西南交大隧道教案
隧道钻爆设计-《隧道工程》钻爆课程设计-西南交大峨眉校区
课程名称：设计题目：院系：专业：年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区年月日课程设计任务书专业姓名学号开题日期：年月日完成日期：年月日题目隧道钻爆设计一、设计的目的掌握隧道钻爆设计过程。
二、设计的内容及要求根据提供的隧道工程，确定各炮眼类型的炮眼数目；编制钻爆参数表；绘制钻爆设计图；绘制爆破网络图三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日隧道爆破设计实例一、 工程概况某隧道穿越无区域性断裂构造地带，围岩较为破碎，裂隙较发育，普氏系数f=8～10。
地下水以基岩裂隙水为主，水量较发育。
隧道内围岩以Ⅳ类围岩为主，主要为片麻岩。
隧道断面设计为半圆拱形，底宽B=4.5m 、高H=4.0m 。
二、 施工方案选择为了保证隧道开挖质量，又能加快施工工期，采用全断面光面爆破施工方案。
每月施工28d ，采用4班循环掘砌平行作业，月掘进计划进尺为210m 。
三、 爆破参数选择1、计算炮眼数Nτγq SN =N ——炮眼数目，不包括未装药的空眼数。
q ——单位耗药量 S ——开挖断面积，m ²。
τ——装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，可参考表1 γ——每米药卷的炸药量，kg/m,2号岩石铵梯炸药的每米质量见表2 开挖断面[]{}23.13B 2B H 222B S m =⨯÷-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡÷÷=）（）（π单位炸药消耗量根据表5——5选取，q=1.4kg/m ³。
装药系数τ根据表5——3，并综合考虑各类炮眼的装药系数选取，τ=0.43。
根据表5——4选取γ=0.78，代入上式则有5.5578.043.03.134.1N =⨯⨯=个 实际取55个炮眼。
2、每循环炮眼深度本工程的月掘进循环计划进尺为210m ，每掘进循环的计划进尺数l=210÷28÷4=1.875m,本设计取炮眼利用率η=0.93，则根据炮眼深度计算式有L ＝l/η=1.875/0.93=2.02m实际取炮眼深度为2m ，每循环进尺l ′=2.0×0.93=1.86m 一般深掏槽眼较炮眼深度加深0.15～0.25m 。
铁路隧道-西南交通大学课程与资源中心
现了长19.73km穿越阿
尔卑斯山脉的铁路隧道。
手段，铁路隧道也越来越
多。
目前最长的铁路隧道已
达57km。
11
（一）隧道的概念、分类及隧道工程的历史
3、隧道工程的历史
与钻爆法完全不同的两种机械开挖法：
一种是用于软土地层的盾构机，发明于1823
年，从手工开挖式盾构，发展到半机械化乃至机
械化盾构；
另一种是用于中等和坚硬岩石地层的岩石掘 进机，1881~1883年隧道掘进机首次试掘成功。
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《山岭隧道》课程
第一讲
绪 论
许炜萍
讲师
西南交通大学
Southwest Jiaotong University
1
参考教材：
刘维宁 《铁路隧道》，中国铁道出版社，2011年
高波 《高速铁路隧道设计》，中国铁道出版社，2010年
朱永全 《隧道工程》，中国铁道出版社，2009年
• 按照2008年修订《中长期铁路网规划》：
– 到2020 其中：
– 规划建设客运专线1.6万公里以上，到2012年 建设客运专线1.3万公里 – 新线建设4.1万公里 – 既有线增建二线1.9万公里 – 既有线电气化2.5万公里，
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（二）中国隧道工程建设成就与发展 1、铁路工程
王梦恕 《中国隧道及地下工程修建技术》，人民交通出
版社，2010年
2
隧道工程施工技术教案
隧道工程施工技术教案教学目标：1.了解隧道工程施工的基本原理和方法。
2.掌握隧道工程施工的相关技术和操作。
3.能够独立完成隧道工程施工任务。
4.培养学生的团队合作意识和施工安全意识。
教学内容：1.隧道工程施工的基本原理和方法。
2.隧道工程施工的相关技术和操作。
3.施工设备和工具的使用。
4.施工安全和质量控制。
教学过程：第一节课：隧道工程施工的基本原理和方法1.引入（10分钟）教师简要介绍隧道工程的历史和现实意义，引发学生的兴趣。
2.隧道工程施工的基本原理和方法（20分钟）教师讲解隧道工程施工的基本原理，包括隧道工程的地质条件、地貌特点、水文地质条件等，并介绍隧道施工的常见方法，如盾构法、钻孔法、爆破法等。
3.课堂讨论（15分钟）学生就隧道工程施工中可能遇到的问题进行讨论，包括地质灾害、水文地质条件不利等。
4.小结（5分钟）教师总结讲解内容，引导学生对本节课的内容进行总结。
第二节课：隧道工程施工的相关技术和操作1.引入（10分钟）复习上节课讲解的内容，提问学生对隧道工程施工的基本原理和方法的理解。
2.隧道工程施工的相关技术和操作（30分钟）教师重点讲解隧道工程施工中的关键技术和操作，如隧道的支护、排水、通风等。
3.示范操作（20分钟）教师进行示范，演示隧道工程施工中的一些常见操作技术，如喷射混凝土、支护结构施工等。
4.学生实践操作（30分钟）学生按照教师的示范进行实践操作，小组合作完成一定数量的施工任务。
第三节课：施工设备和工具的使用1.引入（10分钟）复习上次课的内容，提问学生对隧道工程施工的相关技术和操作的理解。
