隧道工程地质学范文第1篇

关键词：隧道工程；模块化教学；学习迁移理论；教学研究

中图分类号：G6420；U45文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03007204近年来，随着高速公路、铁路建设及城市地下空间开发的蓬勃发展，出现了越来越多的隧道工程，交通、市政建设领域对隧道工程专业技术人才的需求量不断增大。培养创新能力、应用能力及解决能力实际问题较强的应用型专业人才是地方本科院校的主要办学目标之一[1-2]。笔者在隧道工程教学过程中发现，该课程内容覆盖面广，且较为零散，采用按教材章节顺序进行授课的传统教学模式难以达到良好效果，亟需探索新的教学模式。

起源于德国的“模块化教学”[3]方法，可以较好解决上述问题。该方法是基于学习迁移理论基本原理，把课程内容分解成若干个部分，再将具有相同或相近主题的内容进行整合，形成具有内在联系的单元模块并进行教学[4-6]，可以提高学生学习的灵活度，激发学生学习的积极性和主动性，进而提高教学质量。文章以武汉工程大学土木工程专业、道路桥梁与渡河工程专业为例，探索模块化教学方法在隧道工程课程中的应用。

一、隧道工程课程特点及教学现状

（一）内容覆盖面广

目前我校采用的教材是彭立敏、刘小兵主编的《隧道工程》[7]，同时参考了丁文其[8]、覃仁辉[9]、朱永全[10]等主编的教材。这些教材的主要内容大体上包括：绪论、隧道勘测设计、隧道主体结构与附属结构、围岩分级与围岩压力、隧道支护结构的设计计算、隧道施工方法、隧道施工工艺及技术、高速铁路隧道、隧道常见病害及处治方法、隧道施工组织与管理、运营管理与维护等。可见，隧道工程课程内容涵盖面广，包含了规划、设计、施工、运营管理等过程的各个方面，既有基本概念和理论，又有施工工艺和方法；既包含技术层面问题，又包含管理层面问题。

（二）主要内容之间独立性强

隧道工程课程不仅知识点多，而且其主要内容之间具有较强的独立性。如隧道勘测设计、围岩分级、围岩压力等，主要涉及工程地质、岩土工程勘察、岩体力学等知识；隧道主体结构与附属结构，主要涉及建筑结构等知识；隧道施工，主要涉及工程爆破、工程机械等知识；隧道支护，主要涉及岩土工程、建筑材料等知识。

（三） 与先行课程关系密切

隧道工程课程一般在第七或第八个学期开设，在此之前，学生应修完所有专业基础课和大部分专业方向课，掌握相应的专业基础知识。该课程的主要内容和先行课程之间存在密切联系，具体见表1。表1隧道工程课程主要内容与先行课程关系课程内容相关先行课程隧道工程勘测设计工程地质、工程测量、道路勘测设计隧道主体、附属结构建筑结构、钢筋混凝土结构围岩分级、围岩压力、支护结构计算工程地质、岩体力学、材料力学、弹性力学、钢筋混凝土结构隧道施工土木工程施工、施工组织与管理隧道支护岩土工程、建筑材料、地下结构防水隧道通风及高速铁路隧道空气动力学问题流体力学、施工组织与管理（四）教学困境

综上，隧道工程课程内容庞杂，涉及土木工程专业大部分基础知识，导致学生在学习该课程时存在理解不透彻、记忆不深刻等问题，学习积极性普遍不高。如何激发学生学习兴趣，是授课教师面临的一大挑战。

另一方面，隧道工程课程内容具有较强的综合性，如将这些零散的内容按照某种属性或规律进行适当归纳、分类，使之成为若干个相互联系的有机整体，则不仅能够提升学生的学习兴趣，还可以帮助学生构建专业知识体系，使学生对专业知识的认知和理解上升到新的高度。

二、模块化教学设计

针对上述问题，采用模块化基本理论和方法，并根据涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程主要内容归为基本概念、地质及力学问题、施工方法、新技术新方法、运营管理与维护等5个模块（表2），具体分述如下：

（一） 基本概念模块

主要包括隧道的定义、分类、发展历史、隧道主体结构与附属建筑等。隧道工程是地下工程的一种，有别于一般建筑工程，该模块主要介绍隧道工程中的名词、定义及相关基本知识。

（二）地质、力学及支护结构模块

主要包括隧道工程勘测设计、围岩分类、围岩压力、隧道支护结构的计算等。隧道修建在岩土体中，其支护结构的形式主要取决于围岩的工程特性，隧道开挖与支护的核心问题是围岩力学特性及围岩与支护结构的相互作用，即围岩的地质力学问题。

（三）传统施工方法模块

主要包括钻爆法施工、掘进机法施工、隧道辅助施工作业、新奥法等。根据隧道工程所在岩土体性质的不同，可以分为岩质隧道和土质隧道。岩质隧道多采用钻爆法或掘进机法施工，土质隧道多采用盾构法（掘进机法的一种）。新奥法不是具体的施工方法，但目前几乎所有隧道的施工都采用新奥法的基本理念和原理。

