隧道设计理论1
隧道设计理论资料(打印)
1.隧道开挖后的应力状态一次（原始应力），二次（支护之前，原始围岩卸载之后），三次（支护之后）。
弹塑性应力区范围怎么求《岩石力学》课本p67VSP141 P140--P143岩石力学.P1972.《铁路隧道工程水文地质勘测规范》条文说明中有涌水量计算公式。
3.运营隧道大量涌水怎么处置?液氮冻结。
（1）对涌水采用“排堵结合，以排为主的原则进行处理，采用上下台阶的方法进行支护”地下水可自然排放，但由于用水量大，造成右侧排水沟排放功能不足而产生洞内漫流，施工期间安排专人清理水沟及挖机修筑仰拱至掌子面的排水沟，保证排水通畅。
4.水压力计算。
(这是一道计算题，课本69页和70页)5.衬砌和二衬受力分配情况。
《隧道设计规范》P184《隧道设计细则》P836.隧道预留变形量。
《隧道设计细则》P36《隧道设计细则》P36在开挖隧道时为了确保成型后的空间能够符合设计建筑限界要求，一般在施工时都要预留一定的变形量，具体预留多少在相关的规范中都有规定。
含义：为充分发挥围岩自承作用，容许初期支护和围岩有一定的变形，而将设计开挖线作适当扩大的预留量，称之为隧道预留变形量。
预留的变形是隧道初期支护允许和合理的。
对于二车道Ⅴ级围岩预留变形量的大小在《公路隧道设计规范》(2004)有明确规定,即结合实际埋置深度、施工方法和支护情况等,预留80n m～120m m。
对于易产生大变形的黄土隧道,规范所规定的上限值120m m预留变形量在特定隧道情况下不能满足初期支护变形要求,后期二衬施工易产生侵限情况。
7.洞门设计及计算，端墙和翼墙洞门计算时最危险的条带在哪里？洞门的设计内容，怎样进行稳定性验算（按极限强度计算，按挡土墙结构计算由最大受力部位确定墙厚）？如何确定洞门压力？条分法（1）土力学中土压力计算（2）哪个条带最危险（3）稳定性验算8.荷载设计组合（四种组合）。
细则—P939.隧道结构计算边界条件如何简化。
（PPT chapter 6）6.1基本假定⑴在垂直荷载作用下拱圈向隧道内变形为自由变形，不产生弹性抗力；⑵拱脚产生角位移和线位移，并使拱圈内力发生改变，计算中除按固端无铰拱考虑外，还必须考虑拱脚位移的影响⑶拱脚没有径向位移，只有切向位移；⑷对称的垂直分位移对拱圈内力不产生影响；⑸拱脚的转角和切向位移的水平分位移是必须考虑的10.如何确定破裂面形状及原因，块体极限平衡理论。
隧道设计的基本原则和理念
（3）开挖方法采用正台阶环 形开挖留核心土，第一个台 阶取2.5m高，合理的初期支 护必须从上向下施作，一次 支护稳定后方可施作二次模 筑衬砌。
纵向承载拱
上台阶过长引起松动荷载
开挖过程纵向变位影响长度
微台阶引起工作面失稳
（4）采用监控量测技术控制地表下沉 和防塌方是最可靠的方法。 （5）突出快速施工，考虑时空效应， 做到四个及时：及时支护、及时量测、及 时反馈、及时修正。 （6）采用复合式衬砌结构，一次支护 由喷射混凝土、钢筋网、网构钢拱架组成。 钢拱架联结处设索脚锚管和钢拱架焊接，
全断面开挖改为小TBM超前打通，后部用 钻爆法扩大。 优点： （1）可以超前预报； （2）爆破减振30%，炸药比全断面爆破减 少5—10%； （3）扩大爆破，炮眼利用率为100%，所以 提高开挖速度2—3倍； （4）炮眼半孔保存率80%,线形超挖<10cm; （5）爆破碴堆、碴块均匀、集中，便于快 速出碴； （6）纵向爆破冲击波小,对后部工序影响小.
