北京交通大学隧道设计与施工第4部分隧道设计方法
北京交通大学___隧道设计与施工__第3部分_隧道设计基础
2、构造应力 地质力学认为：地壳各处发生的一切构造变形与破裂都是
地应力作用的结果。因而地质力学就把构造体系和构造形式在 形成过程中的应力状态称之为构造应力场,它是动态的。
由于构造应力场的不确定性,很难用函数形式表达。它在 整个初始地应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析。
（1）地质构造形态不仅改变了重力应力场,而且除以各种 构造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在围岩内,这种残余 构造应力将对隧道工程产生重大影响。
由于地壳运动的结果,岩层会产生各种变态,如变成各种倾 斜状的、弯曲的等等。在这种情况下,围岩的初始地应力场也 有所变化。
如垂直成层岩石,由于各层的物理力学性质不同,在同一水 平面上的应力分布可能是不同的;又如背斜情况,由于岩层成拱 状分布,使上覆岩层重量向两翼传递,而直接处在背斜轴下面的 岩层则受到较小的应力;在被断层分割的楔形岩块情况中,也可 观察到类似情况。下窄上宽的楔形围岩移动时,受到两倒岩块 的夹制，因而使应力减小、反之,下宽上窄的岩块,则受到附加 荷载的作用。埋深较小时地表起伏较大情况影响也不能忽略。
3）在侧壁范围内,λ值变化在0~1.0之间时,周边切向应力总 是压应力,而且总比拱顶范围的应力值大。这说明,侧璧处在较 大的应力状态下。例如当λ=0时，侧璧中点（φ=90°）的最大 压力等于3σy 。随着λ值的增大，侧壁中点的压应力逐渐减小， 当λ=1时,其值变成σt =2σy。侧壁处在较大的压应力作用下是造 成侧壁剪切破坏或岩爆（分离破坏）的主要原因之一。而且,常 常是整个坑道丧失稳定的主要原因,应予以足够重视。
对设计有实际意义的是：塑性区内的应力应变状态和塑性 区范围的大小、形状。塑性区应力状态由下式确定:
σrp＝Rb/(ξ-1)[(r/a)ξ-1-1] σtp= Rb/(ξ-1)[(r/a)ξ-1ξ-1] ro＝a[2/(ξ+1) (σy(ξ-1)+Rb)/Rb]1/ξ-1 ξ=(1+sinφ)/(1-sinφ)
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个初始地应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析。
• （1）地质构造形态不仅改变了重力应力场,而且除以各种
构造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在围岩内,这种残余构
造应力将对隧道工程产生重大影响。
• （2）构造应力场在不深的地方已普遍存在,而且最大构造
应力的方Байду номын сангаас,多近似为水平,其值常常大于重力应力场中的水平
地应力场情况
主要现象
硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁 围岩发生剥离．新主裂缝多．成洞性差，基坑有剥离现 极高地应力场 象，成形性差。软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程 中洞壁围岩有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移， 持续时间长，不易成洞；基坑发生显著隆起或剥离不易 成形。
Rb/σmax <4
•
• 由于地壳运动的结果,岩层会产生各种变态,如变成各种倾斜
状的、弯曲的等等。在这种情况下,围岩的初始地应力场也有所
变化。
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北京交通大学___隧道设计与施工__ 第3部分_隧道设计基础
• 如垂直成层岩石,由于各层的物理力学性质不同,在同一水平 面上的应力分布可能是不同的;又如背斜情况,由于岩层成拱状 分布,使上覆岩层重量向两翼传递,而直接处在背斜轴下面的岩 层则受到较小的应力;在被断层分割的楔形岩块情况中,也可观 察到类似情况。下窄上宽的楔形围岩移动时,受到两倒岩块的夹 制，因而使应力减小、反之,下宽上窄的岩块,则受到附加荷载 的作用。埋深较小时地表起伏较大情况影响也不能忽略。
•
• 围岩的初始地应力场是随深度而变的,其应力状态可视围岩
的不同,分别处在弹性的、隐塑性的及流动的三种状态。围岩的
隐塑性状态在坚硬围岩中约在距地面10km以下,也有可能在浅
交通隧道中铁路隧道的设计和施工方法
交通隧道中铁路隧道的设计和施工方法铁路隧道是为了方便铁路交通线路贯通而建设的地下通道。
它具有随地势起伏而变化的特点，需要运用先进的设计和施工方法。
本文将详细介绍铁路隧道的设计和施工方法。
设计方法：1.地质勘察：在进行隧道设计前，必须进行详尽的地质勘察。
该勘察应包括土壤的性质和层次、地下水位、地下岩石的特性等。
通过地质勘察，可以获得隧道设计所需的地质资料，为后续的设计提供参考。
2.隧道几何设计：隧道的几何设计包括纵断面和横断面的确定。
纵断面设计主要根据运输需求和地质条件确定隧道的高度和宽度。
横断面设计则要根据隧道所处地质条件，结合动力学和稳定性分析，确定隧道的开挖形式，如采用全断面开挖还是采用先开挖小断面再开挖大断面的方法。
3.结构设计：结构设计主要是根据隧道的地质条件和使用要求确定隧道的支护结构。
隧道支护结构通常包括衬砌、预应力锚杆、钢筋混凝土墙板等。
