《隧道工程》课件第3讲 隧道线路及断面设计.ppt
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1、围岩的概念围岩的概念围岩分级的概念、目的围岩分级的概念、目的影响围岩稳定性的主要因素影响围岩稳定性的主要因素国内外主要围岩分级系统国内外主要围岩分级系统复习 隧道位置的选择隧道位置的选择 隧道洞口位置的选择隧道洞口位置的选择 隧道平、纵断面设计隧道平、纵断面设计 隧道横断面设计隧道横断面设计 高速铁路隧道单线双洞和双洞单线方案高速铁路隧道单线双洞和双洞单线方案选择选择第三章 隧道线路及断面设计 第三章 隧道线路及断面设计 隧道选址的基本原则:隧道选址的基本原则:隧道选址的基本原则:隧道选址的基本原则:(1)(1)(1)(1)必须与总体设计相协调适应;必须与总体设计相协调适应;必须与总体设计相协
2、调适应;必须与总体设计相协调适应;(2)(2)(2)(2)隧道位置应选择在稳定的地层中;隧道位置应选择在稳定的地层中;隧道位置应选择在稳定的地层中;隧道位置应选择在稳定的地层中;(3)(3)(3)(3)越岭隧道应进行较大范围的方案选择,进行全越岭隧道应进行较大范围的方案选择,进行全越岭隧道应进行较大范围的方案选择,进行全越岭隧道应进行较大范围的方案选择,进行全面的技术、经济比较,选择在地质条件较好的面的技术、经济比较,选择在地质条件较好的面的技术、经济比较,选择在地质条件较好的面的技术、经济比较,选择在地质条件较好的地段穿越;地段穿越;地段穿越;地段穿越;第一节第一节 隧道位置的选择隧道位置的
3、选择 第三章 隧道线路及断面设计 一、越岭线上隧道位置的选择一、越岭线上隧道位置的选择 当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系当交通路线需要从一个水系过渡到另一个水系时,必须跨越高程很大的分水岭,这段线路称之为时,必须跨越高程很大的分水岭,这段线路称之为时,必须跨越高程很大的分水岭,这段线路称之为时,必须跨越高程很大的分水岭,这段线路称之为越岭线。越岭线。越岭线。越岭线。越岭隧道的位置越岭隧道的位置越岭隧道的位置越岭隧道的位置:选择垭口选择垭口选择垭口选择垭口 确定隧道高程确定隧道高程确定隧道高程确定隧道高程(4
4、)(4)(4)(4)沿河傍山隧道,其位置宜向山侧内移,避免一沿河傍山隧道,其位置宜向山侧内移,避免一沿河傍山隧道,其位置宜向山侧内移,避免一沿河傍山隧道,其位置宜向山侧内移,避免一侧洞壁过薄产生偏压;侧洞壁过薄产生偏压;侧洞壁过薄产生偏压;侧洞壁过薄产生偏压;(5)(5)(5)(5)选择隧道位置时,应注意洞口位置和有关工程选择隧道位置时,应注意洞口位置和有关工程选择隧道位置时,应注意洞口位置和有关工程选择隧道位置时,应注意洞口位置和有关工程的处理,一般宜采取的处理,一般宜采取的处理,一般宜采取的处理,一般宜采取“早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞”原则。原则。原则。原则。
5、第三章 隧道线路及断面设计1.1.1.1.选择垭口选择垭口选择垭口选择垭口 当线路跨越分水岭时,分水岭的山脊线上总会有高当线路跨越分水岭时,分水岭的山脊线上总会有高当线路跨越分水岭时,分水岭的山脊线上总会有高当线路跨越分水岭时,分水岭的山脊线上总会有高程低处,称之为垭口。程低处,称之为垭口。程低处,称之为垭口。程低处,称之为垭口。第三章 隧道线路及断面设计 采用直线或大半径曲线为好;采用直线或大半径曲线为好;采用直线或大半径曲线为好;采用直线或大半径曲线为好;优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口,展线优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口,展线优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口,展线优选
6、考虑在路线总方向上或其附近的低垭口,展线好,隧道较短;好,隧道较短;好,隧道较短;好,隧道较短;虽远离线路总方向,但垭口两侧有良好的展线条件;虽远离线路总方向,但垭口两侧有良好的展线条件;虽远离线路总方向,但垭口两侧有良好的展线条件;虽远离线路总方向,但垭口两侧有良好的展线条件;工程地质和水文地质条件良好的垭口工程地质和水文地质条件良好的垭口工程地质和水文地质条件良好的垭口工程地质和水文地质条件良好的垭口。第三章 隧道线路及断面设计图图 成昆线乃托泸沽段隧道方案成昆线乃托泸沽段隧道方案成都牛日河乃托雄河普雄竹沱沙木拉达两河口昆明泸沽越西河冕宁安宁河泸沽登相营高跃河河孙水喜德冕山越西阳糯雷山小相