27、浅埋暗挖法施工要 点 （1）首先系统采用小 导管超前支护技术，靠近 工作面架设的第一排钢拱 架，是不受力的。
（2）设计采用8字形格栅 拱架，做到在x，y两个方向 实现等强度、等刚度、等稳定 度，取代工字钢，并进行了系 统室内外加载破坏试验，网格 拱架喷射混凝土提高10倍， 承载力、工字钢则提高4倍。
10、取消中部排水沟。
11、反对长隧短打。
提倡设置平行导坑，可提高正洞 2倍速度。 斜井设置仅是0.5倍的正洞速度。 竖井是0.1～0.3倍的正洞速度。 斜坡道不同于斜井，是无轨运输， 仅是0.5倍的正洞速度。
12、正台阶施工不允许分 长、中、微台阶，台阶长度 为一倍洞径，第一个上台阶 高度必须为2.5m，小导管 长度为台阶高度加1 m。
高速铁路隧道施工-隧道工程设计理论
两大理论的比较
结果
松弛荷载理论 V S
岩承理论
过程
两大理论的比较
围岩
产生围岩压力 压力承载结构
结构构成材料
两大理论的比较
可以采取大断面的开挖 1
施工效果
2 必须加强地质监测预报
两大理论的比较
理论创新
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隧道工程设计理论
contents
目录
1 知识点导入 2 古典压力理论 3 松散体理论 4 松弛荷载理论 5 现代支护理论 6 两大理论的比较
PART 01
知识点导入
知识点导入
知识点导入
荷载 作用在支护结构上的
是什么
PART 02
古典压力理论
古典压力理论
特点
作用于支护结构上的 压力是其上覆盖岩层 的重量。
代表人物
荷由拱内的岩体重量。
太沙基K（1883～1963，奥地利人）
PART 04
松弛荷载理论
松弛荷载理论
围岩=荷载
1 2
荷载需要支护
3 4
不要过大开挖
荷载需要及时支护
柔性支护施工方法
松弛荷载理论
锚杆技术
喷射混凝土技术
PART 05
现代支护理论
现代支护理论
核心 内容
隧道围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力； 不稳定围岩丧失稳定是具有一个过程的，如在这 个过程中提供必要的支护或限制，则围岩仍然能 够保持稳定状态。
现代支护理论
特点
围岩与支护结构共同组成了承载的支护体系，围 岩是荷载，可同时也是支护结构，而且，围岩是 承载的主体，而支护结构是辅助性的，但也是不 可缺少的。
隧道施工基本理论知识及施工过程控制要点
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（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别： 1、矿山法定义：主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑 隧道及地下工程的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方 法，故名。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设 计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简 便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边 开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由 导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。
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（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。
1、松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能 力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要 用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载 就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。
2020年3月29日星期日
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（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。