需要注意的是，隧道的支护结构要具备足够的强度和稳定性，以应对地下水、地震等外力的作用。
施工方法：1.管片隧道法：该方法是将现浇钢筋混凝土管片拼装成隧道，再注入灌浆材料进行固化。
该方法具有施工速度快、质量易控制等优点，适用于地质条件较好的区域。
2.盾构隧道法：盾构隧道法是利用盾构机进行隧道的开挖和支护。
在工程施工中，首先需要确定盾构机的型号和规格，然后根据隧道设计要求进行盾构机的安装和调试。
盾构机具有施工速度快、影响范围小等优点，适用于地质条件复杂的区域。
3.顶管法：顶管法是利用钢管和液压顶进设备进行隧道的开挖和支护。
在施工过程中，首先需要在隧道出口设置起始井，然后通过液压顶进设备将钢管推进到起始井，再由人工开挖隧道。
顶管法施工具有成本低、安全可靠等优点，适用于隧道长度较短的区域。
总结：铁路隧道的设计和施工方法需要充分考虑地质条件、运输需求和结构要求等因素。
设计过程中需要进行详尽的地质勘察，确定隧道的纵断面和横断面。
施工过程中可以采用管片隧道法、盾构隧道法和顶管法等方法。
北京交通大学---隧道设计与施工---第9部分软弱围岩的
（5）水平高压旋喷法 在掌子面与隧道轴线平行，用特殊机械钻孔，同时向 管体内高压喷射水泥浆液，形成50~70cm的圆柱体的工法。 材料3天的强度可达8~10MPa，改善围岩的效果很高。是改 善掌子面自稳性和控制地表下沉的较好的方法。但施工设 备多，系统庞大。 （6）隔断墙法 一般作为止水的辅助工法采用，但也有用于控制地表 下沉的对策而采用的。它可以降低开挖引起的地表下沉及 其向周围的传播。 在隧道两侧用刚性材料构筑地中墙，用以隔断下沉向 周围的波及。施工时要注意地表条件的影响。
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地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时，在隧道横断面 内形成了承载拱，开挖引起的下沉局限在隧道周边，而埋深 小时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面。
在这种情况下，埋深小的隧道，因不能期待形成承载拱， 故为防止支护下沉、增强支承力而应采取必要的措施，并研 究采用药液压注、垂直锚杆等辅助工法。
如图1所示，浅埋隧道的掌子面松弛将达到地表面，在 横断面方向不能形成承载拱，在纵向的掌子面前方也形成不 了承载拱。根据实测结果的分析，首先是接近掌子面前方的 围岩急剧下沉，并向后方扩展，结果形成了图2所示的盆状 的地表下沉。
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此工法广泛应用于：防止地表下沉、稳定隧道掌子面、 处理偏压、防止坡面崩塌。尤其适用于浅埋的软弱围岩和 滑坡地段等施工条件恶劣的地点。
此工法优点是与开挖作业无干扰。但视地表的土地利 用情况选用，适用性较差。
目前在设计中，主要是采用经验的方法进行设计。如 采用D25～32mm的钢筋，钻孔直径多采用100～120mm， 间隔采用1.5×1.5～2.0×2.0。或者根据滑坡线及阻止坡体 滑动的计算决定钢筋量、打设长度、打设间隔及钢筋直径 等。其设计例见图1、图2。
土砂围岩
单位体积重量、凝聚力、内 摩擦角
北京交通大学工程地质实习报告
工程地质实习报告工程地质实习报告姓名：王晟旭学号： 14231118班级：土木1404指导教师：刘世海单位：北京交通大学土木建筑工程学院时间： 2016年4月目录第一部分前言 (2)第二部分专论 (8)【一】天津蓟县中上元古界国家地质公园 (8)【二】野溪—斜河涧地质路线 (14)第三部分结论和建议 (21)第四部分结束语 (22)第一部分前言【一】实习目的经过一个学期工程地质的学习，我们对工程地质基本知识都有了一定的了解。
学校为了让我们对地质的了解有更深刻的认识，组织我们进行了两天的实习，希望我们通过实习把工程地质这门课程和实习的特点有机的结合起来，以便更好的理解和掌握该课程,并获得更丰富的地质知识。
事实也证明了这一点，在这几天的实习中，我们学到了很多知识，特别是一些从课堂上听不到的东西。
此次实习对于地质的一些构造、性质等，有一个感观的认识，结合老师的详细讲解真正地体会到理论联系实际的重要性，以及运用所学理论解决现实问题的要点。
通过这几次的实习,加深了我对工程地质这门课的认识,让我从书本中走了出来,亲眼见到了真实的地质现象,了解了断层、背斜和滑坡等重要的地质现象,亲自观察了和体验了各种岩石的分布和形态,让我从本质上对三大岩石有了一个大致的了解，使我更好的理解了原来抽象的概念，使知识具体化，印象更深刻。
工程地质实习是土木工程专业的基础实习，是理论教学的重要组成部分，通过认真地跟着老师听讲，仔细地完成采样，记录等内容，培养了我们的动手能力、分析具体问题的能力、观察事物的能力,从而使我们得到全面提升。
【二】实习内容1、基本工具的使用方法（地质罗盘仪）；2、地层岩性判别；3、地质构造的判别；4、节理的测量、统计及节理玫瑰花图的绘制；5、地质剖面图的绘制（河谷断面图）；6、地基、边坡、围岩稳定性分析；7、野外地质勘测的基本方法等本次实习全程由老师带队，在老师的带领下我们实习进展的非常顺利。
我们第一次亲眼看到了这些课本中的地质现象。
拟建隧道下穿热力顶管的现状评估
Ｋ ｙｗ ｒｓ ｔｎ ｅ；ｐｐ ｃ ｉｇ ｓａｕ ｖ ｕ ｔ ｎ ｅ ｏｄ ：ｕ ｎｌ ｉｅ ａｋｎ ； ｔｔｓ ａ ａｉ ｊ ｅｌ ｏ
城 市地 下管 线 四 通八 达 ， 一 个 庞 大 的管 网体 是