7、岭l l=6379=6379l=14500l l=1 19 95 50 00 0l l=2 25 57 75 50 0普瓦吉木梁子第三章 隧道线路及断面设计2.2.2.2.选定高程选定高程选定高程选定高程 在越岭位置选定后,越岭标高影响展线及越岭隧道方案:在越岭位置选定后,越岭标高影响展线及越岭隧道方案:在越岭位置选定后,越岭标高影响展线及越岭隧道方案:在越岭位置选定后,越岭标高影响展线及越岭隧道方案:隧道标高越高,隧道越短,施工期短,两端展线长度隧道标高越高,隧道越短,施工期短,两端展线长度隧道标高越高,隧道越短,施工期短,两端展线长度隧道标高越高,隧道越短,施工期短,两端展线长度增加,运营
8、条件差;增加,运营条件差;增加,运营条件差;增加,运营条件差;隧道标高低,隧道加长,施工期长,运营条件较好;隧道标高低,隧道加长,施工期长,运营条件较好;隧道标高低,隧道加长,施工期长,运营条件较好;隧道标高低,隧道加长,施工期长,运营条件较好;选择越岭隧道标高时,综合考虑施工、运营等多因素选择越岭隧道标高时,综合考虑施工、运营等多因素选择越岭隧道标高时,综合考虑施工、运营等多因素选择越岭隧道标高时,综合考虑施工、运营等多因素比较确定最优隧道标高。比较确定最优隧道标高。比较确定最优隧道标高。比较确定最优隧道标高。低位隧道低位隧道低位隧道低位隧道高位隧道高位隧道高位隧道高位隧道第三章 隧道线路及
9、断面设计越岭隧道选址尚应考虑以下原则:越岭隧道选址尚应考虑以下原则:越岭隧道选址尚应考虑以下原则:越岭隧道选址尚应考虑以下原则:宁长勿短,早进晚出宁长勿短,早进晚出宁长勿短,早进晚出宁长勿短,早进晚出-避免洞口深挖;避免洞口深挖;避免洞口深挖;避免洞口深挖;宁里勿外,宁深勿浅,避软就硬宁里勿外,宁深勿浅,避软就硬宁里勿外,宁深勿浅,避软就硬宁里勿外,宁深勿浅,避软就硬-避免不良地避免不良地避免不良地避免不良地质;质;质;质;第三章 隧道线路及断面设计 二、河谷线上隧道位置的选择二、河谷线上隧道位置的选择 为改善线形,提高车速,缩短里程,节省时间,常为改善线形,提高车速,缩短里程,节省时间,常为
10、改善线形,提高车速,缩短里程,节省时间,常为改善线形,提高车速,缩短里程,节省时间,常修建河谷隧道修建河谷隧道修建河谷隧道修建河谷隧道(或傍山隧道或傍山隧道或傍山隧道或傍山隧道)。河谷隧道一般埋藏较浅,容易造成各种病害;山坡河谷隧道一般埋藏较浅,容易造成各种病害;山坡河谷隧道一般埋藏较浅,容易造成各种病害;山坡河谷隧道一般埋藏较浅,容易造成各种病害;山坡亦常有滑坡,松散堆积,泥石流等不良地质现象,亦常有滑坡,松散堆积,泥石流等不良地质现象,亦常有滑坡,松散堆积,泥石流等不良地质现象,亦常有滑坡,松散堆积,泥石流等不良地质现象,地质情况较为复杂。地质情况较为复杂。地质情况较为复杂。地质情况较为复
11、杂。选择河谷线上隧道的位置时应注意:选择河谷线上隧道的位置时应注意:选择河谷线上隧道的位置时应注意:选择河谷线上隧道的位置时应注意:(1)(1)(1)(1)河谷隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳河谷隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳河谷隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳河谷隧道的洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免偏压产生,隧道位置宜往山体内侧靠定和避免偏压产生,隧道位置宜往山体内侧靠定和避免偏压产生,隧道位置宜往山体内侧靠定和避免偏压产生,隧道位置宜往山体内侧靠-宁宁宁宁里勿外里勿外里勿外里勿外第三章 隧道线路及断面设计(2)(2)(2)(2)要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。要
12、考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。要考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响。侧蚀侧蚀侧蚀侧蚀tba第三章 隧道线路及断面设计(3)(3)(3)(3)应考虑施工和既有便道设置的位置,应注意边应考虑施工和既有便道设置的位置,应注意边应考虑施工和既有便道设置的位置,应注意边应考虑施工和既有便道设置的位置,应注意边坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。坡的可能坍塌对洞身稳定的影响。便道便道便道便道第三章 隧道线路及断面设计 乐昌坪石南岭煤矿雷公尖园煤角泗公坑白鸡滩九峰九峰不考虑水库西岸双绕方案预留水库西岸双绕提高方
13、案预留水库园螺角跨武水长隧道方案4.66km预留水库大瑶山14.3公里长隧道方案石山脊大沿水大长滩不考虑水库内跨武水双绕方案滑石坑土岭乐昌韶关广州坪石莲花岗预留水库西岸双绕岐门跨武水越岭方案小沿坝址 K2024+840-2026+550K2029+390即有铁路第三章 隧道线路及断面设计 三、地质条件对隧道位置的影响三、地质条件对隧道位置的影响 单斜构造的层面大体平行而有同一倾角,当层间的单斜构造的层面大体平行而有同一倾角,当层间的单斜构造的层面大体平行而有同一倾角,当层间的单斜构造的层面大体平行而有同一倾角,当层间的抗剪强度不足时,岩层在外力作用下将会发生层间抗剪强度不足时,岩层在外力作用下