2.施工设备和工具的使用（30分钟）教师介绍隧道工程施工中常用的设备和工具，如隧道掘进机、拌凝土搅拌机、爆破设备等，并讲解其使用方法和注意事项。
3.示范操作（20分钟）教师进行示范，演示隧道工程施工中设备和工具的正确使用方法。
4.学生实践操作（30分钟）学生按照教师的示范进行实践操作，小组合作完成一定数量的施工任务。
隧道场景教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：（1）使学生了解隧道的基本结构、功能及分类；（2）使学生掌握隧道施工的基本工艺和施工方法；（3）使学生了解隧道运营管理的基本知识。
2. 能力目标：（1）培养学生分析隧道施工过程中可能遇到的问题，并提出解决方案的能力；（2）提高学生实际操作能力，学会运用所学知识解决实际问题；（3）培养学生的团队协作能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对隧道工程的兴趣，培养学生热爱工程事业的精神；（2）增强学生的安全意识，提高自我保护能力；（3）培养学生的社会责任感。
二、教学内容1. 隧道基本知识：隧道结构、功能、分类、施工方法、运营管理等；2. 隧道施工技术：隧道开挖、支护、衬砌、通风、排水等；3. 隧道运营管理：隧道养护、维修、安全监测等；4. 隧道施工安全及环保。
三、教学过程1. 导入新课通过图片、视频等形式展示隧道工程的应用场景，激发学生的学习兴趣。
2. 讲授新课（1）隧道基本知识：介绍隧道的结构、功能、分类等；（2）隧道施工技术：讲解隧道开挖、支护、衬砌、通风、排水等施工方法；（3）隧道运营管理：介绍隧道养护、维修、安全监测等管理知识；（4）隧道施工安全及环保：讲解隧道施工过程中应注意的安全问题和环保措施。
3. 案例分析选取具有代表性的隧道工程案例，分析施工过程中可能遇到的问题及解决方案。
4. 实践操作组织学生进行隧道施工模拟实验，让学生亲身体验隧道施工过程，提高实际操作能力。
5. 小组讨论将学生分成小组，讨论隧道施工过程中的安全、环保、质量控制等问题，培养学生团队协作能力。
6. 总结与反思引导学生总结本次课程所学内容，并对隧道工程的发展前景进行展望。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的学习态度、参与度等；2. 案例分析：评估学生对案例的分析能力和解决问题的能力；3. 实践操作：考察学生的实际操作能力；4. 小组讨论：评估学生的团队协作能力和沟通能力；5. 课后作业：检查学生对知识的掌握程度。
段隧道课程设计
段隧道课程设计一、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、分类及组成。
2. 学生能描述隧道施工过程中的关键技术，如隧道开挖、支护和衬砌。
3. 学生了解隧道工程中的质量控制、安全监测及环境保护措施。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析隧道工程中可能出现的问题，并提出合理的解决方案。
2. 学生通过小组合作，设计简单的隧道工程模型，提高动手实践能力和团队协作能力。
3. 学生能够运用专业术语，准确表达隧道工程相关知识，提高沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对隧道工程及基础设施建设事业的热爱和责任感。
2. 学生了解隧道工程在国家经济发展和社会进步中的重要作用，增强民族自豪感。
3. 学生通过学习隧道工程，认识到科学技术在工程建设中的价值，培养创新精神和探索意识。
课程性质：本课程为工程技术类课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：五年级学生，具备一定的认知能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，采用直观、生动的教学手段，注重培养学生的实践能力和创新意识。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 隧道工程基本概念：包括隧道的定义、分类、功能及在交通、水利等领域的应用。
教材章节：第一章 隧道工程概述2. 隧道工程组成与施工技术：学习隧道主体结构、辅助结构及其施工方法，如钻爆法、盾构法等。
教材章节：第二章 隧道施工技术3. 隧道支护与衬砌：探讨隧道施工中的临时支护和永久衬砌技术，了解其作用和施工要点。
教材章节：第三章 隧道支护与衬砌4. 隧道工程案例分析：分析典型隧道工程案例，了解隧道工程中的关键技术、质量控制、安全监测等方面。
教材章节：第四章 隧道工程案例5. 隧道工程模型设计与制作：分组进行隧道工程模型设计与制作，培养学生的动手实践能力和团队协作精神。
教材章节：第五章 隧道工程实践教学内容安排和进度：第一周：隧道工程基本概念第二周：隧道工程组成与施工技术第三周：隧道支护与衬砌第四周：隧道工程案例分析第五周：隧道工程模型设计与制作（含展示与评价）教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节，有助于学生全面掌握隧道工程相关知识。
段隧道课程设计
段隧道课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握段隧道的基本概念、设计和施工技术，了解其在交通工程中的应用。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解隧道的基本构造和分类。