施工 引起 的地 表 预测 沉 降值 ， 分 析 了地铁 施 工 对 并 上 部承插 式铸 铁水 管 的影 响 ． 献 ［］ 文 ２ 针对 上海 地铁 ７号线 下穿合 流污水 管 的实 际情 况 ， 利用 Ａ Ｎ ＤＩ Ａ软
系 ． 隧 道通 常要下 穿某 些 正在使 用 中 的管 线 ， 新建 隧 道开挖必 然会 引起 地层 局 部 变 形 ， 而 影 响 上 部 既 从
有管线 ， 可能 引发 水 管 破 裂 、 气 管 道 泄 露 等 事故 ． 煤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
因此 ， 证 既有管 网安 全 是新 建 隧道 开 挖 的基 本 前 保 提 ， 计 和制定 各 种 线 路 方 案 、 工 技术 、 全 预 是设 施 安 案等 的基 础 和依 据 ． 更科 学 地 制 定 隧 道 设 计 施 工 为 方案 ， 证 工程安 全顺 利完 成 ， 保 在隧道 开挖 之前 必 须 对 既有 管线 进行 现状评 估 ． 目前 在地 铁 隧 道施 工 中 ， 既 有 管线 影 响 的评 对 估 已做 了不 少研究 ． 献 ［ ］ 于北京 地铁 ４号 线 黄 文 １基 庄站施工 情况 ， 用 Ｆ Ａ 如程 序 建模 ， 算 出地 铁 运 Ｌ Ｃ 计
ＳＨＩ Ｙｅ ｉ ＨＥ ｎ ＢＩ ｈｕ ， Ｐｉ ｇ， ＡＮ ａ ｌｎ Ｘｉｏ ｉ
（ ｕｎｌ ｎ ｄｒｒｕ ｄＥ ｇｎｅｉｇＲ ｓ ｒ ｅ ｔ ｆＭｉｉ ｒ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｔ ｎ ｅ ａｄＵｎｅｇｏｎ ｎｉｅｒ ｅｅ ｃ Ｃ ｎｅ ｏ ｎ ｔ ｏ ｕａｉ ， ｎ ａｈ ｒ ｓｙ Ｅ ｏ
隧道设计方法
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3、城市条件采用矿山法修筑的隧道的标准设计 最近，日本针对城市砂质土和粘性土的地质条件和埋深浅
的设计条件，编制了城市采用矿山法修筑地下铁道区间隧道或 铁路、道路隧道的设计标准，很有借鉴意义。该技术标准在决 定断面形状时，考虑完成后和施工时的稳定。断面形状视使用 目的，要确保建筑限界，同时要考虑变形富裕，尽可能地采用 不产生应力集中的圆顺的隅角。同时原则上要设置仰拱，并采 用钢筋混凝土结构。因在山岭隧道中开挖断面形状的自由度比 较高，应根据施工中的量测掌握实际的围岩动态，来验证基本 设计的安全性。
（5）在施工中，其荷载、变形和安全度与其他结构相比都还 远远没有确定，尤其是与最终状态的关系密切。因此，在隧道 结构中最后状态的安全度检算和力学计算是存在问题的。
二、设计方法的选择和适用条件
隧道支护结构的设计应根据围岩条件（围岩的强度特性、初始 应地力场等）和设计条件（隧道断面形状、隧道周边地形条件、 环境条件等）选择合适的设计方法。 根据隧道支护结构的特点，在预设计中采用以下方法:
二次衬砌厚度约30~40cm，包括喷层在内约40cm。
3）有地压作用的破碎围岩 锚杆长3.0~4.0m，有时用6.0m的灌浆式，n=10根/m左右。 这种围岩视围岩强度比，预计有塑性区发生时，从控制它的发 展看，锚杆必须用喷混凝土等加强。 喷层厚约15~20cm，拱部和侧璧同厚，视情况正面也要喷 5cm左右。 开挖进度要注意，必要时控制在1.0m以下。 二次衬砌厚度,包括喷层在内为40~~50cm, 尽可能薄些。
设计条件的类似性主要是支护模式、地形条件、施工方法、 辅助工法等的类似性。
类比设计的类似性以及妥当性，一般应按表1和表2所列项 目进行研究。
土木工程中的隧道设计与施工方法
土木工程中的隧道设计与施工方法隧道是指在地下或水下穿越障碍物的通道。
它在土木工程中起到重要的作用，用于交通运输、供水、给排水、地下工程等领域。
隧道设计与施工方法的优劣直接决定着隧道的质量、安全性和经济性。
本文将就土木工程中的隧道设计与施工方法进行探讨。
一、隧道设计方法1.项目可行性研究阶段在项目可行性研究阶段，需要进行地质勘探、地质预报和地质风险评估等工作。
通过这些工作，可以了解地质条件和风险，为隧道设计提供基础数据。
2.隧道定线和断面设计隧道定线和断面设计是隧道设计的关键步骤。
在隧道定线设计中，需要考虑地质、地形、交通、环境等因素，选择合适的隧道线路。
在隧道断面设计中，需要根据交通量、地质条件、安全要求等因素确定合适的隧道断面形状和尺寸。
3.隧道结构设计隧道结构设计主要包括洞身结构、支护结构和排水结构的设计。
洞身结构设计要考虑地质条件、荷载、抗震要求等因素，确定合适的洞身形式和厚度。
支护结构设计要考虑地质条件、支护方式、施工工艺等因素，选择合适的支护形式和材料。
排水结构设计要考虑隧道渗水情况、防水要求等因素，设计合适的排水系统。
二、隧道施工方法1.传统开挖法传统开挖法是一种常用的隧道施工方法。
它通常使用机械设备进行土方开挖，然后进行洞身支护和排水工作。
这种方法适用于地质条件较好的隧道，施工过程相对简单，成本较低。
2.隧道掘进法隧道掘进法是一种高效、快速的隧道施工方法。
它通常使用掘进机进行隧道开挖，同时进行洞身支护和排水。
这种方法适用于地质条件复杂、地下水位高、要求施工速度快的隧道。
3.盾构法盾构法是一种专业化、自动化的隧道施工方法。
它通常使用盾构机进行隧道开挖，同时进行洞身支护和排水。
这种方法适用于地质条件恶劣、地下水位高、要求施工精度高的隧道。
三、隧道设计与施工中的问题与挑战1.地质风险地质风险是隧道设计与施工中的重要问题。