2、岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身 有承载能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如 果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能 够进入稳定状态。源自2020年3月29日星期日
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5第四章 理解隧道设计1PPT课件
道路依山傍水
傍山隧道选址需要考虑哪些问题？
①傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意 洞身覆盖厚度问题。
山体滑坡
傍山隧道选址需要考虑哪些问题？
河道狭窄 冲刷严重！
②考虑河 岸冲刷对山 体和洞身稳 定的影响。
傍山隧道选址需要考虑哪些问题？
沿河线截弯取直作隧道实例一
关村坝隧道 是裁弯取直的典型例子之一：
关村坝隧道方案较绕行方案线路缩短10.1 公里，减少25个弯道和一处车站，仅有43米 长中桥1座和6,107米的隧道1座。线路顺直， 工程单一，避开了不良地质，保证了运营安 全。总体技术经济优。实践证明，效果良好。
沿河线截弯取 直作隧道 实例一
不同标高位置选择
穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道选线实例
凉风垭方案 越岭隧道长4270m
凉风垭垭口地形陡峻，山梁薄，分水岭两 例地面高差较大。选了三个主要方案：
马鞍山方案越岭隧道长2810m，洞口位置 最高，隧道短，展线长，运营条件相对较差；
雷神坡方案越岭隧道长3490m，其高程较 马鞍山方案为低，线路条件有所改善；
滑坡
什么是不良地质？ 流沙地层
凉风垭方案越岭隧道长4270m，越岭高程 较前两方案均低．线路顺直，展线最短，但越 岭隧道最长,运营条件好。 经比选后采用了越岭隧道最长的凉风垭方案。
雷神坡方案 越岭隧道长3490m
马鞍山方案 越岭隧道长2810m
凉风垭方案 越岭隧道长4270m
3.1.2 傍山隧道的选址
傍山隧道
沿河路线
傍山隧道选址需要考虑哪些问题？
当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，应避免 将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带．如图a(B)所示； 而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中，如图a(A)．
隧道设计的基本原则和理念
17、 17、地铁盾构施工的经济效益分析
(1)盾构Φ6.23m一台6000万元 资金沉积, (1)盾构Φ6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太 盾构Φ6.23m一台6000万元, 3.5年 年可把6000万收回(不计利息), 6000万收回 ),第五 慢，3.5年～4年可把6000万收回(不计利息),第五 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 1000万元 年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。 (2)盾构搬家 一般城市之间300 400万 盾构搬家， 300～ (2)盾构搬家，一般城市之间300～400万/次。 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万 盾构从竖井拆除再组装一次30 (3)盾构从竖井拆除再组装一次30～50万/次。 (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上 适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， (4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上， 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。 (5)一班人马配 一班人马配2 台盾构才能提高稳定技术人员、 (5)一班人马配2—3台盾构才能提高稳定技术人员、 高级技工的施工能力。 高级技工的施工能力。这是施工单位合理部署的举 措。 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。 10倍左右 浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。
14、隧道宜近不宜联， 14、隧道宜近不宜联， 可采用小间距隧道， 可采用小间距隧道，反 对双联拱、多连拱， 对双联拱、多连拱，取 消盾构隧道的横通道。 消盾构隧道的横通道。
