岩土、隧道及地下工程

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（2）岩土力学本构理论与地层适用性研究； （3）开发观测方法，自动报警系统的研究； （4）加固地层的各种类型注浆法、冻结法和地下水位降低法等； （5）开发能够主动控制掌子面功能的隧道掘进机； （6）复杂环境下的设计和施工技术； （7）隧道前方障碍物的探测与排除。
4.5 展望
二、岩土工程与地下工程面临的挑战
时间 1773年 1776年 1856年 1857年 1885年 1920年
人物 库伦、摩尔
柯林 达西 朗肯 布辛耐斯克 普朗特尔
成果 摩尔-库伦强度理论
斜坡稳定性理论 达西定律
朗肯土压力理论 布辛耐斯克解
极限承载力公式
4.2 岩土力学的沿革
二、经典土力学的形成与发展（1923-1963）
时间 1921-1923年
4.5 展望
一、工程实践的新要求与岩土力学的发展趋势
理论分析 ↓
数值分析
※反馈分析法： 用现代先进技术进行原体观测，同时在现代计算技术的基 础上建立联系理论、经验与现场观测资料的专家系统，通 过这一途径改进当前或今后的工程设计。
4.5 展望
二、岩土工程与地下工程面临的挑战
城市地下工程面临的挑战
（1）理论研究集中在地下结构和地层的相互作用上；集中在地 层损失上及其损伤机理上；
1875年，法国人莫尼埃（五分钟介绍）
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第四章 岩土、隧道及地下工程
4.1 概述
一、岩土工程
(1). 以土力学与基础工程、岩石力学与工程为理论基础， 与工程地质学密切结合。
(2). 以岩石和土的利用、整治或改造作为研究内容。
(3). 服务于各类主题工程的勘察、设计与施工的全过程。
4.1 概述
二、隧道及地下工程
1925年 1927年 1948年
人物 太沙基 太沙基 费伦纽斯
泰勒
成果 有效应力原理和土的固结理论
出版《土力学》 瑞典圆弧法
土坡稳定理论
三、现代土力学的发展（1963至今）
1963年罗斯科提出的剑桥模型等。
4.3 岩土力学的演变
一、早期的岩土工程
18万年前旧石器时代早 期古人类活动洞穴遗址
距今6000多年前半坡遗址 中我国最早的浅基础痕迹
隧道及其他地下工程面临的挑战
（1）长大隧道的设计、施工技术；通风防灾技术； （2）特殊地质地层的设计和施工技术； （3）非连续岩体的大变形和破坏分析； （4）大型跨江海桥梁基础、其他深水基础设计和施工问题； （5）隧道的超前地质预报问题； （6）固、液、气的耦合问题； （7）真正适合岩体力学的理论和分析方法； （8）隧道及地下工程的精细化试验及数值模拟技术； （9）新概念、新材料在隧道及地下工程中的应用； （10）IT技术（数字化技术）在隧道及地下工程中的应用
人工挖孔桩、混凝土灌注 桩、沉管灌注桩的出现， 落锤式打桩机、蒸汽打桩 锤、导杆式柴油打桩锤、
筒式打桩锤的问世
4.3 岩土力学的演变
二、近代岩土工程
1905-1909年， 京张铁路的修建
1923年，上海，我国 第一座现代高层建筑
4.3 岩土力学的演变
三、现代岩土工程
上海洋山深水港，陆域工 程中采用强夯、排水固结
4.3 岩土力学的演变
一、早期的岩土工程
在国内外尚无地基基础 设计理论的条件下，地 基基础的设计主要凭工 匠的经验。奠基于1173 年，竣工于1372年的比 萨斜塔竣工时塔身就倾 斜了2.1m。
4.3 岩土力学的演变
二、近代岩土工程
桩基础被大量采用
1885年，美国芝加哥， 世界上第一座具有现代 意义的钢结构高层建筑
(1). 规划、勘测、设计各种隧道及地下工程，包括建成 后对结构的运营和养护。
(2). 研究对象为在岩体（层）或土体（层）中修筑的各 种类型的通道以及地下构筑物。
(3). 涉及工业和民用、军事、水利各方面，为解决城市 土地利用、环境保护等问题具有不可替代的价值。
4.2 岩土力学的沿革
一、萌芽期的岩土力学（1773-1923）
轨道交通隧道工程
截至2014年12月28日，上海轨道交通共开通线路14条（1-13 号线、16号线），全网运营线路总长548公里，车站337座。
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生
地下空间综合开发与利用
美国波士顿的中央大道，经历了由高架道路到地下 隧道的地下化过程。这个工程被称为美国有史以来 工程量最大、工期最长、资金投入最多的市政工程。
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生
钻爆法（矿山法）
太行山隧道，我国采用钻爆法施 工最长铁路隧道，全长27.839公里
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生
新奥法（NATM）
大瑶山隧道，我国最早应用 新奥法施工的标志性隧道
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
4.3 岩土力学的演变
一、早期的岩土工程
距今5600年河姆渡 遗址中的木构水井
4000年前古城址，有大面积填 土夯实以筑墙基，最深处达 10m，墙基宽度在60m-100m
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4.3 岩土力学的演变
一、早期的岩土工程
始建于公元前5世纪的秦 长城，其基础的稳固有 赖于对岩土的正确处理
距今1300多年的赵州桥， 其桥台位于密实粗砂层 上，地基处理非常合理
等多种地基加固方法
三峡工程的成功修建需要对 基岩工程性质进行大量调研
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
一、古代隧道及地下工程
汉代修筑的石门隧洞，采用火煅 石法（用油脂含量极高的松柏作 燃料煅烧山崖，再向灼热的岩壁 泼水或蜡，使其酥裂，而后剥离）
古罗马的下水道， 修建于2500年前
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生
隧道掘进机（TMB）方法 气压式盾构 → 泥水加压盾构 → 土压平衡盾构
英法海底隧道，采用 隧道掘进机法修建
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生
沉管法隧道
4.4 隧道及地下工程的发展历史与技术进步
二、近代隧道及地下工程与新技术的产生