（四）非传统施工方法模块

主要包括高速铁路隧道工程、城市地铁隧道工程、海底隧道工程等。近年来出现了上述特殊环境和技术条件下的隧道工程，与之配套的新技术、新方法也日趋成熟，其占有重要地位。

（五） 施工管理与运营维护模块

主要包括隧道施工组织管理、运营阶段的养护与维修等。隧道工程是隐蔽工程，在施工过程中作业空间有限，作业环境危险性高，且各工序之间相互干扰大。在正常运营阶段，车辆冲击、废气排放、地下水、围岩等因素对衬砌耐久性造成不利影响，隧道交通事故、火灾等更是会造成严重后果。这两个方面的问题均需要通过实施管理来解决。表2隧道工程教学内容模块化设计（Ⅰ）编号模块名称主要内容学时分配1基本概念隧道分类及发展历史1隧道主体结构2隧道附属结构12地质、力学及支护结构隧道工程勘测设计2隧道围岩分类1隧道围岩压力1隧道支护结构的计算13传统施工方法钻爆法施工2掘进机法施工1隧道辅助施工作业2新奥法24非传统施工方法高速铁路隧道工程2城市地铁隧道工程1海底隧道工程15施工管理与运营维护隧道施工组织管理2隧道运营阶段养护与维修2上述方法是将隧道工程作为土木工程的一个分支学科来进行探讨，包括理论、方法和工程技术等多个方面。此外，和桥梁工程、道路工程、房屋建筑工程一样，也可以将隧道工程作为工程项目的一种，相应的课程主要内容围绕隧道工程从规划到设计、施工，再到后期管理等。按照该思路，可以将隧道工程课程的内容划分为：隧道工程基本理论与基本概念、隧道工程规划选址与设计、隧道工程施工、隧道运营管理4个模块，这4个模块则直观反映了隧道工程项目建设的大体流程（图1）。

三、模块化教学实施及效果评价

武汉工程大学土木工程专业创办于1992年，是学校“十二五”重点建设学科之一，为一级学科硕士学位授权点、湖北省楚天学者设岗学科、省级品牌专业。该学科现设有建筑工程方向、交通土建方向，以及道路桥梁与渡河工程。隧道工程是我校土木工程专业（交通土建方向）及道路桥梁与渡河工程专业学生的专业方向课。2014年开始，将上述模块化教学方法应用于我校土木工程专业（中英班）、土木工程专业（交通土建方向）及道路桥梁与渡河工程专业的隧道工程课程。

首先，按照表2中的方法，从内容属性的角度出发进行模块划分，在讲授每一个模块之前，提醒学生复习与之相关的课程内容；在讲授课程的过程中，提醒学生讲授的内容涉及哪些专业基础知识，从而让学生认识到专业基础知识对于后续专业课学习的重要性。其次，在每一个模块内容讲授完毕时，归纳总结该模块的主要内容，详细分析将这些内容作为一个模块的原因，让学生理解同一模块中各部分内容之间的内在联系。再次，在全部课程内容讲授完毕时，引导学生回顾课程内容，分析各部分内容之间的逻辑关系，帮助学生建立专业思维，构建专业知识体系。最后，采用上述工程项目建设阶段模块（图1），引导学生再次回顾教学内容，可以有效促进学生的开放性思维，并全面提升学生运用专业知识分析和解决工程问题的能力。

经过一年多的模块化教学探索和实践，该课程教学取得了一定成效，学生的学习积极性得到普遍提升。学生反映，在学习隧道工程课程过程中，较全面地回顾了先行课程涉及到的知识，对专业知识体系的认识上升到了新的高度。

四、结语

基于学习迁移理论基本原理，按照涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程内容分为基本概念模块以及地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外，按照工程项目建设的阶段，将该课程内容划分为：基本理论与基本概念、规划选址与设计、施工、运营管理4个模块。二者联系紧密，互为补充。实施该模块化教学方法，提高了学生的学习积极性，促进学生深入理解课程内容，培养学生运用专业基础知识分析、解决专业问题的能力，帮助学生构建专业知识体系，收到了良好效果。

需要指出的是，模块化教学方法绝不是简单地将课程内容划分模块分别讲解。在实际操作过程中，需要引导学生去分析、思考划分模块的依据以及各模块之间的内在联系，并站在教材编者的角度去分析课程的内容构成，从而帮助学生构建专业知识体系，培养学生善于运用专业知识分析和解决实际工程问题的习惯和能力。课堂上应适当组织学生进行研究性学习，并布置课程作业，充分发挥学生自主性，实现师生之间互动。

参考文献：

[1]高长征. 应用型人才培养的“模块化”建筑教学研究[J]. 高等建筑教育，2015，24（2）：73-77.

[2]路江. 浅析模块化教学改革中的若干问题[J].合肥学院学报：自然科学版，2015，25（2）：74-77.

[3]徐理勤，赵东福，顾建民. 从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养[J].高教探索，2008，24（3）：70-72.

[4]赵超. 大学语文“模块化教学”探索[J].教育评论，2014，30（12）：125-127.

[5]李向农，万莹. 留学生预科汉语模块化教学模式的探索与实践[J].华中师范大学学报：人文社会科学版，2013，52（6）：176-181.

[6]王淑青，雷桂斌，熊正烨，等. 基于模块化的单片机实践教学模式改革[J].电气电子教学学报，2014，36（4）：100-104.

[7]彭立敏，刘小兵. 隧道工程[M].长沙：中南大学出版社，2009.

[8]丁文其，杨林德. 隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2012.

[9]覃仁辉，王成. 隧道工程[M].重庆：重庆大学出版社，2013.

[10]朱永全. 隧道工程[M].重庆：中国铁道出版社，2007.