15、 15、大断面硬岩隧道宜采用 小导洞超前爆破， 小导洞超前爆破，可减震 30%，也可采用小TBM TBM超 30%，也可采用小TBM超 钻爆法扩大。 前，钻爆法扩大。 隧道及路堑边坡采用光 面爆破，不准预裂爆破。 面爆破，不准预裂爆破。
隧道工程课程设计1
目录第一章课程设计任务书--------------------------------------------------1 第二章拟定隧道的断面尺寸--------------------------------------------3 第一节隧道的建筑限界-----------------------------------------------3 第二节隧道的衬砌断面-----------------------------------------------4 第三章隧道的衬砌结构计算--------------------------------------------5 第一节基本资料--------------------------------------------------------5 第二节荷载确定--------------------------------------------------------5 第三节衬砌几何要素--------------------------------------------------5 第四节计算位移--------------------------------------------------------9 第五节解力法方程----------------------------------------------------16 第六节计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力-------17 第七节最大抗力值的求解-------------------------------------------18 第八节计算衬砌总内力----------------------------------------------18 第九节衬砌截面强度验算-------------------------------------------19 第十节内力图----------------------------------------------------------20第一章课程设计任务书一、目的和要求1、课程设计是《隧道工程》课程教学的重要实践性环节，是使学生熟练掌握隧道设计计算原理和计算方法的重要内容，为进一步的毕业论文和设计打下基础。
4.隧道设计理论与方法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
隧道衬砌耐久性设计
隧道衬砌耐久性设计
隧道衬砌耐久性设计
荷载结构法
假定抗力图形法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
弹性地基梁法
温克尔假定、局部变形与共同变形
荷载结构法
荷载结构法
弹性地基梁法
荷载结构法
荷载结构法
弹性支承法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
实际荷载法：根据实际量测的荷载值（既包括主动荷载，也包括被动 ）抗力，计算支护结构。
隧道设计理论与方法
经验类比法：直接类比法是将拟建工程的类型、跨度、地质条件、
使用要求以及运营环境与现有条件类似或相近的工程进行比较， 由此给出相应的开挖支护工艺与参数；间接类比法是以工程围岩 分类作为类比的桥梁给出设计依据。 荷载结构法：将支护与围岩分开考虑，围岩对支护的作用以松散 压力和弹性反力体现，计算支护结构在荷载和弹性约束作用下的 内力和变形，也称为结构力学方法。 在满足变形协调条件的前提下分别计算支护与地层的内力，据以 验算地层的稳定性和进行结构截面设计。 信息反馈法：用现场监控量测的数据与理论分析或者初步设计相 比较，根据实际情况修正理论分析或初步设计参数。
4.隧道设计理论与方法
地层结构法：将支护结构和围岩视为整体共同受力的统一体系，
荷载结构法
荷载结构法：主动荷载法，主动荷载加弹性抗力法，实际荷载法
主动荷载法：支护结构在主动荷载作用下可以自由变形，不考虑围岩 与支护的相互作用，适用于围岩对支护的约束较差的情况，如明挖法 地铁工程及明洞工程。
荷载结构法
主动荷载加弹性抗力法:考虑围岩与支护的相互作用，围岩对支护施 加被动反力，适用于各种类型的围岩。
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
信息反馈法
隧道衬砌耐久性设计
隧道衬砌耐久性设计
隧道衬砌耐久性设计
荷载结构法