（2）掌握隧道的选址、设计原则和施工技术。
（3）了解隧道工程的经济和技术指标。
（4）熟悉隧道工程的施工和管理。
2.技能目标：（1）能够分析隧道工程的工程量和投资估算。
（2）能够进行隧道工程的施工和计划编制。
（3）具备隧道工程质量检验和安全管理的基本能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对隧道工程的安全、环保和可持续发展理念的认识。
（2）培养学生热爱祖国、服务人民、勇于创新的精神风貌。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.隧道的基本概念和分类：隧道的定义、分类及特点。
2.隧道的设计：选址、设计原则、设计步骤。
3.隧道的施工技术：施工准备、施工方法、施工。
4.隧道工程的经济和技术指标：投资估算、工程量计算、成本控制。
5.隧道工程的质量检验和安全管理：质量标准、检验方法、安全管理。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：系统地传授隧道工程的基本知识和技能。
2.案例分析法：分析实际工程案例，提高学生的应用能力。
3.实验法：进行隧道工程的模拟实验，培养学生的实践能力。
4.讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的隧道工程教材。
2.参考书：提供相关的隧道工程书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，直观地展示隧道工程的形象。
4.实验设备：购置隧道工程的模拟实验设备，提高学生的实践能力。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采取以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的知识掌握和应用能力。
西南交通大学《隧道工程》书本课后章节习题及答案解析
第1章隧道工程勘测设计1.隧道选址与线路选线有什么关系？2.确定洞口位置的原则是什么？请解释其工程含义。
3.在按地质条件选择隧道位置时，所需要的地质资料有哪些？如何考虑地形条件对隧道位置的影响？第2章隧道主体建筑结构1.某新建铁路非电化曲线隧道，已知圆曲线半径R＝1200m，缓和曲线长l=50m,远期行车速度V=160km/h，隧道里程为：进口DK150+310；出口DK150+810；ZH点DK150+320；YH点DK151+000。
试求：各段加宽值与隧道中线偏移值。
要求按教材P32图2-7所示，表示清楚，并注明不同加宽的分段里程。
( 注：超高值以0.5cm取整，最大采用15cm；加宽值取为10cm的整数倍；偏移值取至小数点后2位）2. 为什么说台阶式洞门能降低边仰坡开挖高度？第3章隧道附属建筑1.什么是避车洞？避车洞的设置间距是多少？在布置避车洞时应该避开哪些地方？2.营运隧道的通风方式有哪些？什么是风流中性点？它与通风方式的关系怎样？3.为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段？它们各自的作用是什么？第4章隧道围岩分类与围岩压力1.影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素是哪几种？我国铁路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育，Rb＝26MPa，试问这是属于哪一级围岩？2. 某隧道内空净宽6.4m，净高8m，Ⅳ级围岩。
已知：围岩容重γ＝20KN/m3，围岩似摩擦角φ＝530，摩擦角θ＝300，试求埋深为3m、7m，15m处的围岩压力。
第5章隧道衬砌结构计算1.已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN，弯矩M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m，围岩抗力系数为150MPa/m。
试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。
2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。
(注：抗力方向以挤压围岩为正)3.一对称等厚平拱，衬砌厚度为50 cm，已知内力如图示，墙底抗力系数Kd=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角(注：图中1、2、3为截面编号)。
课程设计隧道
课程设计隧道一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法，能够运用所学知识解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够准确理解并记忆XX学科的基本概念、原理和方法，了解学科的发展历程和应用领域。
2.技能目标：学生能够运用所学知识解决实际问题，具备基本的XX学科实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生对XX学科产生浓厚的兴趣，培养科学思维和创新精神，意识到XX学科在生活中的重要性。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.XX学科的基本概念：介绍XX学科的基本定义、特点和应用领域。