14、将会发生层间抗剪强度不足时,岩层在外力作用下将会发生层间抗剪强度不足时,岩层在外力作用下将会发生层间相对错动。相对错动。相对错动。相对错动。A AB B如果隧道的位置恰在层如果隧道的位置恰在层如果隧道的位置恰在层如果隧道的位置恰在层间软弱面上,岩层滑动间软弱面上,岩层滑动间软弱面上,岩层滑动间软弱面上,岩层滑动将使隧道结构受到很大将使隧道结构受到很大将使隧道结构受到很大将使隧道结构受到很大的剪力,把结构物损坏。的剪力,把结构物损坏。的剪力,把结构物损坏。的剪力,把结构物损坏。第三章 隧道线路及断面设计在单斜构造的地质条件下,一定要尽可能避开大在单斜构造的地质条件下,一定要尽可能避开大在单斜构造
15、的地质条件下,一定要尽可能避开大在单斜构造的地质条件下,一定要尽可能避开大型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软弱结构面的走向一致或平行,要正交或有成一定弱结构面的走向一致或平行,要正交或有成一定弱结构面的走向一致或平行,要正交或有成一定弱结构面的走向一致或平行,要正交或有成一定的交角。的交角。的交角。的交角。第三章 隧道线路及断面设计隧道穿过褶曲构造时,选在背斜中要比在向斜中隧道穿过褶曲构造时,选在背斜中要比在向斜中隧道穿过褶曲构造时,选在背斜中要比在向斜中隧道穿
16、过褶曲构造时,选在背斜中要比在向斜中有利。如果恰在褶曲的两翼,将受到偏侧压力,有利。如果恰在褶曲的两翼,将受到偏侧压力,有利。如果恰在褶曲的两翼,将受到偏侧压力,有利。如果恰在褶曲的两翼,将受到偏侧压力,结构需加强。结构需加强。结构需加强。结构需加强。向斜向斜向斜向斜背斜背斜背斜背斜第三章 隧道线路及断面设计(1)(1)(1)(1)滑坡地区滑坡地区滑坡地区滑坡地区 滑坡对隧道的危害很大,隧道通过滑坡地区时,滑坡对隧道的危害很大,隧道通过滑坡地区时,滑坡对隧道的危害很大,隧道通过滑坡地区时,滑坡对隧道的危害很大,隧道通过滑坡地区时,必须查明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一必须查明滑坡类型范围、
17、深度、滑动方向等。一必须查明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一必须查明滑坡类型范围、深度、滑动方向等。一般应避开滑坡体或错动体,或在可能滑动面以下般应避开滑坡体或错动体,或在可能滑动面以下般应避开滑坡体或错动体,或在可能滑动面以下般应避开滑坡体或错动体,或在可能滑动面以下一定深度通过。一定深度通过。一定深度通过。一定深度通过。AB第三章 隧道线路及断面设计(2)(2)(2)(2)崩塌地区崩塌地区崩塌地区崩塌地区 选择隧道位置时,最好不要沿这类山坡通过。选择隧道位置时,最好不要沿这类山坡通过。选择隧道位置时,最好不要沿这类山坡通过。选择隧道位置时,最好不要沿这类山坡通过。不得已时,应当尽可能地把
18、隧道置于山体之中,不得已时,应当尽可能地把隧道置于山体之中,不得已时,应当尽可能地把隧道置于山体之中,不得已时,应当尽可能地把隧道置于山体之中,穿过稳定的岩层。穿过稳定的岩层。穿过稳定的岩层。穿过稳定的岩层。第三章 隧道线路及断面设计(3)(3)(3)(3)岩堆地区岩堆地区岩堆地区岩堆地区 堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动,稳堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动,稳堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动,稳堆积层常处在暂时稳定状态。一旦扰动,稳定即会丧失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道定即会丧失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道定即会丧失而造成崩坍。在这种地质条件下隧道定即会丧失而造成崩坍。在这种地
19、质条件下隧道应避开不稳定、松散的堆积层,使洞身处于基岩应避开不稳定、松散的堆积层,使洞身处于基岩应避开不稳定、松散的堆积层,使洞身处于基岩应避开不稳定、松散的堆积层,使洞身处于基岩中,并具有足够的安全厚度。中,并具有足够的安全厚度。中,并具有足够的安全厚度。中,并具有足够的安全厚度。BA第三章 隧道线路及断面设计BAC第三章 隧道线路及断面设计(4)(4)(4)(4)泥石流泥石流泥石流泥石流 隧道通过泥石流地段时,应结合地质情况考隧道通过泥石流地段时,应结合地质情况考隧道通过泥石流地段时,应结合地质情况考隧道通过泥石流地段时,应结合地质情况考虑泥石流沟的改道和最大下切深度,确保洞口和虑泥石流沟