地质条件复杂、地下水位高、地质构造活动等因素都会增加地质风险。
在设计和施工过程中，需要进行充分的地质勘探和风险评估，制定相应的设计和施工方案。
北京隧道课程设计
北京隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握隧道工程的基本概念，包括隧道的定义、分类及组成部分。
2. 学生能够了解北京地区隧道建设的历史、现状及未来发展趋势。
3. 学生能够掌握隧道工程中的关键参数，如隧道长度、宽度、截面形状等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析隧道工程建设的地理、地质条件及其对隧道施工的影响。
2. 学生能够运用图表、数据等资料，对隧道工程进行简单的设计和分析。
3. 学生能够通过小组合作，进行隧道工程的模拟施工，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对隧道工程建设的兴趣，激发他们探究隧道工程的奥秘。
2. 培养学生关注城市建设，特别是隧道工程对城市交通、环境等方面的影响。
3. 培养学生的团队协作意识，让他们认识到合作在隧道工程中的重要性。
课程性质：本课程为综合实践活动课程，结合地理、历史、数学等学科知识，以提高学生的综合运用能力。
学生特点：五年级学生具备一定的自主学习能力、合作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，鼓励学生主动探究、动手实践，提高解决问题的能力。
通过课程目标的设定，将知识、技能和情感态度价值观的培养有机结合，为学生的全面发展奠定基础。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 隧道基本概念- 隧道的定义与功能- 隧道的分类与结构- 隧道工程的关键技术参数2. 北京地区隧道概述- 北京隧道建设历史- 北京隧道建设现状- 北京隧道未来发展趋势3. 隧道工程设计与施工- 隧道工程的地理、地质条件分析- 隧道工程设计原理与方法- 隧道工程施工技术及设备4. 隧道工程案例分析与模拟实践- 国内外典型隧道工程案例介绍- 案例分析：隧道工程在设计、施工过程中的关键问题- 模拟实践：小组合作进行隧道工程设计与模拟施工教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
教学大纲安排如下：第一课时：隧道基本概念第二课时：北京地区隧道概述第三课时：隧道工程设计与施工（上）第四课时：隧道工程设计与施工（下）第五课时：隧道工程案例分析与模拟实践教学内容注重理论与实践相结合，引导学生掌握隧道工程的基本知识，提高分析、设计、实践能力。
大跨隧道超浅埋段护拱反吊暗挖法设计及作用分析
步 的理论 分析 ， 示 作 用 机 制 。本 文 结合 二 广 高 速 揭
大 崛坑 １ 隧道 超浅 埋 冲沟 段 复 杂 地 质条 件 ， 出护 号 提 拱 反 吊法加 固地 层 ， 采用 暗挖 法通 过 冲沟段 的方案 ， 并 结 合数 值分 析揭 示其 作用 机制 。
窿遁建 设．
第３ 卷 １
设计 速 度 ８ ｍ ｈ双 向六 车道 高速 公 路标 准 设 计 ， ０ｋ ／ ， 为上下 行分 离式 长隧道 。隧道最 大埋深 １６５ 左线 ２ ． ｍ， 隧道 长约 ９ ５ 右线 隧道 长 ｌ ５ 单 洞最 大开 挖跨 ５ ｍ， ２ ０ ｍ， 度 为 １ ．１ 最 大开挖 高度 为 １ ．１ 属 大跨扁 平 隧 ６６ ｍ， １５ ｍ，
化 带 （ 旦 纪与 三叠 纪 的接 触 带 Ｆ ） 响 ， 震 ３影 岩石 破 碎 ，
３ 护 拱 反 吊法 方 案
３ １ 护拱设 计 ．
对 超 浅埋段 隧道 轴 线左 右 各 １ 范 围地 表 顺 地 ４ｍ
形等 高线浇 筑 ４ ｍ 厚 Ｃ ０双 层 钢筋 网混 凝 土 护 拱 ， ０ｃ ２
地 量大 、 环境 破 坏严 重等 因素 的影 响 而难 以实施 ， 需 亟
一
种安 全高 效 的暗挖 技术 来解 此类 工程 难题 。 以往关 于大 跨 隧道 暗挖穿 越 沟谷地 段 的研究 和 工
１ 工程 概 况
大 崛坑 １ 隧 道 位 于 二 广 高 速 怀 集 至 三 水 段 ， 号 按
大 多局 限 于对施 工方 案 的描 述 ， 对 工 程 方案 进 行 进 未
一
件 极差 、 断层 破 碎带 发 育 、 表汇 水集 中的地带 。在 以 地 往 工程 案例 中 多 采 用 明 （ ） 方 式 ¨ 或 者 半 明 半 盖 挖 暗 开挖 技术 通 过 浅 埋 冲 沟 地 段 。但 明 （ ） 施 工 盖 挖
隧道施工设计方案
隧道施工设计方案1. 引言本文档旨在提供一份隧道施工设计方案，以确保隧道施工过程的安全、高效和质量。
该方案包括隧道的设计要求、施工步骤、施工流程、安全防护措施等内容，有助于保证隧道施工项目的成功完成。
2. 设计要求•隧道设计应符合相关法规和规范要求，包括地质条件、土壤力学、水文地质、抗震设计等方面。
•隧道的结构设计应满足承载能力、稳定性、耐久性等要求，同时考虑施工工艺的可行性和经济性。
•设计方案应充分考虑环境保护问题，避免对生态环境造成负面影响。
3. 施工步骤•勘察和设计准备：在施工前进行详细的勘察研究，包括地质勘察、水文地质勘察、地下管线勘察等。
同时，根据勘察结果进行隧道的详细设计和准备施工材料及设备。
•开挖施工：根据设计要求和施工方案，采用合适的开挖方法进行隧道的开挖。
在开挖过程中，要合理控制开挖面稳定和水土保持等问题，并进行适时的支护工作。