假定抗力图形法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
弹性地基梁法
温克尔假定、局部变形与共同变形
荷载结构法
荷载结构法
弹性地基梁法
荷载结构法
荷载结构法
弹性支承法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
荷载结构法
实际荷载法：根据实际量测的荷载值（既包括主动荷载，也包括被动 ）抗力，计算支护结构。
地层结构法
初始应力
地层结构法
地层结构法
本构模型
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
地层结构法
复杂地质条件下隧道设计理论与方法
调查研究138产 城复杂地质条件下隧道设计理论与方法陈文智摘要：随着我国铁路隧道的建设发展，隧道设计理论与方法也取得了较大进步，尤其在应对复杂地质条件隧道工程的设计、施工方面积累了丰富经验。
以新建黔桂铁路为依托工程，针对大变形、岩爆、高地温、活动断裂带等工程难题，系统分析总结了我国复杂地质条件下隧道工程的设计理念与方法。
仅供业内同行参考。
关键词：复杂地质；隧道设计；理论1 隧道工程概况黔桂铁路可研阶段共分布隧道24座/276km，隧线比约72%。
其中，长度大于10km的隧道10座/730km（占比77%），15km以上的隧道9座/482km（占比69%），20km以上的隧道12座/456km（占比54%），30km以上的隧道3座/210km（占比25%），最长的易贡隧道长42.5km，为目前国内铁路最长隧道；隧道海拔高，其中海拔3000m以上隧道22座长634km（占比76%），最高的果拉山隧道海拔达4475m。
隧道最大埋深达2123m。
2 复杂地质条件下隧道大变形应对措施2.1 软岩大变形隧道概况黔桂铁路境内软岩隧道目前实测最大水平地应力达44MPa，模拟分析预测最大水平地应力达58MPa（金城江隧道），综合《铁路隧道设计规范》（TB10003-2016）和《铁路挤压性围岩隧道技术规范》（Q/CR9512-2019）相关规定及成兰、兰渝等铁路的经验，黔桂铁路软岩大变形隧道分为一、二、三、四共四个等级，根据初步勘察成果推测该段共有39座隧道局部段落存在不同程度的软岩变形问题，软岩大变形段落总长度约149km，其中一级变形80.4km，二级变形51.5km，三级变形10km，四级变形7.5km。
2.2 软岩大变形特征及危害高地应力软岩大变形的外在表现有着明显不同于常规变形的特征，其最主要的表观特征是变形量大、变形速率高，并常伴有初期支护开裂、掉块及钢架扭曲剪断等现象，严重时可导致初期支护失效、洞室坍塌，甚至造成二次衬砌混凝土开裂、压溃等现象。
土木工程中的隧道设计原理
土木工程中的隧道设计原理隧道是土木工程中常见的结构之一，它在交通、水利、矿产等领域起到重要的作用。
隧道设计的原理涉及多个因素，包括地质条件、土壤力学、结构力学、安全要求等。
本文将介绍土木工程中隧道设计的原理和相关考虑因素。
一、地质条件地质条件是隧道设计的首要因素之一。
不同地质条件下的隧道设计会有很大的差异。
在进行隧道设计之前，需要对勘察的地质情况进行详细的分析和评估，包括地质构造、岩石层理、地下水位等。
根据地质条件确定合适的隧道类型和施工方法，以及采取相应的支护措施。
二、土壤力学在隧道设计中，土壤力学是一个重要的考虑因素。
隧道工程中常见的土体力学问题包括土体的稳定性、土体的变形特性、土压力分布等。
工程师需要根据土壤的物理性质和力学性质，选择合适的支护方式，如喷射混凝土衬砌、明喷法、盾构法等，并结合地质条件进行合理的设计。
三、结构力学隧道设计中的结构力学是指隧道内部结构的受力和稳定性问题。
包括隧道的几何形状、纵横断面的尺寸、开挖方法等。
设计师需要根据预计的荷载情况，选择合适的结构形式和材料，并进行强度计算和变形分析，确保隧道在使用过程中能够满足结构强度和稳定性的要求。
四、安全要求安全是隧道设计中非常重要的考虑因素。
设计师需要根据相关的国家和地区标准，确保隧道的安全运营。
包括通风系统设计、消防设施设计、照明系统设计等。
此外，应考虑隧道的排水系统、应急通道、应急疏散等措施，以应对突发事件。
五、环境影响隧道设计不仅需要满足工程技术要求，还需要考虑对周围环境的影响。
设计师需要合理选择隧道的位置和走向，减少对土地利用和自然生态的影响。
同时，应考虑隧道施工对地下水和河流的影响，避免水资源的污染和破坏。
六、经济性隧道设计的经济性也是需要考虑的因素之一。
设计师需要综合考虑隧道的造价、维护成本和使用寿命，进行合理的投资规划。
在设计过程中，可以采用创新的工程技术，提高工程效率和降低成本，以最大限度地满足工程建设的经济要求。
2007级硕士研究生《隧道设计理论》考试试题
2007级硕士研究生《隧道设计理论》考试试题一、名词解释1.RQD（岩石质量指标）--①钻探时岩心复原率或称岩心采取率，是综合反映岩体强度和岩体破碎程度的指标。