隧道工程地质学范文第2篇

【关键词】隧道工程；施工管理；问题；对策

现阶段隧道工程项目建设中施工管理质量水平的提高不仅影响到整个隧道工程质量水平的高低以及工程安全，也在一定程度上关系到广大社会民众的财产以及生命安全。但是，目前我国隧道工程项目建设管理中，存在施工管理方法不科学的现象，隧道工程项目建设的施工管理工作发展还不成熟，在实际管理工作中存在一系列问题。因此，隧道工程施工建设的相关管理人员要针对施工管理中存在的问题，制定科学的解决方案，提高隧道工程的施工管理质量水平。

一、现阶段隧道工程施工管理的现状分析

（一）现阶段隧道工程施工建设中设计环节监督管理不到位

在隧道工程的实际施工建设过程中，隧道工程施工建设的设计人员往往过多虑隧道工程的美观以及造型新颖，经常忽视设计环节中抗震设计、隧道工程建设的实际环境制约因素以及工程建设整改的难度系数等。此外，隧道工程施工建设的设计环节监督管理工作不到位，出现设计变更的频率不断加大，而隧道工程后期的工程建设设计变更工作中变更要求相对繁琐，会直接影响到整个隧道工程建设的质量水平[1]。因此，在实际隧道工程设计工作中，要尽量强化监督管理，在隧道工程的设计工作前期就要及早发现施工建设中可能会对隧道工程施工建设质量造成影响的安全隐患，从而杜绝后期发生的隧道工程质量事故。

（二）隧道工程施工建设中忽视隧道施工前的准备工作

做好隧道工程施工前的准备工作，可以在一定程度上有效控制隧道工程的施工质量水平。隧道工程正式施工建设前，隧道工程项目建设的管理人员往往忽视对施工前必要工作的监督管理，给隧道工程的正式施工建设带来严重影响。比如隧道工程施工建设的技术核定签字盖章速度相对缓慢、检测报告结果的显示不及时、隧道工程施工材料的实际供应速度相对缓慢以及隧道工程施工建设的资金周转管理不到位等。这些问题在一定程度上都与施工建设前的准备工作不到位有直接关系。隧道工程施工建设中忽视隧道施工前的准备工作，不仅浪费了工程建设的财力物力，也造成了隧道工程建设工期的延长，不利于隧道工程施工单位经济效益的获得。

（三）隧道工程施工建设中配套设施管理不科学

隧道工程的竣工验收环节，相关部门对隧道工程施工建设的质量安全等问题进行检查过程中，往往针对工程建设土建方面的具体问题，对于隧道工程建设管理中的水电、卫生方面、防火设备以及供暖等的配套检查管理力度较小，这就导致在隧道工程建设的正式施工过程中，隧道工程的施工单位忽视工程建设配套设施的控制管理。比如，工程施工建设中电线的超负荷工作从而使其寿命缩短，水压控制不合理导致实际工作中供应不足，保温隔声效果不好等，这些不合理的配套设施将直接影响到用户的后期使用，严重影响到用户的日常生产生活。

二、隧道工程施工管理的对策

（一）隧道工程施工管理中关键控制点的质量管理

隧道工程项目施工管理贯穿于整个隧道工程的建设全过程，不仅需要隧道工程的施工企业从全局出发，综合考虑问题，保证隧道工程的施工质量安全，而且还需要隧道工程的施工企业高度重视施工建设过程中的细小环节，做好隧道工程施工关键控制点的质量管理，从而实现整个隧道工程施工建设的质量安全。比如，隧道工程项目施工建设的区域山体爆破操作环节，施工企业需要对山体爆破的具置以及支护位置等进行规范化控制管理，尽量实现爆破实际结果与预想结果的一致[2]。隧道工程施工建设的施工企业不仅要制定科学的监督管理制度，还需要利用先进的科学技术手段，不断提高关键控制点的质量监管。比如，隧道工程施工建设施工企业要采用先进的质量检测技术，正确测量隧道围岩建设过程中需要的力学信息数据，并按照规范化操作程序将信息数据传输给隧道工程的质量管理人员，使其能够对隧道工程的施工全过程进行有效监控，为隧道工程施工方案的选用提供科学参考依据。

（二）隧道工程施工管理中新技术的规范化使用管理

隧道工程的施工管理过程中涉及较多的管理问题，主要包括安全监督管理、质量监督管理以及施工设施设备的监督管理等，这些管理工作实际工作量较大，不仅需要大量的施工管理人员，也需要消耗较多的时间。因此，隧道工程施工建设的施工企业要学会利用新技术来解决隧道工程施工建设中的实际管理问题，尽量简化隧道工程施工管理的监督管理流程，降低施工管理成本。隧道工程项目建设管理过程中的每一项新技术都发挥着至关重要的作用，有着自身特有的优势。比如，在隧道工程施工建设的横截面尺寸、形状以及平整度等技术指标的测量过程中，可以利用激光断面仪进行准确测量，确保隧道工程的顺利施工。隧道工程施工建设的施工企业在对锚杆的压浆密度以及长度进行测量时，可以利用声波仪技术准确测量。在隧道工程施工建设的山体空洞情况检测过程中，可以借助地质雷达按照一定的操作程序对山体固化混凝土之后的实际情况有效检测，确认是否存在空洞现象，从而在一定程度上避免隧道工程施工过程中塌方以及山体滑坡质量安全事故的发生。