•衬砌施工：根据隧道的设计要求，进行衬砌施工。
主要包括预制压力板安装、钢骨架搭设、混凝土浇筑等工作。
•装备施工：对隧道进行相关的设备安装，包括通风系统、照明系统、消防系统等。
•维护和检测：在施工完成后，进行相关的维护和检测工作，确保隧道的安全运营。
4. 施工流程1.勘察和设计准备–进行地质勘察和水文地质勘察–进行地下管线勘察–进行隧道设计2.开挖施工–根据设计要求选择开挖方法–控制开挖面稳定和水土保持–进行适时的支护工作3.衬砌施工–安装预制压力板–搭设钢骨架–进行混凝土浇筑4.装备施工–安装通风系统–安装照明系统–安装消防系统5.维护和检测–进行隧道的维护工作，如补漏、除尘等–进行隧道的定期检测，确保运营安全5. 安全防护措施•在施工过程中，要建立完善的安全检查制度，定期进行安全检查，确保施工现场的安全和秩序。
•设立文明施工标语和安全警示牌，并进行随时更新和维护。
•建立安全教育培训制度，确保工作人员具备相关的安全知识和技能。
•建立应急预案，对施工期间可能发生的事故进行预防和应对措施的规划，以确保工人的人身安全和隧道的稳定性。
隧道工程技术方案
隧道工程技术方案一、前言隧道工程是指利用地下空间进行交通运输或者其他用途的工程。
随着城市化进程的不断加快以及交通需求的不断增加，隧道工程在城市建设中起到了越来越重要的作用。
隧道工程的建设涉及到多方面的专业知识和技术，包括地质勘察、隧道设计、施工技术等。
本文将从隧道工程的规划设计、施工过程中的技术措施以及安全管理等方面进行探讨，以期为隧道工程的实际建设提供一些技术参考和指导。
二、规划设计1、地质勘察地质勘察是隧道工程设计的第一步，也是最为关键的一步。
通过对地质构造、地质构造、地质体及岩性的分析，可以为隧道设计提供重要的参考数据，包括隧道的位置、长度、断面形状、支护措施等。
同时，地质勘察还可以为后续的隧道施工提供重要的参考依据。
在地质勘察中，要充分考虑地质灾害的影响，比如断层活动、地下水、地下气等因素对隧道工程的影响。
2、隧道设计隧道设计是隧道工程的核心环节之一。
隧道设计要充分考虑地质情况、交通需求、环境保护等多方面因素，确保隧道的稳定性、安全性和经济性。
在隧道设计中，要合理确定隧道的断面形状、支护措施、排水系统等，并结合地质勘察数据对隧道的风险进行评估，确保设计方案的科学性和合理性。
3、环保设计隧道工程的环保设计是隧道工程建设中必不可少的一环。
隧道建设过程中会产生大量的渣土和废水，要合理处理这些废弃物，减少对周边环境的影响。
同时，在隧道工程的施工过程中要充分考虑到对周边自然环境的保护，比如减少噪音和粉尘污染等。
三、施工技术1、隧道掘进隧道掘进是隧道工程建设中的核心环节。
目前，隧道掘进技术主要包括盾构法、钻爆法、液压劈裂法等多种方法。
在具体施工中，要根据地质情况、施工环境等因素选择合适的掘进技术，并采取有效的支护措施，确保施工过程中的安全性和稳定性。
2、地下水处理隧道建设过程中，地下水是一个非常重要的问题。
要根据地质勘察数据对地下水情况进行分析，并通过排水系统对地下水进行有效的处理。
同时，在隧道建设过程中还要充分考虑到地下水可能对隧道的影响，采取相应的防护措施。
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
隧道开挖四步CD法施工方案
隧道开挖四步CD法施工方案
隧道开挖是隧道工程中非常重要的一步，为了高效、安全地进行隧道开挖工作，CD法是一种常用的施工方法。
下面将介绍隧道开挖四步CD法施工方案。
第一步：开挖前准备工作
1.确定隧道开挖的具体位置和方向，做好地质勘察和测量工作，了解地
下情况。
2.制定详细的开挖计划和施工方案，包括开挖的层次、断面尺寸等。
3.准备开挖所需的机械设备和人工资源，确保施工顺利进行。
第二步：施工前预处理
1.在确定的开挖位置进行标线和测量，确保开挖的准确性和稳定性。
2.进行爆破作业前，需做好安全防护工作，保障施工人员和周围环境的
安全。
3.对施工现场进行严格检查，确保施工设备工作正常，材料齐全。
第三步：实施CD法开挖
1.在爆破后，清理爆破石料，平整隧道底部，为后续工作做准备。
2.采用掘进机等机械设备进行隧道开挖，根据开挖的层次和断面尺寸逐
步进行开挖作业。
3.随时监测隧道开挖的情况，及时调整施工计划，保障施工进度和质量。
第四步：清理整理和验收
1.隧道开挖完成后，对开挖的隧道进行清理整理，清除垃圾和杂物，确
保通道畅通。
2.完成后的隧道进行验收，检查隧道的质量和施工是否符合规范要求。
3.隧道开挖四步CD法施工完成后，做好施工记录和总结，为后续工作
提供参考依据。
以上就是隧道开挖四步CD法施工方案的详细介绍，通过科学有效的施工流程，可以实现隧道开挖的高效、安全施工，确保工程顺利完成。
北京交通大学---隧道设计与施工---第5部分隧道预设计
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这里所指的隧道净空断面是隧道衬砌和基底围岩或仰拱所 包围的内侧部分的大小和形状。
公路隧道不仅要提供汽车行驶的空间，还要满足舒适行驶、 交通安全、防灾等服务的空间。
因此，隧道的净空断面不仅要满足要求的道路宽度及建筑 限界，还要有设置通风、照明、内装、排水、标志等的设置空 间，也要确保维修检查的监视员通道的设置空间。
预设计以大致掌握安全性、施工性、对周边的影响等为主要 目的，其设计项目以下表中的①-④为主要对象。修正设计则 着重在表中的⑤以下的项目，并修正预设计决定的项目。
3