2.XX学科的基本原理：讲解XX学科的核心原理，并通过实例进行分析。
3.XX学科的方法与应用：介绍XX学科的常用方法，并示范如何应用于实际问题解决中。
4.实践操作与实验：安排实验课程，让学生亲自动手进行实验，巩固所学知识。
5.案例分析与讨论：通过分析典型案例，引导学生运用所学知识进行思考和讨论。
三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：教师通过讲解、演示等方式，向学生传授知识和技能。
2.讨论法：引导学生进行小组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析典型案例，让学生将所学知识应用于实际问题解决中。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手进行实验，提高实验操作能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习材料。
2.参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，拓展知识面和视野。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，通过图片、视频等形式，生动展示教学内容。
4.实验设备：配置相应的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和课堂表现。
隧道施工课程设计
隧道施工课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握隧道施工的基本概念、原理和方法；2. 使学生了解隧道施工中的常见问题及其处理方法；3. 引导学生掌握隧道施工中的安全技术要求。
技能目标：1. 培养学生运用隧道施工知识解决实际问题的能力；2. 提高学生在隧道施工过程中进行团队协作和沟通的能力；3. 培养学生运用现代信息技术进行隧道施工资料收集、整理和分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对隧道施工工程的责任感和使命感，增强工程质量意识；2. 引导学生关注隧道施工领域的科技发展，激发科技创新精神；3. 培养学生尊重劳动者，热爱劳动，树立正确的劳动观念。
课程性质：本课程为专业实践课程，旨在培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的理论知识基础，但实践经验不足，对隧道施工的认识较为模糊。
教学要求：结合学生特点，采用理论讲解、实践操作、案例分析等多种教学手段，注重培养学生的实际操作能力和综合素质。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估和反馈。
二、教学内容1. 隧道施工基本概念：隧道定义、分类及用途；隧道施工的常见方法及适用范围。
2. 隧道施工原理：围岩稳定性分析；施工力学原理；隧道施工中的力学问题及解决方法。
3. 隧道施工工艺：隧道施工准备；钻孔、爆破、支护、衬砌等工艺流程；隧道施工中的质量控制要点。
4. 隧道施工常见问题及处理方法：围岩塌方、涌水、高地温等问题的原因及防治措施；隧道施工事故案例分析。
5. 隧道施工安全技术要求：隧道施工安全管理体系；隧道施工中的安全防护措施；应急预案制定与实施。
6. 隧道施工新技术与发展趋势：盾构施工技术；隧道施工自动化与信息化；绿色隧道施工技术。
教学大纲安排：第一周：隧道施工基本概念及方法第二周：隧道施工原理及力学问题第三周：隧道施工工艺流程及质量控制第四周：隧道施工常见问题及处理方法第五周：隧道施工安全技术要求第六周：隧道施工新技术与发展趋势教材章节及内容：第一章 隧道施工概述第二章 隧道施工方法与工艺第三章 隧道施工力学原理第四章 隧道施工质量问题及防治第五章 隧道施工安全管理第六章 隧道施工新技术教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和综合素质。
西南交大高速公路隧道课程设计
(2)通过车行通道时的摩擦阻力
式中:A-摩擦阻力系数,对于喷锚支护巷道,A=(78. 5 118) 10-4,取A=0. 011;
L-车行通道长度, 48. 5 m;
U-隧道周长, 22. 5 m;
Q-通风量, 142.5 m3/s;
A-车行通道面积, 37 m2。
（二）沿线围岩级别划分情况
岩石是水文地质结构的重要物质基础，(火山岩)岩石建造特征决定了岩石内部的矿物组成、结构构造及其分布特征，将直接决定水文地质结构的渗透结构类型及空间分布。
据现场调查及钻孔编录统计表明，隧址区地表出露及隧道洞身揭露的地层主要有下震旦统苏雄组陆相火山岩(Z,sx)、开建桥组(Z, k)、上震旦统灯影组白云岩(Zed)及零星出露的第四系松散堆积层。
第四系松散堆积层按成因可分为崩坡积层(Q4c+dl )、坡洪积层(Q尸+p1)和残坡积层(Q尸+d1)等，主要为块(碎)石土，块石成分主要为流纹岩、安山岩，分选性和磨圆度均较差，呈棱角状一次棱角状，局部充填少量粘土。其中崩坡积层主要分布于较高高程，而坡洪积层分布高程则相对较低，残坡积层主要分布于地势相对平缓的隧道出口端。根据各钻孔岩芯揭示，隧址区第四系分布具有以下几点特征。
因上述在计算开挖工作面风量时，均未考虑漏风而损失的风量，故洞内实际所需总风量P应为:
Q需=Q风机=PQmax
式中，P为漏风系数(按1 000 m风管考虑，漏