②10cm以上长度的岩心累计的钻孔长度百分比。
2.新奥法（奥地利隧道施工法（New Austrian Tunneling Method,NATM）--①以控制爆破为开挖方法；以喷射混凝土和锚杆为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工法。
②应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松动，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。
3.长期强度—材料在荷载长期作用下所具有的强度，这里的“长期”是指“瞬时”和“无穷远”以外的时间。
4.岩爆--岩爆现象是指在高地应力地区洞室开挖后,由于洞室围岩的应力重分布和应力集中,在较短时向内围岩产生地突发猛烈的脆性破坏形式。
5.围岩重分布应力—洞室开挖后，洞室周围的岩体原来的平衡状态被破坏，引起的岩体的变形、位移甚至破坏，直到新的平衡状态出现，这种由于开挖引起的应力的变化。
6.空间效应--空间效应是指一个基坑空间状态受力开挖面必然受到另两面的支撑影响.7.承载环--在锚杆锚固力的作用下每根锚杆周围形成一个两头圆锥形的筒状压缩区各锚杆所形成的压缩区彼此联系成一个厚度为t 的均匀压缩带在围岩中形成能承受一定荷载的稳定岩体8.局部变形理论—以E.Winkler 假定为基础，应力（i σ）和应变（i δ）呈线性关系，即i σ=k i δ，k 为围岩弹性抗力系数。
9.共同变形理论—认为围岩为弹性半无限体，考虑相邻质点变形的相互影响。
二、简答题1. 简述自重应力场条件下均质各向同性连续介质中的圆形洞室围岩变形的主要特点。
无支护的围岩位移公式：有支护的围岩位移公式：u -径向位移 v -切向位移 λ-侧压系数 G-剪切模量 κ=3-4uu-Poission 比令λ=1 有Grpr u 220=，可知在洞室周壁的位移最大随半径的增加位移减小。
岩土工程师综合辅导：隧道设计施工的两大理论及其发展过程
隧道设计施⼯的两⼤理论及其发展过程⼆⼗世纪以来，⼈类对地下空间的需求越来越多，因⽽对地下⼯程的研究有了⼀个突飞猛进的发展。
在⼤量的地下⼯程实践中，⼈们普遍认识到，隧道及地下洞室⼯程，其核⼼问题，都归结在开挖和⽀护两个关键⼯序上。
即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于⽀护：若需⽀护时，⼜如何⽀护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。
这是隧道及地下⼯程中两个相互促进⼜相互制约的问题。
在隧道及地下洞室⼯程中，围绕着以上核⼼问题的实践和研究，在不同的时期，⼈们提出了不同的理论并逐步建⽴了不同的理论体系，每⼀种理论体系都包含和解决（或正在研究解决）了从⼯程认识（概念）、⼒学原理，⼯程措施到施⼯⽅法（⼯艺）等⼀系列⼯程问题。
⼀种理论是⼆⼗世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”。
其核⼼内容是：稳定的岩体有⾃稳能⼒，不产⽣荷载：不稳定的岩体则可能产⽣坍塌，需要⽤⽀护结构予以⽀撑。
这样，作⽤在⽀护结构上的荷载就是围岩在⼀定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重⼒。
这是⼀种传统的理论，其代表⼈物有泰沙基和普⽒等⼈。
它类似于地⾯⼯程考虑问题的思想，⾄今仍被⼴泛的应⽤着。
另⼀种理论是⼆⼗世纪50年代提出的现代⽀护理论，或称“岩承理论”。
其核⼼内容是：围岩稳定显然是岩体⾃⾝有承载⾃稳能⼒：不稳定围岩丧失稳定是有⼀个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进⼊稳定状态。
这种理论体系的代表性⼈物有拉布西维兹、⽶勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃和卡斯特奈等⼈。
这是⼀种⽐较现代的理论，它已经脱离了地⾯⼯程考虑问题的思路，⽽更接近于地下⼯程实际，近半个世纪以来已被⼴泛接受和推⼴应⽤，并且表现出了⼴阔的发展前景。
由以上可以看出，前⼀种理论更注意结果和对结果的处理：⽽后⼀种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩⾃承能⼒的充分利⽤。
由于有此区别，因⽽两种理论体系在过程和⽅法上各⾃表现出不同的特点。
新奥法是岩承理论在隧道⼯程实践中的代表⽅法。
隧道设计理论ppt课件
锚杆长总度L：
LL1L2L3
式中：L1是锚固深度；L2为不稳 定岩层厚度；L3是外露长度（约小于 喷射混凝土厚度）；
③ 锚杆直径的确定 以抗拉为例，锚杆直径可用下式计算