20、的改道和最大下切深度,确保洞口和虑泥石流沟的改道和最大下切深度,确保洞口和虑泥石流沟的改道和最大下切深度,确保洞口和洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要洞身的安全。隧道洞顶距基岩面或最大下切面要有一定的覆盖厚度,隧道洞口应避开泥石流沟及有一定的覆盖厚度,隧道洞口应避开泥石流沟及有一定的覆盖厚度,隧道洞口应避开泥石流沟及有一定的覆盖厚度,隧道洞口应避开泥石流沟及泥石流可能扩展的范围。有困难时,可修建一段泥石流可能扩展的范围。有困难时,可修建一段泥石流可能扩展的范围。有困难时,可修建一段泥石流可能扩展的范围。
21、有困难时,可修建一段明洞,使泥石流在明洞顶通过。明洞,使泥石流在明洞顶通过。明洞,使泥石流在明洞顶通过。明洞,使泥石流在明洞顶通过。第三章 隧道线路及断面设计AB第三章 隧道线路及断面设计(5)(5)(5)(5)溶洞地区溶洞地区溶洞地区溶洞地区 选择隧道位置时,应尽可能避开。如无法避开选择隧道位置时,应尽可能避开。如无法避开选择隧道位置时,应尽可能避开。如无法避开选择隧道位置时,应尽可能避开。如无法避开时,应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关时,应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关时,应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关时,应探明溶洞的规模、性质和与隧道的位置关系,采取相应的设计,施工措
22、施。系,采取相应的设计,施工措施。系,采取相应的设计,施工措施。系,采取相应的设计,施工措施。(6)(6)(6)(6)瓦斯地区瓦斯地区瓦斯地区瓦斯地区 选择隧道位置时,最好能避开。选择隧道位置时,最好能避开。选择隧道位置时,最好能避开。选择隧道位置时,最好能避开。(7)(7)(7)(7)地下水地下水地下水地下水 选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。第二节第二节 隧道洞口位置的选择隧道洞口位置的选择 第三章 隧道线路及断面设计 隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶隧道长度为其
23、进出口洞门墙外表面与线路内轨顶隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离面标高线交点之间的距离面标高线交点之间的距离面标高线交点之间的距离 洞口位置选择好坏,将直接影响隧道施工、造洞口位置选择好坏,将直接影响隧道施工、造洞口位置选择好坏,将直接影响隧道施工、造洞口位置选择好坏,将直接影响隧道施工、造价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形,价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形,价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形,价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形,地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程地质条件、施工、运
24、营条件以及洞口的相关工程地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程(桥涵、通风设施等)综合考虑。(桥涵、通风设施等)综合考虑。(桥涵、通风设施等)综合考虑。(桥涵、通风设施等)综合考虑。第三章 隧道线路及断面设计 洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定,地质条件好,排水有利的地方。隧道在山体稳定,地质条件好,排水有利的地方。隧道在山体稳定,地质条件好,排水有利的地方。隧道在山体稳定,地质条件好,排水有利的地方。隧道宜长不宜
25、短,应宜长不宜短,应宜长不宜短,应宜长不宜短,应“早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞早进洞,晚出洞”,尽量避免大,尽量避免大,尽量避免大,尽量避免大挖大刷,破坏山体稳定。挖大刷,破坏山体稳定。挖大刷,破坏山体稳定。挖大刷,破坏山体稳定。(1)(1)(1)(1)洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,不要与水争路。不要与水争路。不要与水争路。不要与水争路。第三章 隧道线路及断面设计 B B A A第三章 隧道线路及断面设计(2)(2)(2)(2)洞口应避开不良地质地段洞
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