隧道设计施工的原理
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（4）为了防止隧道渗漏水，或为了承受由于锚杆锈蚀，围
岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式 衬砌（初期支护＋防水层＋二次衬砌）。
（5）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，
而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺， 以避免拐角处的应力集中。
da’yan tower in Xi’an
Fra Baidu bibliotek
隧道设计与施工的基本原理
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。
Welcome to Xi’an
Thank you ！
隧道设计与施工的基本原理
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，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。
隧道设计与施工的基本原理
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。收 敛-约束法是岩承理论在隧道工程实践中的代 表方法。
自稳能力P=P0-PE=Ku； （3）当u=umax时，发生塌方，产生松驰荷载， 不安全。
隧道设计与施工的基本原理
5．要点 （1）围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩（土） 体，围岩是三位一体的即：产生荷载、承载结 构、建筑材料。 （2）隧道是修筑在应力岩体中的，具有特殊的 建筑环境，不能等同于地面建筑。 （3）隧道结构体系=围岩+支护体系。
隧道设计与施工的基本原理
长安大学
陈建勋 教授
Chang’an university Jian-xun CHEN
隧道设计与施工的基本原理
一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程
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。
隧道设计与施工的基本原理
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。
隧道设计与施工的基本原理
6．隧道设计施工的基本原则（要点） （1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必
须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体 的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用控 制爆破（光面爆破、预裂爆破）或机械掘进。
（2）应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩
中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度 松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩 密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷 支护等
隧道设计与施工的基本原理
6．隧道设计施工的基本原则（要点） （3）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安
排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。即实施施工 监控量测。
隧道设计与施工的基本原理
二、用一个弹簧来理解收敛-约束法的力学原理 1.隧道开挖前力学状态
隧道设计与施工的基本原理
2.隧道开挖后力学状态
隧道施工的基本原则和理念
3．由力学平衡方程可知，弹簧在P0作用时处于 平衡状态；弹簧在发生变形u后，在PE的作用下 又处于平衡状态，假设弹簧的弹性系数为K，则
有：
P0=PE+Ku
隧道设计与施工的基本原理
4.对公式P0=PE+Ku的讨论 （1）当u=0时，P0=PE 即不允许围岩变形， 采用刚性支护，不经济；
（2）当u↑时，PE↓；当u↓时，PE↑ 即围岩发生 变形，可释放一定的荷载（卸荷作用），所以
要允许围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩
的自承能力。是一种经济的支护措施，围岩的
岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式 衬砌（初期支护＋防水层＋二次衬砌）。
（5）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，
而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺， 以避免拐角处的应力集中。
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Fra Baidu bibliotek
隧道设计与施工的基本原理
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。
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隧道设计与施工的基本原理
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，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。
隧道设计与施工的基本原理
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。收 敛-约束法是岩承理论在隧道工程实践中的代 表方法。
自稳能力P=P0-PE=Ku； （3）当u=umax时，发生塌方，产生松驰荷载， 不安全。
隧道设计与施工的基本原理
5．要点 （1）围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩（土） 体，围岩是三位一体的即：产生荷载、承载结 构、建筑材料。 （2）隧道是修筑在应力岩体中的，具有特殊的 建筑环境，不能等同于地面建筑。 （3）隧道结构体系=围岩+支护体系。
隧道设计与施工的基本原理
长安大学
陈建勋 教授
Chang’an university Jian-xun CHEN
隧道设计与施工的基本原理
一、隧道设计施工的两大理论及其发展过程
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。
隧道设计与施工的基本原理
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。
隧道设计与施工的基本原理
6．隧道设计施工的基本原则（要点） （1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必
须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体 的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用控 制爆破（光面爆破、预裂爆破）或机械掘进。
（2）应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩
中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度 松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩 密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷 支护等
隧道设计与施工的基本原理
6．隧道设计施工的基本原则（要点） （3）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安
排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。即实施施工 监控量测。
隧道设计与施工的基本原理
二、用一个弹簧来理解收敛-约束法的力学原理 1.隧道开挖前力学状态
隧道设计与施工的基本原理
2.隧道开挖后力学状态
隧道施工的基本原则和理念
3．由力学平衡方程可知，弹簧在P0作用时处于 平衡状态；弹簧在发生变形u后，在PE的作用下 又处于平衡状态，假设弹簧的弹性系数为K，则
有：
P0=PE+Ku
隧道设计与施工的基本原理
4.对公式P0=PE+Ku的讨论 （1）当u=0时，P0=PE 即不允许围岩变形， 采用刚性支护，不经济；
（2）当u↑时，PE↓；当u↓时，PE↑ 即围岩发生 变形，可释放一定的荷载（卸荷作用），所以
要允许围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩
的自承能力。是一种经济的支护措施，围岩的