（三）正确使用新奥法隧道工程施工技术，确保隧道工程施工管理水平的提高

隧道工程施工建设中的新奥法主要是通过实践检验的方式对隧道工程施工建设进行有效管理，现阶段新奥法在隧道工程施工建设的科研方面、设计管理方面以及正式施工管理等方面进行了有机结合，并取得了较好的效果。首先，新奥法隧道工程施工技术经过多年的调查研究，对隧道工程项目建设中每个施工环节的具体操作流程进行了严格规定，可以在一定程度上确保隧道工程施工作业流程的规范化[3]。其次，隧道工程施工建设存在着自身的特殊性，在山体开挖的施工过程中地质条件会随着空气状况的变化而发生改变，若施工过程中不注意这个问题，就难以确保隧道工程的施工质量。新奥法规定在地质勘察的操作过程中，隧道工程的地质勘察人员要对施工现场的地质条件进行全方位实时监控管理，及时发现质量变化问题，并采取科学解决方案进行控制管理。最后，在隧道工程施工建设的支护岩体施工环节，新奥法采用规范化的干喷法，对灰尘以及可能形成的化学损害进行严格防护，重视隧道工程施工人员眼睛的有效保护。

三、结语

总而言之，隧道工程的施工管理工作是一项专业性以及复杂性较强的综合性工作，施工管理质量的好坏直接影响到整个隧道工程施工建设的全过程。需要隧道工程建设的施工管理人员高度重视隧道工程施工建设的质量安全管理，借助先进科学技术的支持，采用科学隧道工程施工管理方法以及管理手段。在专业化理论知识以及丰富实践经验的基础上，不断提高隧道工程的实际施工管理效率，推动隧道工程施工管理工作健康发展。

参考文献：

[1]吴敬东.建筑工程施工管理现状与对策分析[J].科技创新与应用，2012，15：239.

隧道工程地质学范文第3篇

并且本文使用MIDAS软件对高达双线隧道进行三维开挖仿真模拟，从而得出更为符合工程实际的理论数据，为工程实际提供更为准确的理论参考

【关键词】隧道；不同断面；数值分析；稳定性

1. 引言

公路隧道的一般设计过程与铁路隧道大体相同，但铁路隧道建筑限界固定统一，而公路隧道的建筑限界却不固定，且公路隧道为大跨度、扁平、几何形状呈多样化的特点，它取决于公路等级、技术标准、车道数、通风要求、工程地质、施工方法等条件，公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等也均比铁路隧道多、要求高，且每一座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。因此，公路隧道难以像铁路隧道那样编制出标准设计图，而需根据其具体的要求进行单独设计，其中魏建军、蒋斌松发表的公路隧道内轮廓形状的数值优化中对此内容进行了研究。

本文基于高达隧道所遇到的选择断面问题为背景，尝试借助于数值分析的方法，从理论上来探讨高达隧道断面形状的设计比选、优化，并使用MIDAS软件分析工程稳定性问题，国内韩贝传发表的数值分析技术的发展现状及在岩土工程中的应用，张云峰发表的隧道施工过程的数值模拟分析与方案的优化对这方面的问题进行了阐述。

2. 工程概况

高达隧道位于辽宁省东部的宽甸县青山沟乡，走向南西237°左右。设计双线分离隧道，间隔40m左右，属短隧道。

隧道区位为中低山区，属长白山脉东南部余脉。总体上北西侧高，向南东倾斜，海拔高度370.60～433.60m之间，相对高差63.00m，山势较缓，树枝状沟谷发育，冲沟窄坡陡，东侧洞口（右进左出口）中等坡地貌，坡角18～24°左右，西侧洞口（右出左进口），坡角11～17°左右。

根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）中的公路隧道围岩分级方案的有关规定，综合考虑隧道底板标高以上三倍洞径范围内的围岩工程地质条件及岩土体物理力学性质诸多要素，对隧道围岩进行工程地质分级，洞口段为Ⅴ级围岩，洞身为Ⅲ、Ⅳ级围岩。

由高达隧道工程地质概况可以得出隧道大部分地段处在Ⅲ级、Ⅳ级围岩下，地质条件较为差，所以隧道稳定性研究需要在弹塑性理论下进行。而稳定性研究主要考虑在较不利的条件下进行的开挖受力情况，所以本文不讨论隧道断面在Ⅲ级围岩下的稳定性问题，而主要分析讨论Ⅳ级围岩下不同断面的稳定性问题。

3. 不同断面隧道的开挖模拟数值分析

由于本隧道属于细长结构物，即隧道的横断面相对于纵向的长度来说很小，可以假定在围岩荷载作用下，在其纵向没有位移，只有横向发生位移，所以隧道的力学分析可以采用平面应变模型进行。

本文选取了四种典型的隧道断面进行计算分析，分别为圆形隧道、单心圆隧道、直墙圆拱形隧道和三心圆隧道，计算分析隧道围岩及衬砌内力和位移。通过隧道开挖过程中的仿真力学分析，以模拟结果比较分析得出最为适合本工程的隧道断面形式。

ANSYS分析隧道及开挖、支护利用软件中的生死单元法，平面单元采用PLANE42单元，锚杆采用Link1单元，支护用BEAM3梁单元进行模拟。计算中采用了Drucke-Prager屈服准则。