风系数P = 1.18);Qmax为计算所需风量的最大值，
取2 021.4 m3/min根据公式，计算得:通风机所需提供的风量Q风机=1.18x2021.4=23853 m3/min
（1）分布不均匀，从1.6 ，主要集中在8 。
隧道具体位置的选择与区域工程地质条件西南交通大学课程与资源中心
23
二、地质条件与隧道位置的选择
1、单斜构造与隧道位置的选择
单斜构造是指成层的岩层向一 个方向倾斜的地质构造。常见的工 程地质问题为不均匀的地层压力、 偏压、顺层滑动等现象。按岩层的 倾角不同，可分为三种情况：
（1）水平或缓倾角岩层
当隧道通过坚硬的厚层岩层时， 较为稳定。若通过很薄的岩层，则 施工时顶部易产生掉块现象，此时， 以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。
山岭隧道
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一、地形条件与隧道位置的选择
1、高程障碍
（4）工程案例
山岭隧道
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一、地形条件与隧道位置的选择
2、平面障碍
铁路、公路进入山区，这里山峦起伏，河谷蜿蜒， 线路不得不依山傍河迂回前进。有时走行在凹岸，则 需注意是否受到河水冲刷。如果走行在凸岸山嘴，则 沿山坡绕行，凸度较大时，曲线半径势必很小，行车 条件恶化。若是山嘴伸出太急，线路就无法随之环绕， 这就出现了平面障碍。解决平面障碍有以下两种方案。
山岭隧道
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芬兰的很多公路宁以高工程成本修建暗挖隧 道，而不以低工程经费开挖地面、修建边坡。
山岭隧道
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一、地形条件与隧道位置的选择
1、高程障碍
（3）越岭隧道方案
当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道， 穿山通过，就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。修建隧 道可能工程量要大一些，工期也会长一些，但是，它能使线路 平缓顺直，不需要较大的坡度，不需设置太多、太急的曲线。 今后在长期的运营中，由于技术条件好，可以牵引更大的重量， 可以提高行驶速度，缩短运程，还不受外界干扰，战争时期将 是良好的掩护所。因此，从全局和长期考虑，越岭隧道方案是 比较合理的。
山岭隧道
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《隧道》 第二课时(优秀教学设计)
《隧道》第二课时(优秀教学设计)隧道第二课时(优秀教学设计)本节课的教学设计旨在帮助学生进一步了解隧道的定义、构造和作用，并鼓励他们运用所学知识进行实际案例分析和解决问题。
教学目标- 了解隧道的定义和构造- 掌握隧道的作用和使用领域- 能够分析隧道工程的实际案例教学内容1. 隧道的定义和构造- 通过图片、模型或实地考察等形式介绍隧道的定义和基本构造- 引导学生讨论不同类型隧道的特点和用途2. 隧道的作用和使用领域- 呈现隧道在不同领域的使用案例，如交通运输、地铁、水利工程等- 引导学生思考隧道的优势和不足，并讨论环保和可持续发展的考虑3. 案例分析和解决问题- 提供一个隧道工程实际案例，如地铁隧道施工、山区公路隧道建设等- 学生分组进行案例分析，包括地质勘察、隧道设计和施工等方面的考虑- 学生展示他们的分析结果，并就案例中存在的问题提出解决方案教学方法- 图片展示：通过图片展示不同类型隧道的构造和使用领域，激发学生兴趣- 小组讨论：引导学生以小组形式讨论隧道的构造、作用和案例分析，并分享他们的观点- 问题解决：引导学生在案例分析中发现问题，并提出解决方案的思考评估方法- 小组展示：学生展示他们的案例分析结果和解决方案，并接受同学和老师的评价和反馈- 口头提问：针对隧道定义、构造和作用等方面进行口头提问，检验学生的理解能力教学资源- 隧道图片、模型或实地考察的资料- 隧道工程案例相关的材料和资料教学延伸- 学生可进行更深入的研究，了解著名隧道工程的经典案例，如长江隧道、英吉利海峡隧道等- 学生可尝试设计和建造一个简单的模型隧道，以加深他们对隧道工程的理解总结通过本节课的教学设计，学生能够全面了解隧道的定义、构造和作用，并通过实际案例分析培养他们的问题解决能力和团队合作精神。
此外，教学延伸的内容也有助于拓展学生对隧道工程的进一步认知和兴趣。
西南交大大断面隧道设计技术
世界最长双洞公路隧道
• 秦岭终南山公路隧道单洞全长18.02公里，于2007年1月建
成通车。隧道通车后，秦岭天堑变为通途，西安至秦岭深 处的柞水县城行车时间由原来的3小时缩短为40分钟。
我国埋深最大隧道－锦屏辅助洞
• 锦屏辅助洞是锦屏水电枢纽前期的控制性工 程。其作用是沟通东、西雅砻江的交通，为 上下行分离式双洞特长隧道，单洞长约 17.5km。最大埋深2375m，其埋深大于1500m 的洞段(12.8km)占隧洞全长的73.1%，位居 世界之首。
>140
三车道
隧道开挖面积约＝1.4倍隧道净空断面积
国外大断面隧道 最大宽度：21.2m 最大断面：252m2
世上最早的地下工程
• 公元前2180～前2160年，巴比伦王朝修建了一条穿越幼发 拉底河，从王宫到朱庇特庙的长约 900米的人行隧道.