预设计、修正设计的设计项目
设计项目 ①断面形状 ②开挖方法 ③对策 ④超前支护 ⑤一次支护 ⑥二次衬砌及仰拱 ⑦防排水 ⑧洞口部 ⑨量测
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（2）重视初期支护的作用，并使初期支护与永久支护相互 配合，协调一致地工作。
过去在支护处理上，常分为临时支护和永久支护两种。临 时支护的主要目的是为了暂时地、迅速地控制坑道围岩的力学 过程，为永久支护创造有利条件。过去只把永久支护作为基本 的承载的支护结构，完全忽视了临时支护的作用。目前随着支 护技术的发展，逐步把临时支护与永久支护合并考虑，临时支 护亦作为永久支护的一个重要部分。喷射混凝土一锚杆支护就 是一例。
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但位置是固定的，因而支护效果比木支撑优越。在喷混凝 土施工中，支护结构与围岩是全面而牢固地接触，这与模筑混 凝土与围岩的接触状态是完全不同的，因而，支护效果也有显 著差异。
围岩—支护结构的接触状态
点接触
面接触
A.任意的 B.确定的
C.松散的 D.牢固的
模筑混凝土 钢支撑、木支撑
土质隧道 喷混凝土、 有回填层 泵送混凝土衬砌
北京交大隧道课程设计
北京交大隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握隧道工程的基本概念，包括隧道的定义、分类及其在我国交通建设中的应用。
2. 学生能了解并描述隧道工程的设计原则和施工方法，包括地质调查、隧道断面设计、支护结构等。
3. 学生能掌握隧道工程中的关键参数计算，如隧道净空、坡度、曲率等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析隧道工程的地质条件，选择合适的施工技术。
2. 学生能够设计简单的隧道工程方案，并进行合理的技术经济分析。
3. 学生通过小组合作，能够进行隧道工程的模拟施工，提高实际操作能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对隧道工程建设的兴趣，激发他们探索土木工程领域的热情。
2. 学生通过了解隧道工程在我国交通建设中的作用，增强对国家基础设施建设成就的自豪感。
3. 培养学生的安全意识和社会责任感，让他们认识到隧道工程质量与人民生命财产安全的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课程，结合理论教学和实际操作，使学生全面了解隧道工程的设计与施工。
学生特点：学生为北京交通大学土木工程专业高年级本科生，具备一定的专业基础知识，具有较强的学习能力和实践操作欲望。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，提高课程的实用性和针对性。
通过课程学习，使学生达到上述知识、技能和情感态度价值观目标，为将来从事隧道工程及相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 隧道工程概述- 隧道的定义、分类及其在我国交通建设中的应用。
- 教材章节：第一章 隧道工程概述2. 隧道工程设计- 隧道工程地质调查、选线与设计原则。
- 隧道断面设计、支护结构及其稳定性分析。
- 教材章节：第二章 隧道工程设计3. 隧道工程施工技术- 隧道施工方法、工艺流程及施工组织设计。
- 隧道施工中的难点及解决措施。
- 教材章节：第三章 隧道工程施工技术4. 隧道工程管理与监测- 隧道施工安全管理、质量控制与进度控制。
- 隧道施工监测技术及其应用。
北京交通大学隧道设计与施工第部分坚硬围岩的隧道施工
7
8
1、全断面开挖法 适用性：适用于I～III级围岩。
优缺点：作业空间大，适合于机械化施工，速度快，便于 组织管理；但围岩稳定性低，且需较强的开挖、出碴、支护能 力；爆破效果好，震动次数少，利于围岩稳定，但每次爆破强 度大。
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2、台阶开挖法 适用性：适用于IV ～ V级围岩。
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(2) 辅助眼布置：作用是进一步扩大槽口；主要解决炮眼 间距E和最小抵抗线W问题，一般取E/W=0.6~0.8，爆破时由内 向外逐层布置，逐层起爆。
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4、 光面爆破和预裂爆破 (1) 光面爆破：通过调整周边眼的爆破参数，使爆炸先沿各
孔的中心连线形成贯通破裂缝，然后由爆炸气体的作用，使裂 的岩体向洞内抛射。
岩体力学：视围岩为应力岩体，计算 应力应变状态，支护为边界条件，检 算其效果。建立岩体力学模型。
锚喷作为初期支护，控制围岩松弛， 初衬为承载结构的一部分与二衬构成 复合式衬砌。
大断面开挖，以减少对围岩的扰动， 钻爆法或大中型机械掘进。
直观，易理解，工艺简单易操作围岩 松散或有水时需满铺背材，拆临时支 撑麻烦，不安全。
1
Q3
V=26.48(
) 1.423
R
r=0.892
生荷载，不稳定岩体则可能坍塌，需要支护，支护的荷载为围 岩的松弛荷载；该理论代表人物：泰沙基，普氏。
岩承理论（50年代）：围岩稳定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，如果这个过程中提供必