3.1 圆形断面开挖模拟分析。

圆形隧道位移图见图1。

通过隧道位移矢量云图可以看到隧道在X方向的拱脚处发生较大的位移0.314e-3m，Y方向拱顶处发生最大位移0.0155m。

3.2 单心圆断面开挖模拟分析。

单心圆隧道位移图见图2。

通过隧道位移矢量云图可以看到隧道在X方向的拱脚处发生较大的位移0.812e-4m，Y方向拱顶处发生最大位移0.00413m。

3.3 直墙圆拱形断面开挖模拟分析。

直墙式隧道位移图见图3。

通过隧道位移矢量云图可以看到隧道在X方向的边墙处发生最大位移0.967e-4m，Y方向拱顶处发生最大位移0.004122m。

3.4 三心圆断面开挖模拟分析。

三心圆隧道位移图见图4。

通过隧道位移矢量云图可以看到隧道在X方向的边墙处发生最大位移0.909e-4m，Y方向拱顶处发生最大位移0.0041m。

3.5 特征内力。

各开挖断面位移最大值及位置见表1。

由图可以看出，圆形断面的受力是最小的，而且内力沿断面分布也很均匀，断面受力最为合理；而单心圆断面、三心圆断面的剪力、弯矩则在边墙脚处发生较大的突变；直墙圆拱形断面的剪力同样在边墙发生突变，而断面的弯矩也在边墙中处有一定的突变，对工程稳定性有较大的影响。

本隧道模拟选用Druker-Prager屈服准则，对四种隧道断面进行开挖模拟分析。分别比较了隧道的洞周位移、应力及衬砌的弯矩、剪力和轴力等力学数据，从各项数据中可以得到结论，圆形断面隧道的受力是最为合理，但是同时隧道的断面面积过大，对于实际工程来说很不经济。而相比较之下直墙圆拱断面的断面面积最小，受力较为合理，并且开挖方法也最为简便，故综合比较各断面的经济、力学等因素，最终选择直墙圆拱形断面为高达隧道的断面形式

4. 高达隧道工程稳定性分析

鉴于MIDAS/GTS软件在隧道三维建模及施工。

模拟方面的优越功能，本文将采用MIDAS/GTS对高达隧道进行开挖过程的模拟及工程稳定性的分析。

在断面优化比选中，本文选择了直墙圆拱断面形式为高大隧道的主隧道断面，下面将进行隧道的稳定性分析：隧道周围的围岩位移从有限元分析结果来看隧道在开挖过程中总的拱顶下沉在19.2mm，两侧边墙的水平位移27mm。隧道周围的围岩的移动趋势水平方向上拱脚、边墙处的位移较为明显施工时需注意加强支护。

隧道周围的围岩应力从各个方向地层的应力图以及主应力图可以看出随着隧道的开挖修建整个地层大部分区域都是受压的，水平方向上隧道边墙应力明显集中，垂直方向上隧道拱顶应力较集中。故需对隧道边墙中加强支护。

5结论

5.1 本文以辽宁丹东地区高达隧道工程施工实际遇到的选择断面问题为工程背景，采用有限元分析等手段，模拟工程实际情况，通过ANSYS有限元分析软件，对不同断面的受力状态进行分析和比较，通过比选得出高达隧道工程技术可行、经济合理的开挖断面为直墙圆拱形断面。

5.2 为更好对高达隧道工程提供理论上的参考，本文最后采用MIDAS软件对高达隧道工程进行三维仿真开挖模拟。对高达隧道提供更为准确的理论参考数据。

5.3 通过对高达隧道开挖模拟的三维仿真模拟可以得出，总体上说隧道结构是安全的，但是隧道的边墙、拱脚及隧道的底部需注意加强防护工作，尽量早的对隧道进行支护，以保证隧道的安全施和运营。

参考文献

［1］韩贝传，数值分析技术的发展现状及在岩土工程中的应用［J］，全国岩土工程计算机高效率利用展示与研讨 19990512 中国建筑学会.

隧道工程地质学范文第4篇

关键词：影响隧道；地质条件；探讨

中图分类号： U45 文献标识码： A

引言：隧道工程的地质条件是影响隧道方案选择的关键因素，隧道工程的岩土介质、地质结构、水文地质等因素会对隧道山体稳定性、深部稳定性以及围岩稳定性造成影响。因此，为了隧道工程的施工安全与运行安全，必须对隧道工程地质情况及影响稳定性的因素进行勘察、分析。

1、与隧道工程相关的地质条件

1.1地下水和地表水

在隧道施工的过程中必须要考虑到隧道施工路线中是否经过某些河流，因为地表水的含量变化会对隧道的安全造成影响。这就要求在施工之前，要尽可能获得该区域的详细水文信息，以确保隧道施工和建成后的安全性。

地下水通常分为以下几种:孔隙承压水、上层滞水和基宕裂隙水。这三种类型的地下水受到不同自然因素的影响，会造成地下水水位、水压、水流的变化，影响隧道工程施工安全。

1.2地形和地貌

地形和地貌是地质构造运动的外在表现，根据地形和地貌可以分析出该地区地下的宕石分布以及地质构造等因素。根据分析结果可以设计出相应的施工方案以及对于施工过程中可能出现的安全隐患做好预防措施。