世界上最早的铁路隧道
• 1829－1830年在英国建成的利物浦－曼彻斯特铁路线上， 出现了世界上最早的一座铁路隧道，全长达1190 米。从 此，隧道偕同铁路一起在世界各国修建开来。
合防灾救援及养护维修考虑,采用双线隧道加贯通平导的
方案进行比较。 当隧道长度大于20km时，从防灾救援方面考虑，一般采 用双洞单线隧道方案。
大断面隧道设计－衬砌结构设计
现代隧道衬砌结构设计的特点：
采用岩石力学模型，而不采用传统的荷载－结构模型； 围岩既是荷载的来源，又是承载结构；
围岩是主要的承载结构；
空气动力学影响 相对小
环境影响 工程投资 相对小 较低
相对大
相对大 大20～40％
隧道净空设计
单洞双线和双洞单线方案选择原则：
当隧道长度小于10km时，一般采用单洞双线隧道方案,可
隧道教案
第一章了解隧道常识教学目的与要求1、了解隧道及地下工程历史现状和发展方向，工程特点；2、掌握隧道基本概念；3、掌握隧道工程理论要点；4、理解隧道技术规范；重点与难点1、隧道定义；2、围岩定义；3、支护定义；4、隧道结构组成；5、隧道种类规模和工程特点。
复习（或导入）新课内容第一章了解隧道常识一、隧道的定义隧道——建筑在地下的通道建筑物。
工程中还常将未加支护的毛洞称为坑道。
围岩——指坑道周围一定范围内，对坑道稳定有影响的那部分岩体。
或表述为：坑道周围一定范围内，受隧道工程施工和车辆荷载影响的那部分岩体。
支护——为维护围岩稳定而施作的人工结构。
二、隧道的结构组成围岩——天然结构部分，也是主体部分，不可替代。
洞门——明暗交界处的结构部分。
初期支护（外层衬砌）支护——后期支护（内层衬砌）附属设施——功能性构造部分。
三、隧道的种类1、按长度划分，公路（铁路）长度在：短隧道500m及以下中长隧道500m~1000m（铁路隧道500m~3000m）长隧道1000m~3000m （铁路隧道3000m~10000m）特长隧道3000m以上（铁路隧道10000m以上）2、按断面划分，断面面积在：小断面10m2及以下中等断面10m2 ~ 50m2大断面50m2 ~ 100m2特大断面100m2 以上四、隧道的工程特点1、主体结构埋设于地面以下2、是一个狭长的建筑物3、可以常年全天候稳定地安排施工4、地下工程施工环境较差，施工中还可能进一步恶化5、建成困难、建好困难、一旦建成要更改就更困难6、运输不便，物资供应困难六、几个相关概念1、隧道工程设计——工程规划活动隧道工程设计阶段可以分为：建筑设计、结构设计、施工设计三个阶段。
2、隧道工程施工——建筑活动隧道工程施工是指按照规定的使用目的、规定设计要求、规定的技术标准，使用适当的人员、资金、机械、材料，运用适当的施工方法、施工技术和施工管理，在指定的地层中修建隧道及地下洞室建筑群的建筑活动。
优质课《隧道》教学设计(第二课时)
优质课《隧道》教学设计(第二课时)优质课《隧道》教学设计（第二课时）教学目标- 通过观察图片和听取教师解释，研究隧道的定义和特点。
- 通过阅读文本，了解隧道的种类和用途。
- 研究如何使用有效的问答技巧来提高理解能力。
教学准备- 教师：幻灯片、图片、文本材料、课堂练题。
- 学生：纸笔、课本、笔记本。
教学过程1. 引入（5分钟）- 展示一张隧道的图片，引导学生观察图片，询问学生对隧道的认识和了解。
- 解释隧道的定义和特点，引发学生的兴趣。
2. 概念讲解（10分钟）- 利用幻灯片或黑板，介绍隧道的种类和用途。
- 通过讲解不同种类的隧道和它们的使用场景，激发学生对隧道的好奇心。
3. 文本阅读（15分钟）- 分发文本材料，让学生阅读关于隧道的段落。
- 引导学生快速浏览文本，找出关键词和句子，并简要讲解每个段落的内容。
4. 小组合作（15分钟）- 将学生分成小组，让他们讨论并回答几个与隧道相关的问题。