d 2 kN
Rg
式中：K是安全系数，可取2；Rg 是锚杆抗拉强度；N是锚杆所受拉力；
d是锚杆直径。
④ 锚杆间距的确定
若等间距布置，每根锚杆所负担的 岩体重量即为所受荷载。
组成“组合结构”或“整体结构物” 。
（4） 喷射砼设计
➢设计参数有哪些
厚度和强度
➢ 厚度设计
抗冲切计算
kG
喷层厚度必须满足： d
RLu
是什么物理意义？
抗撕裂计算
喷层厚度必须满足： d kG R Lu u
厚度确定
✓ 按照抗冲切和抗撕裂分别计算，取其 最大值；
✓ 还必须满足构造要求：不小于5cm， 不大于20cm（思考为什么呢？）
《隧道设计理论》
1、锚杆支护结构 2、喷射混凝土结构
1、锚杆支护结构
⑴ 锚杆类型 ⑵ 锚杆的力学作用 ⑶ 锚杆的设计与计算 ⑷ 支护块状围岩 ⑸ 加固裂隙围岩
⑴ 锚杆类型 ① 全长粘结型
⑴ 锚杆类型 ② 端头锚固型
⑴ 锚杆类型 ② 端头锚固型
⑴ 锚杆类型 ② 端头锚固型
⑴ 锚杆类型 ③ 摩察型
④ 整体加固作用：锚杆群锚入围岩后， 其两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照 一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成 一个均匀的压缩带，即承载环。
⑶ 锚杆的设计与计算
① 锚杆承载力计算 ② 锚杆锚固长度确定 ③ 锚杆直径的确定 ④ 锚杆间距的确定
① 锚杆承载力计算
裂隙面
锚杆
锚杆
隧道设计原理
隧道设计原理隧道设计原理是指在地下或者水下由人工开挖或者建造的一种交通或者通道结构。
隧道设计的目标是确保隧道的稳定性、安全性和可靠性，以满足交通运输、供水、供电等需求。
隧道设计原理涉及以下几个方面：1. 地质勘探与分析：在进行隧道设计之前，需要对地质情况进行详细的勘探与分析。
地质勘探可以获得地下岩层的性质、分布和稳定性等信息，有利于确定隧道的位置、尺寸和施工方法。
2. 结构力学分析：隧道结构要能够承受来自地下岩层和地表荷载的力学作用。
因此，进行结构力学分析可以确定隧道的截面形状、支护结构和施工材料等。
同时，需要评估不同地质情况下的应力分布与变形情况，以确保隧道的稳定性。
3. 施工技术与方法：隧道设计需要考虑不同地质条件下的施工技术与方法。
常见的施工技术包括盾构法、钻爆法、顶管法等。
选择合适的施工技术与方法可以提高施工效率、减少风险以及保证隧道的质量。
4. 支护结构设计：隧道内部存在地下水压力和地下水位的影响，因此需要设计合理的支护结构来稳定隧道，并防止地下水入侵。
常用的支护结构包括钢筋混凝土衬砌、预应力锚杆、喷射混凝土和地下排水系统等。
5. 通风与照明设计：隧道内的通风与照明对于行车和施工的安全至关重要。
通风设计要能够保证空气循环、排除有害气体，并控制温度和湿度。
照明设计要提供足够的光照度，确保隧道内的视觉环境良好。
6. 安全与应急设施：隧道设计要考虑火灾、事故和紧急疏散等情况下的安全与应急设施。
包括设置灭火设备、应急通信设备和逃生通道等。
综上所述，隧道设计原理涉及地质勘探、结构力学分析、施工技术与方法、支护结构设计、通风与照明设计以及安全与应急设施等多个方面。
通过科学合理的设计原理，可以确保隧道的稳定、安全和可靠性。
隧道设计原则理念
隧道设计原则理念隧道设计原则是指在隧道设计过程中必须遵循的一些基本理念和准则。
这些原则有助于确保隧道的安全性、可靠性和经济性。
首先，隧道设计应以安全为首要原则。
隧道是一个密闭的空间，安全问题是最重要的考虑因素。
设计人员应确保隧道的结构牢固、耐久，能够承受各种自然和人为的荷载，防止地质灾害和隧道事故的发生。
同时，应合理设置逃生出口、疏散通道和安全设施，以便在紧急情况下迅速疏散人员并提供紧急救援。
其次，隧道设计应以可持续发展为原则。
隧道设计和建设对环境有一定的负面影响，如土壤和水资源的破坏、空气和噪音污染等。
设计人员应通过科学合理的设计和施工技术，最大限度地减少对环境的影响。
例如，在设计过程中采用可再生能源、节能技术和环保材料，合理利用和保护水资源等。
此外，隧道设计应以经济效益为原则。
设计人员应在满足技术要求和安全要求的前提下，尽可能降低隧道的设计、建设和维护成本。
这需要合理选择隧道的规模、形式和材料，充分利用现有资源和技术，提高施工效率和工期管理，降低运营成本和维护费用。
还有，隧道设计应以使用者需求为原则。
设计人员应充分考虑隧道使用者的需求和使用行为，合理设置通风、照明、排水和交通设施，提高隧道的舒适性和便利性。
同时，应考虑未来可能的交通增长和技术变革，留有充分的扩展和更新潜力。
最后，隧道设计应以创新和卓越为原则。
设计人员应注重技术创新和工程优化，在传统设计方法的基础上引入新技术、新材料和新工艺，提高设计效率和质量。
同时，应注重隧道设计建设的艺术性和文化特色，为人们提供舒适、美观和愉悦的环境。