1.3地质构造

需要考虑到两个主要因素：施工区域的地质构造和隧道所在山体的工程地质构造。

2、隧道工程地质的勘察方式

为了准确掌握隧道区域工程地质特点、水文地质环境、不良地质情况，对实际围岩状况进行级别分段，为隧道工程的设计与建设提供科学处理方案，需要对隧道所处区域进行地质勘察。地质勘察主要采用地质调绘、地质钻探、高密度电物探法、地震勘探与钻孔超声波检测、抽水与压水试验、瓦斯检测等方法。

2.1隧道工程地质调绘

地质调绘的方法主要包括追索法与路线穿越法，对工程整个地质单元与隧道区两部分地质体进行分析。通过地质调绘，能够查明岩堆、危岩、软土、瓦斯、地下水等不良地质的分布情况。

2.2地质钻探

由于隧道区域地层与岩性变化的多样性，进行地质钻探时需要布置多个钻孔，加大钻孔分布范围。钻探方式主要是采用金刚石或合金钻进，对地质围岩破碎带，采用无水反循环钻进工艺。钻孔的深度除有特殊要求外，应当深入隧道设计标高2m～3m以下。钻进岩芯取样率要求破碎岩层与强风化层不小于50%，完整基岩不小于80%，覆盖层不小于50，钻探钻进过程中，仔细测定地下水位，并及时记录岩土分层、地下水位、钻进进尺速率等。

2.3高密度电物探法

对钻探方式难以查证的地质，则可以采用高密度电物探法，物探仪器主要是用α排列方式予以高密度数据采集，利用软件进行二维电阻率成像反演，能够准确判断地质情况。

2.4地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速

因隧道区域地层岩性多样化，地表风化程度不同，地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速技术逐渐被应用。地震勘探仪器主要采用折射波法，通过定性划分结合定量指标的整体分析，确定岩石风化情况与隧道围岩类型。

2.5抽水与压水检验方式

条带状岩层组成的山岭，有较多含水单元与隔水层，其透水性与含水单元具有较大差异。为了能检验出准确的洞身段各岩层的裂隙与透水性，准确预判隧道涌水量，于钻孔施工结束后分别实施抽水与压水试验。

抽水及压水试验主要使用自制提桶与专业高扬程空气压缩机抽水与压水设施，其中提桶抽水试验用于地下水位较浅的地段，空气压缩机抽水和压水应用于地下水位较深或无地下水的岩层。

2.6瓦斯检验

主要采用一套煤管、一套瓦斯解吸仪、两个取样瓦斯罐予以瓦斯检验，具体方法为:钻孔遇煤层后，下采煤管采煤同时迅速装灌后封闭，5min内进行解吸，获得现场瓦斯解吸量，最后采用图解法算出瓦斯耗损量，二者相加即为煤层瓦斯逸出量。

3、关于工程地质环境对隧道工程的影响

在建设长大隧道、深埋隧道过程中，会遇到各种各样的地质问题，不仅会对工程工期与造价造成影响，还会给隧道的施工与运行带来安全隐患。

3.1软土地基

在湖相与滨海相等古地质环境中，软土大都沉积在相对停滞与相对运动迟缓的水环境内，此类沉积软土颗粒细软、土质软弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕变、凝聚力小几乎可以被忽略。在这种地质条件上建设隧道，必须考虑工程的地质问题。1)该地质土性较软，受到隧道重负荷时容易发生沉陷，从而厚度发生改变，形成不均匀沉陷，导致隧道内衬砌等结构发生形变。2)隧道结构会受软土蠕变的影响，需及时进行支护与衬砌。3)软土一般存在于地下还原环境中，微生物作用容易形成甲烷气体，聚积在软土层孔隙内，隧道挖进时工作人员可能会受甲烷气体的危害，遇到火源还可能引起爆炸。

建设隧道时，对于软土地基，可以应采用盾构穿越。长大隧道，因软土的蠕变特点，会形成超量切削，导致在盾构掘进的前端出现蠕变凹槽，如果软土层厚度不够，容易使水潜入隧道。因此，在盾构机穿越沉积软土地带时，需做好预防措施，杜绝安全隐患。

3.2砂卵石层地基

在多样化地质条件如平原、河流、滨海、盆地中，会存在不同成因的砂卵石沉积层。由于沉积时受到古地质地理环境的影响，砂卵石层的沉积规律和颗粒级配受到沉积时水动力条件的影响。砂卵石层的危害主要是:1)隧道施工排水，造成周边砂层的机械塌陷与管涌。2)砂层涌入会引发丰富地下水。3)砂层地质结构的不同，形成不规则沉陷，为隧道带来安全隐患。4)砂层内夹杂的大块卵石，影响盾构施工。采用沉管法在湍急河流的砂卵石层中建设隧道，容易使沉管下砂层形成冲刷，损害沉管隧道。

3.3碳酸盐岩地层

在分布有可溶碳酸盐地层地区，受到不同程度的喀斯特化作用，容易在地下形成多个洞穴与通道。活跃在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水与裂隙水等，存在不同的特点。喀斯特水有主要有以下特点:1)独存与半独存的管道水流和拥有统一水力相关的地下水力面与扩散流同时存在。2)不含水岩体与含水岩体同时存在。3)非承压水流同承压水流之间互相变换。4)层流运动和紊流运动同时存在。5)非均质含水性和均质含水性复杂变化。

结语：隧道工程与水文地质条件密切相关，在水文地质条件相对简单的区域，有利于隧道工程的施工，施工成本低、工期短。在水文地质条件相对复杂的区域，需加强隧道工程的水文地质环境勘查，合理选用施工工法，合理选用截、堵、引、排水及支护措施，避免地质问题对隧道的施工、运营造成危害。

参考文献：

[1]王晓川,康勇,夏彬伟. 对提高TGP隧道地质预报系统准确性的分析[J]. 物探与化探,2012,01:153-158.