- 鼓励学生在小组内互相提问和解答问题，以提高他们的理解能力。
5. 课堂讨论（10分钟）- 随机选择几组学生，让他们分享他们的讨论结果。
- 引导学生相互评价和补充对方的答案。
6. 总结（5分钟）- 总结本节课的重点内容，再次强调隧道的定义和特点。
- 鼓励学生积极思考和提问，为下节课做好准备。
课堂练- 分发课堂练题，让学生在课后完成。
- 收集学生的答案并进行批改，以确保他们对隧道的理解和记忆。
扩展活动- 邀请专家或相关行业人士来进行讲座或分享，以增加学生对隧道的实际应用的理解。
- 带领学生参观附近的建筑工地或隧道工程，让他们亲身体验隧道的建设和使用过程。
课程评估- 观察学生的课堂参与和回答问题的表现。
- 检查学生完成的课堂练题答案，评估他们对隧道的理解程度。
参考资料- 《隧道》课本教材- 相关图片和幻灯片。
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围岩分级 岩体工程分类分级不可能是固定不变的，随着
经验的积累和分析手段的提高，分级方案和标
准应逐渐得到改善；
当前单就地下工程方面的围岩分级标准也很多，
统一分级方法势在必行；
同时还应考虑如何实现与国际分级标准接轨。
围岩分级
1、Q值计算式及其影响因素：
Q系统
Q——N.Barton岩质评定系数； RQD——岩体质量指标；
SEE 图 例
应力释放区 应力扰动区 原岩应力区 高地应力区
围岩分级
Q系统
3、地形对Q值的影响分析
河谷对原岩应力的影 响——有限元分析
5 7°
20
A B C D E F G
K tf
A' B' C' D' E' F' G'
300
50 50 50 50 50 50 50
74 °
引入地形影响 系数，对Q进行 修正，反映地 形对Q值的影响
一些学者认为：河谷区应力存在分区现象，可划分为岸坡至一定 深度范围内的应力变异区和超过这一深度以后的原岩应力分布区，其 中应力变异区可根据应力量值的变化进一步划分为应力松弛区和应力 增高区。王士天给出了雅砻江锦屏坝区河谷应力分带图，根据应力值 的大小，将应力区分为：应力释放区、应力扰动区、原岩应力区以及 高地应力区四个区域。
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地下工程力学原理
围岩分级
单层衬砌
锚杆受力
专 授
业：桥梁与隧道工程 课：仇 文 革 教授
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一：围岩分级
西南交通大学
Southwest Jiaotong University
概念澄清
岩石和岩体
分类与分级 岩体、工程岩体和围岩 建议采用“岩体分级”或“工程岩体 分级”的名称；当然对于地下工程而 言，“围岩分级”是适用的
围岩分级
为什么要对工程岩体进行分级?
对于地下工程而言，一个准确而合理的围
岩分级，不仅是人们认识洞室围岩特征，
正确进行隧道或其他地下洞室的设计、施
工的基础，而且也是现场进行科学管理，
Q值的计算式为 ：
Jn——节理组数；
Jr——节理粗糙度； Ja——节理蚀变系数； Jw——节理水折减系数；
围岩分级
1、Q值计算式及其影响因素：
Q系统
《挪威隧道和地下工程 2004年度报告》中的版本
D Poor
2.1m
围岩分级 G Exeptionally Poor F Extremely Poor E Very Poor C Fair
当定性划分和定量指标确定的级别不一 致时，应对定性划分和定量指标的综合 分析，确定岩体基本质量级别。必要时 应重新进行测试。
围岩分级
影响地下工程围岩稳定性的因素包括：
1. 2. 岩体的破碎程度，也即完整性 岩石的力学性质，主要指岩石单轴饱和抗压强度
3.
4.
结构面性质和空间的组合
围岩的初始应力场
5.
