧道 | 铁路瓦斯隧道技术规范 | 铁路隧道灯价格 | 铁路隧道设计规范2015 | 铁路隧道灯 | 铁路隧道施工技术规范 | 兰渝铁路胡麻岭隧道 |