隧道工程地质学范文第5篇

【关键词】公路；隧道；灾害；对策

公路畅通是国民经济快速发展的重要命脉，具有灵活方便和安全稳定的优点，发挥着其它运输工具不可替代的作用。根据我国的国情，随着国家大规模基础设施建设的投入，大力发展公路运输业是今后交通发展的重要支撑，公路隧道是公路结构的重要组成部分，在公路工程建设中起着至关重要的作用，公路隧道建设将进入一个前所未有的高峰期。

公路隧道具有隧道长、断面大、地质条件复杂等特点，隧道掘进面前方洞口的不良地层条件极易引起隧道塌方[1-2]。在复杂的地质条件下修建公路隧道，由于无法准确了解要修隧道地质情况，给隧道的设计者和施工者带来了很大的挑战性，会遇到破碎、断层、岩溶等不良地质而导致的塌方、突泥、岩爆和涌水等工程安全事故，这些事故一旦发生，轻则延缓施工进度，重则会导致生命伤亡，会造成巨大的经济损失[3]。隧道发生地质灾害的原因是多方面的，有地质因素、人为因素，也有管理体制的缺陷。由于隧道工程前方施工是一个看不见的隐性工程，不能对前方存在的安全隐患做出准确的判断，因而可以说不良地质是隧道灾害发生的主要因素，针对公路隧道不良地质灾害发生规律的认识和防治对策的研究迫在眉睫。本文结合目前隧道工程建设中出现的问题和研究现状，对公路隧道工程施工中的不良地质灾害做了较为深入的研究，并在此基础上提出自己的一些意见和看法，希望能从设计上减少公路隧道施工不良地质灾害的发生，对公路隧道建设进有一定指导作用。

一、公路隧道施工不良地质灾害对策研究现状

公路隧道地下工程的复杂性和不可预见性可能出现的不良地质灾害给隧道施工和设计带来很大的困难，已引起了研究者的高度重视，学者们对这些不良地质灾害从不同方面进行了大量的研究工作，并取得了一定成果[4]。

国外德国、瑞士和日本等发达国家对隧道地质灾害研究较早，隧道施工在公路建设中是不可缺少的工序，采用技术手段、方法进行分析和预测是非常重要的。垂直地震剖面法（TVSP）是上世纪九十年代开发较早的分析技术，已在很多隧道地质灾害预测中应用应取得了认可[5]。2001年瑞士安伯格测量技术公司开发的TSP超前预报技术在该领域是较为先进的隧道不良地质灾害预报技术设备，该设备具有分辨率高、探测距离远、全方位三维探测等优点，对隧道前方不良地形、溶洞、富水带和淤泥等地质做很好的探测和判断，在欧洲和亚洲等国家已得到广泛应用[6]。

我国公路隧道施工不良地质灾害对策研究开始于二十世纪五十年代，但真正在隧道施工预测中发挥作用在七十年代首次对断层地质塌方的成功预报。八十年代以来，在京广线大瑶山隧道、西康秦岭隧道和大秦军都山隧道等隧道施工中，进行了不良地质灾害的对策预报研究工作，积累了很好的经验。通过大量实验研究和实践工作，研究者提出地质灾害对策预报以长度和可能发生灾害点的数目计算较好。例如在南昆米花岭隧道、渝怀圆梁山隧道等隧道不良灾害的预报中成功率明显提高，但在开凿好的隧道内也有泥石流、涌水和涌沙等出现，造成了很大的人员伤亡和经济损失。因此，在隧道施工中对不良地质灾害对策的研究非常重要也十分必要。

目前，隧道中各种不良地质灾害对策的预报方法得到了快速发展，预报手段也逐步完善，相应的对策手段在我国很多大型隧道工程探测中应用也日益广泛，预报的准确度和成功率也日益提高，取得了很多的成功经验，但预报对策的可靠性还有待提高。总之，在不断提高隧道地质灾害预报可靠性和准确性的基础上，不断开拓新领域，发展新技术将成为今后隧道不良地质灾害研究中的重点。

二、公路隧道施工中不良地质灾害特点和存在的问题

公路隧道工程是一项隐形复杂的地质工程，所处的地域地形不同，面临着各种复杂的地质条件。节理裂隙程度的差异、水文地质条件和地质构造的不同，都直接影响到隧道的设计方案和结构，而岩爆、瓦斯、断层、塌方、涌水和岩溶等不良地质问题更直接威胁到隧道的施工安全。

岩爆是隧道岩石工程中围岩体承受不了过度的应力而导致的突然破坏，同时伴有岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程中的失稳现象。它往往造成开挖隧道工作面的严重破坏和设备损坏，甚至人员伤亡，已成为岩石隧道地下工程领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落隧道上部的岩片，不产生弹射现象。严重会导致4.6级的地震，轻的持续几天，严重的持续几个月。二十世纪五十年代美国纽约市的饮水隧道发生的岩爆是最早的记录，我国最早的岩爆是1993年发生在抚顺的胜利煤矿。