A
H
A' B'
B 4 3
σz /γH
BB' AA'
2 1 0
围岩分级
2、宏观地质构造对Q值的影响分析
Q系统
断层
断层是存在于地质体中的破裂构造。无论是活动断层还是非活动 断层，均对岩体中的应力有明显影响。活动断层的影响主要表现在： 与区域主应力方位相比，断层附近的主应力方位均不同程度地变化， 而这种变化主要限于断层附近一定距离内；断层及其附近应力量值的 变化较为复杂，既有应力增大地段，也有降低地段，应力的增大和降 低主要取决于断层带的几何形态和断层与区域应力方向之间的关系， 而应力变化的幅度与断层的规模有关。非活动断层的影响主要表现在： 在断层附近，与区域应力场相比，应力方位发生转向，断层组成地应 力局部分区的界面，断层的上盘与下盘应力大小和方向都有差别。断 层对地应力的影响十分复杂，对其进行定量地描述还很困难，需要根 据具体的工程通过数值模拟或现场测试进行单独分析。同样在此引入 “断层影响系数”对Q计算式进行修正，反映断层对Q值的影响。
围岩分级
《工程岩体分级标准》采用的思路
岩石的坚硬程度
岩体基本质量分级：
岩体的完整程度
根据各行各业、各类型工程岩体特点，考 虑相关影响因素修正，由此形成一个各行各 业都能接受的分级标准
围岩分级
《工程岩体分级标准》确定岩体基本质量的方法
定性划分和定量指标2种方法确定： 定性划分： 定量指标BQ：主要考虑了单轴饱和抗 压强度Rb 和岩体完整指数KV
C
A
0.15 0.29 0.43 0.57 0.71 0.85 0.99 1.13 1.27
B
C
在斜坡一定深度的范围内，主 应力方向发生了明显的偏转， 形成应力分异带，在应力分异 带内，最大主应力方向与坡面 近于平行，最小主应力则近于 垂直坡面。
围岩分级
3、地形对Q值的影响分析
Q系统
河谷对原岩 应力的影响
发展新的施工工艺以及正确评价经济效益
的有力工具。
围岩分级
《工程岩体分级标准》GB50218-94出现的背景
我国各行业、各种工程类型已建立了数十种岩体分级方
法，体系庞杂，称呼、分级指标、评价标准等各方面都不 统一，显得极其混乱，与工程建设标准化要求不协调 ， 而且对同一处岩体进行分级评价时，有时会矛盾，带来失 误，有必要通过总结分析，把这些方法统一起来。 由水利部、铁道部、建设部联合制定，1995年7月开始 施行的《工程岩体分级标准》GB50218-94，是对于各行 各业各类岩石工程都适用的统一的工程岩体分级方法。
围岩分级
基于围岩松动圈的围岩稳定性分级
2、围岩松动圈稳定性判据
围岩分级
3、围岩松动圈分类
围岩类别 小松 动圈 Ⅰ 稳定围岩 Ⅱ 中松 动圈 Ⅲ Ⅳ 分类名称
基于围岩松动圈的围岩稳定性分级
松动圈 （cm） 0~40 支护机理及方法 喷射混凝土支护 锚杆悬吊理论喷层 局部支护 锚杆悬吊理论喷层 局部支护 锚杆组合拱理论， 喷层、金属网局部 支护 刚性支护局部破 坏 刚性支护大面积 破坏 备注 围岩整体性好， 不易风化的可不 支护
较稳定围岩 一般围岩
一般不稳定围 岩（软岩）
40~100 100~150
150~200
大松 动圈
Ⅴ
不稳定围岩 （较软围岩）
极不稳定围岩
200~300
锚杆组合拱理论， 喷层、金属网局部 支护
待定
围岩变形有稳定 期
围岩变形在一般 支护条件下无稳
Ⅵ
>300
围岩分级
1、屈服及屈服接近度
基于屈服接近度的围岩稳定性分级
σ'
2
2、毛洞稳定性的屈服接近度分析——Drucker-Prager准则
2
y
π 平面
A B C D O'
屈服面
D O' A
θσ
x
3c
.ct
gυ
O
σ
1
σ'
3
σ'
1
τ
σ
3
π
A
2.3m
B Good
2.5m
100 50
跨度或高度（m） ESR
Very good
A Ext good
Exe good
20
ESR=1时的锚杆长度（m）
1.7m
20 10 5
D70/10 c/c1.0
喷混
凝
的 土区
间 锚杆
距
1.3m
1.5m
11 7
1.2m D55/6 D40/4 c/c2.9 c/c3.2
物体受到荷载作用后，随着荷载的增大，由弹性状态过渡到塑性 状态，这种过渡叫做屈服，而物体内某一点开始产生塑性应变时，应 力或应变所必需满足的条件叫做屈服条件。岩石全程应力应变曲线如：
围岩分级
基于屈服接近度的围岩稳定性分级
2、毛洞稳定性的屈服接近度分析-Drucker-Prager准则
围岩分级
σ
基于屈服接近度的围岩稳定性分级
围岩分级
2、宏观地质构造对Q值的影响分析
Q系统
断层（fault）和褶皱（fold）是地质构造的两种最基本形式，它们 的存在不仅可以对原岩应力的量值产生影响，而且还可影响其分布。
受结构面和围岩材料相对强度的关系的影响，结构面附近应力可能
会出现以下三种情况：
围岩分级
2、宏观地质构造对Q值的影响分析
Q系统
D30/3 c/c4 cm 12
5
9c
4c
m
5c
m
m
4m ② sb ④ B(+S) ③ B 2.0m 1.6m 3m ① 不支护
3 2.4
⑦ Sfr+B D25/3 c/c2.9
⑥ Sfr+B
⑤ Sfr+B
2
10 E=
J 00 E= 70
0J
E=
0J 70
1.3m
未
1m
喷
混
凝
土
区
的
锚
杆
间
距
1.5
1