要的限制，则围岩仍然稳定。
3
认识
力学原理
支护
工
程
开挖
措
施
隧道设计与施工地铁隧道毕业设计
中国矿业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：年月日毕业设计日期：年月日至年月日毕业设计题目：毕业设计主要内容和要求：设计要求：根据提供的北京地铁苏州街站～黄庄站区间隧道工程的工程资料，完成隧道衬砌结构设计和施工组织设计。
结构设计内容包括隧道施工方案的比选、衬砌方案的选取及内力计算等，并编制设计计算书。
施工组织设计内容应包括隧道施工准备、施工方法及辅助施工技术、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理等内容。
提交的图纸应包括：①区间隧道平面图，②区间隧道纵断面与地质关系图，③隧道施工总平面布置图，错误!未找到引用源。
隧道横断面图。
专题要求：根据隧道壁后注浆施工技术的现状，针对隧道注浆过程中理想的隧道管片受力状况进行计算，分析注浆所能施加的在管片上的最大压力。
其它要求：翻译一篇与设计或专题内容相关的近3年外文文献，其中文字数不少于3千字，并且附英文原文。
院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本毕业设计主要包括三个部分，第一部分是苏州街~黄庄站区间隧道结构设计；第二部分是苏州街~黄庄站区间隧道施工组织设计；第三部分是专题部分，隧道施工中注浆压力设计研究。
四部CD开挖法
二.施工方案CD法又称中隔壁法，用于浅埋及比较软弱地层中，而且是大断面隧道的开挖。
CD法是在用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法，是在地质条件要求分部开挖及时封闭的条件下采用。
CD法适用于双线Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级围岩隧道，地质条件困难，围岩软弱，覆盖层薄，含水量大，基底承载力低等条件。
采用CD法开挖，减小软弱围岩隧道及大跨度隧道分部开挖跨度和开挖高度，通过增加中壁墙等临时支护构件，形成分部开挖初期支护快速封闭环，使分部开挖环环相扣，最后完成全部断面开挖与初期支护1．施工参数①超前支护：拱部采用双排小导管超前预支护，并注水泥浆。
②开挖进尺：各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.5m。
③台阶高度：上台阶、中台阶开挖高度4.0m~5.5m。
④开挖工作面间距：各级台阶开挖间距控制在3~5m。
⑤施工支护措施：中隔壁临时支护采用I20b，初期支护由原设计I20b变更为H175型钢。
⑥拱部按原设计数量施做φ22中空锚杆、边墙砂浆锚杆，但施工程序更改为在初期支护结束后在施做。
2．施工方法1、施工工艺流程见下图CD法施工工艺流程图2、开挖方法隧道分为左、右导坑进行开挖，每侧导坑又分为两步台阶。
为保护好围岩，围岩尽量采用机械辅人工开挖，每循环进尺按每榀钢架间距0.5m,当围岩稳定性较差时，考虑采用中部预留核心土法施工；开挖方法见下图。
Ⅴ级围岩中壁法施工示意图3、施工步骤4.中壁拆除在CD法中的一个关键问题是拆除中壁，据以往经验，中隔壁拆除时间应在全断面成环后，各部位位移充分稳定后，才能拆除，其要求如下。
1）中壁拆除参数(1)拱顶下沉量：7d的增量小于2mm；(2)净空收敛值：7d的增量小于4mm（拱顶下沉的2倍）2)安全管理参数5、作业要点（1）、施工超前导管1部与3部开挖之前，对拱部周边部位按变更要求施作双排超前导管进行超前支护。
（2）、开挖与支护开挖：1部先行开挖，随即依次开挖2部、3部、4部、5部、6部，采用挖掘机及人力配合风镐开挖，出渣车出土。
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（5）断面比标准支护模式大得多的情况； （6）断面形状特殊的情况； （7）洞口段、斜坡面下隧道等地形条件可能产生偏压的 情况； （8）有接近隧道的结构物的情况； （9）预计有与时间有关的流变荷载作用、二次衬砌存在 长期荷载的情况。
在解析方法中，有两种主要的方法，即：传统的结构力学
方法及近代的岩体力学方法。前者是把支护结构和周围围岩分
北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
（3）在其他建筑中，设计者能够计算与荷载假定相适应 的结构的性质，以及在可能的荷载组合下其中的应力和变形。 在隧道工程中要想计算出材料（既是挖过的围岩也是支护的主 体）中的应力和变形是很困难的，因为它与形成的结构的类型 以及时间有很大关系。
（4）其他建筑根据力学计算以及构造上、经济上的考虑来 选择工程结构的材料，而隧道工程的重要构件（围岩），本身 就是建筑材料，我们既不能选择，也不能极大地影响它的力学 性质。
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
[例如]:明挖施工隧道（如浅埋地下铁道、明洞等），多采 用拱涵力学模式。因为这种承受回填材料重量的结构与拱涵的 工作状态是一致的。在其他情况下，则与圆管静力学模式或与 半无限及无限介质中带加强环框的孔洞力学模式更为接近。
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北京交通大学---隧道设 计与施工---第4部分隧道
设计方法