断层是隧道施工中常见的不良地质灾害，它是地壳岩层因受力达到一定强度而发生的破裂现象，并沿隧道破裂面有明显相对移动的区域。断层也常常是岩溶地区溶洞水和地下暗河等地质灾害的发生场所，也是造成隧道塌方、变形和涌水等隧道施工地质灾害的主要原因之一。断层对隧道研究者来说特别重要，因为断层的突然发生常常是导致其它地质灾害的主要原因；他们相信对隧道断层机制进行深入研究，能越准确的预报其它不良地质灾害，甚至采取措施控制这些灾害。

我国岩溶地区分布广泛，类型较多，在世界上是岩溶地区分布最广的国家之一。在岩溶地区修建公路隧道，突泥、涌水等已成为很严重的地质灾害。岩溶常常导致开挖隧道周边变形，会导致隧道掉块、落实和塌方等，直接危害施工人员和机械设备的安全。隧道施工岩溶的危害，已引起国内外研究者的广泛关注，研究者正在从岩溶的预防和治理方面进行深入的研究。

隧道涌水是仅次于塌方较为严重的地质灾害，主要包括大型溶洞、断层、暗河和煤系地层中的采空区矿山积水等。1988年以前，我国修建的公路隧道中一半以上都出现了涌水现象，严重影响了公路运输的正常运行。公路隧道中最大的难题在于对地下水的处理，因此，对于出现涌水的隧道，重要的是要治水。

塌方是隧道施工中常见的不良地质灾害，由于地压等的作用，使围岩产生裂缝或破坏，或围岩内层理和节理等发生松弛剥离，导致岩石、泥土大规模坍落的现象。塌方多伴随片帮和冒顶，一般是由于地质因素、设计因素和施工因素等多方面因素引起的，造成的危害较大且不易治理。地质因素主要起决定性的，只有加强施工地质区域详细探测和深入研究，才能从根本上防治和避免塌方不良地质因数造成的事故。目前国内外研究者对隧道塌方都进行了全面而深入的研究，我国在黄土隧道和连拱隧道等隧道施工中对出现塌方的及时应对处理方面进行了很多的研究。

通过对常见的不良地质灾害岩爆、断层、涌水、岩溶和塌方等在隧道施工中出现的原因和特点的分析探讨，认为对隧道施工过程中各种不良地质灾害的整理归类，采用实验室模拟研究，建立公路隧道不良地质灾害对策管理系统，采取及时的应对措施，才能取得良好的效果。

三、公路隧道施工中不良地质灾害应采取的应对措施

公路隧道不良地质灾害是在自然或人为因素的作用下造成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失。作为科学技术研究人员，我们可用科学的技术手段对常见的地质灾害应事先加以预防和做好准备，对出现的地质灾害事故应及时的手段进行分析和处理，尽量减少灾害造成的损失。那么，公路隧道工程人员如何采取应对措施，预防和减少不良地质灾害的发生，我认为可从以下几个方面做起。

首先，做好公路隧道的详细调查和勘测工作，对可能出现的不良地质灾害进行预测，做好应对准备工作。公路隧道施工之前，详细勘察该地段的地质岩层详细情况，尤其是岩爆、断层、塌方、涌水和岩溶状态，事先估计将会遇到出现的部位。另外，对这些发生的地质灾害，还要做好这些不良地质灾害的危险性评估，对它们的危害程度进行调查和分析，包括灾害活动强度或规模、灾害活动频次、灾害分布密度和灾害危害强度等。评估成果根据评估级别送报国土资源行政主管部门认定，并与有关部门商讨提出防治这些地质灾害措施与建议，做出公路隧道建设场地适宜性评价结论。

其次，施工单位人员要做好公路隧道的建设质量问题，避免和减少因人为因素造成的不良地质灾害发生。当前我国公路隧道工程的质量让人堪忧，虽然在公路隧道的数量上取得了很好的成绩，但在质量上面很多都是不过关的。主要体现在公路隧道施工中虽然制定了非常详细的作业流程以及质量标准，但由于在施工中有利可图，往往导致隧道的建设质量不达标，甚至出现一些豆腐渣工程，建好之后未经使用或使用很短就必须整修，这种现象在我国已修建的公路隧道中很常见，主要是由于建设中隧道的质量管理出现了问题。

最后，要不断提高施工单位人员的质量意识和施工技能水平。加强国家相关隧道质量水平的制定和完善工作，只有加强我国相关隧道质量水平标准的建设工作，不断提高测量技术手段，才能解决我国公路隧道工程的质量提升的问题。施工人员在工作岗位上，应以负责和认真的态度面对每一项施工过程，使质量水平精益求精。可聘请专业的隧道质量管理人员，有专业技能的质量管理人员才能够做到公路隧道工程中的现场监督工作，才能真正的发现问题并及时解决。

综上所述，公路隧道施工中会遇到复杂多变的地质灾害，在做好事前勘探工作的同时，不断提高工作人员的素质及技能是非常必要的；除此之外，也要提高施工人员的防灾意识，争取将不良地质灾害的程度降到最低。

参考文献：

[1]郝健. 公路施工质量管理探讨， 科学之友， 2008， 23： 65-66.

[2]郑华. 公路隧道施工质量控制研究， 施工， 2008， 18： 65-66.

[3]王振光. 浅谈公路隧道施工， 工程科技， 2008， 23： 303.

[4]何书轩， 顾东. 对公路施工质量管理的探讨， 2008， 16： 137-139.