综上所述，隧道设计原则是以安全、可持续发展、经济效益、使用者需求和创新为核心的一系列理念和准则。
设计人员在设计过程中应全面考虑这些原则，确保隧道的安全性、可靠性和经济性，提升隧道设计的质量和效益。
隧道理论和设计
隧道支护理论浅述和设计一般原则一、隧道支护理论浅述隧道衬砌的设计荷载是比较复杂的问题，目前都不能说对于隧道设计荷载俗称山体压力认识都清楚了，主要因为我们面对的地质体是非常复杂的，不仅有地层、岩性、地质构造、风化程度等因素有关同时还与地下水有关（地下水对隧道的围岩稳定有至关重要的影响），形成了千奇百怪的地质体，多年来国内外不少学者对此进行了深入的研究和探讨，同时也创造了不少理论：泰沙基理论、普氏理论、新奥法理论等等，他们应用了连续介质力学、弹塑性力学、不连续介质力学等理论和有限元、边界元、离散元等方法进行了大量的工作，从定性和准定量的角度取得一定的成就，但还有大量问题需要我们去探索去研究。
1）泰沙基理论计算图式基本假设：把隧道围岩视为散粒体，认为洞室开挖后，其上方围岩将形成承载拱。
并认为岩体下沉形成两条垂直的破裂面，垂直压力σV分布是均布的，与水平压力σH的比值为ξ。
在距地表深度为h处，取厚度为dh的水平土层，按平衡条件得：2b×（σV+dσV）-2b×σV+2ξ×σV×tan（φ）×dh-2bγ×dh=0整理：dσV/（γ-（ξ×σV×tan（φ）/b）-dh=0式中：φ— 围岩内摩擦角b— 洞室松动宽度的1/2γ— 土的围岩重度求解以上微分方程，并引入边界条件：当h=0时σV=0 得：σV=γ×b/（tan（φ）×ξ）×（1-exp（-（tan（φ）×ξ×h/b））随着h 的增大，exp（-（tan（φ）×ξ×h/b）趋进于零，则σV趋近于某一固定值γ×b/（tan（φ）×ξ）泰沙基试验结果ξ=1.0~1.5 取ξ=1.0 则：σV=γ×b/tan（φ）令：f=tan（φ）则：σV=γ×b/f=γ×h（h= b/f）h=b/f2）普氏理论：新中国成立到1975年，为全面学习苏联的时代，隧道专业的教材都采用前苏联纳乌莫夫的课本，在支护理论同样采用了，俄国M.M.普罗托亚诺夫在1905年提出的散体结构平衡拱理论，俗称“普氏理论”。
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局部落石破坏的稳定性验算；
节理岩体的块体稳定计算； 拉裂破坏区的预测； 节理裂隙对围岩稳定性的影响分析
围岩压力理论及锚喷支护的计算与设计
围岩压力分类； 影响围岩压力的因素； 松动压力的计算； 变形压力的计算； 锚喷支护设计及施工原则； 锚喷支护设计方法； 均质岩体中锚喷支护的计算与设计
弹塑性理论 结构有限元 隧道工程
四、适用专业
桥梁与隧道工程 防灾减灾及护工程 工程力学 结构工程五、课程内容
绪论
围岩压力理论及稳定性分析的发展和现状
研究内容和方法
岩石和岩体的力学性质
岩石的力学性质；
岩石的破坏准则； 岩体的力学性质； 岩体结构面类型及力学特征； 岩体分类
隧道围岩应力与变形的粘弹塑性分析
围岩常用的流变模型； 流变问题的一般解法； 圆形隧道围岩应力及变形的粘弹性分析； 圆形隧道围岩应力及变形的粘弹塑性分析
岩体内节理裂隙的力学分析
受剪节理的分析； 压剪节理的分析； 拉伸节理的分
隧道围岩破坏机理与稳定性分析
围岩破坏类型及机理；
锚杆的力学分析
锚杆的类型及特点； 锚杆与岩体相互作用力学分析； 全长粘结式锚杆的计算方法。
隧道围岩应力与变形的有限元分析简介
六、课程教材
《地下工程围岩稳定分析》（于学
馥，郑颖人等著，煤炭工业出版社，1983年）
《地下工程理论与实践》（孙
上海科技出版社，1996年）
均，
《地下工程支护结构》（徐干成，中国
《隧道设计理论》
张学富
重庆交通大学土木建筑学院
一、课程目的
围岩及结构受力与变形机制 计算理论及方法 岩体节理或弱面 支护结构计算方法及其工程设计 围岩应力和变形的分析方法
二、课程要求
要求学完本课程后在科研和实 践方面具有较强的分析问题和 解决实际问题的能力。
三、先修课程
水利水电出版社，2002年）
七、参考书目
《地下结构力学》[M]
《地下工程新奥法》[M]
《地下工程》[J] 《世界隧道》[J] 《岩石力学与工程学报》[J] 《岩土力学》[J]
《岩土工程学报》[J]
《土木工程学报》[J]
八、教学方式
讲授 讨论 主题发言
九、考核方式
考勤10％ + 课程讨论10％ + 主题发言20% + 论文(或报告，或考试）占60%
原岩应力
重力应力； 构造应力；
地应力的变化规律及其影响因素；
地应力的分析方法。
隧道围岩应力与变形的弹塑性分析
平面问题基本方程及其解法； 圆形隧道围岩的应力及变形； 非圆形隧道的围岩应力； 围岩应力应变状态的表示； 弹塑性问题的基本方程； 轴对称条件下围岩应力及变形的弹塑性分析； 非轴对称条件下围岩塑性区应力和近似边界线