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2020/11/6
北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
•第四部分 隧道设计方法
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
•一、概 述
• 长期以来，隧道结构的计算仅仅是针对支护结构中的二次 衬砌的，在计算中一直采取拱涵力学模式，即把衬砌视为拱形 推力结构，承受来自围岩的主动和被动荷载。这种简化显然与 隧道结构的实际工作状态相差很大。 • [例如]：理论上已经证实，在无支护坑道中, 坑道本身就是 承载结构，其工作状态更接近于半无限或无限介质中的孔洞那 样工作。
（5）在施工中，其荷载、变形和安全度与其他结构相比
都还远远没有确定，尤其是与最终状态的关系密切。因此，在
隧道结构中最后状态的安全度检算和力学计算是存在问题的。
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
二、设计方法的选择和适用条件
隧道支护结构的设计应根据围岩条件（围岩的强度特性、 初始应地力场等）和设计条件（隧道断面形状、隧道周边地形 条件、环境条件等）选择合适的设计方法。
结果。不管采取何种设计方法，都必须清楚地认识隧道结构物 与其他工程结构物在本质上的差异，主要表现在以下几点：
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
（1）其他工程结构都是抵抗荷载的，而隧道结构，按目 前的认识水平来说，围岩同时是工程材料、承载结构和荷载。 隧道结构的主体是围岩，其承载结构是由围岩和初期支护、衬 砌组成的一个整体。该系统的荷载是由支护结构和围岩之间的 相互作用给定的，不是事先能给定的参数。
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图1 设计方法的选择流程图
北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
标准设计是用于一般围岩条件下的标准隧道断面的设计，
在围岩条件特殊或设计条件特殊时，采用已经实施过的、经过
工程实际证实是安全和经济的支护结构模式的设计方法。
不仅研究隧道结构物本身的安全性，而且要保护周边环境
或接近居民区的情况也越来越多。在这种情况下，有必要采用
根据隧道支护结构的特点，在预设计中采用以下方法: (1) 标准支护模式的设计方法（简称标准设计）； (2) 类似条件的设计方法（简称类比设计或经验设计）； (3) 解析的设计方法（简称解析设计）。
隧道支护结构设计，在有标准支护模式时以标准设计为主要
的设计方法。在没有标准支护模式时，则要根据围岩条件、结
割开来，把围岩作为给定荷载，支护结构作为承载结构，即结
构－荷载模式。后者是把结构和周围岩体视为一体，作为共同
的承载体系，即相互作用模式或围岩－结构模式，设计
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•表1 设计方法的选择
围岩条件
设计条件
·一般围岩 ·特殊围岩
·一般条件(标准断面)
·特殊围岩
·一般围岩(符合右 栏的特殊条件)
·特殊围岩
·特殊条件(大断面、偏压地形、 埋深极小或极大、地表面下沉有限 制等）
北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
构特点等选择类比设计或解析设计的方法进行设计。
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
目前，我国铁路隧道主要是采用标准设计方法进行设计的， 而公路隧道还处在类比设计的阶段，但有的设计单位也逐渐向 采用标准设计的方向演变。国外在绝大多数场合，公路隧道是 采用标准设计模式的。
设计方法选择与围岩条件和设计条件有关，选择时可参考下 表及下图。
解析方法分析地表面下沉等地层的动态。
在下面所示的特殊条件的情况下，宜根据解析的计算结果，
进行定量的判断：
（1）地质条件特别差的情况；
（2）埋深大、初始地应力大的情况；
（3）埋深小、地表面下沉有问题的情况；
（4）采用施工方法、开挖顺序与标准的支护模式不同的特
殊工法的情况；
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北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
北京交通大学隧道设计与施工第4部 分隧道设计方法
地下结构的力学模式必须符合下述条件： （1）与实际工作状态一致，能反映围岩的实际状态以及
围岩与支护结构的接触状态； （2）荷载假定应与在修建洞室过程中荷载发生的情况一
致； （3）所确定的应力状态要与经过长时间使用的结构所发
生的事故和破坏情况一致； （4）材料性质和数学表达要等价。 只要符合上述条件，任何设计和计算方法都会获得合理的
（2）地面结构有很大自由空间，其中每个构件都是事先根 据标准荷载决定的，并用大家公认的方法进行计算、验证。相 反地，隧道全部是开挖出来的，是在初始地应力场作用下的工 程材料中开挖出来的，也就是说是在具有一定应力场的围岩中 修筑的。结构很早就逐步地参与工作，其中的初始地应力场是 很难准确决定的。
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