《隧道工程勘测设计》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 隧道工程勘测设计,1,1.1,隧道工程勘察,1.2,隧道位置选择,1.3,隧道洞口位置的选定,1.4,隧道线路设计,2,3,4,第,1,章 隧道工程勘测设计,5,1.1,隧道工程勘察,1.1.1,隧道勘测的基本内容,1.,隧道工程调查,调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条件，它们与隧道工程有着密切的关系；,2.,隧道线路确定,通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形；,3.,隧道洞口位置选择,第,1,章 隧道工程勘测设计,6,1.1,隧道工程勘察,1.1.2,自然地理概况调查,1.,地形资料,地形图,1/50000,1/25000,主要用于线路规划,1/5000,1/1000,主要用于隧道方案的比选,重要的长大隧道也可以考虑采用航空照片或卫星照片,2.,地质资料,地质图和说明书。,1/200000,1/50000,比例尺的地质图 长大隧道还应参考航空照片以及遥感资料,第,1,章 隧道工程勘测设计,7,1.1,隧道工程勘察,1.1.2,自然地理概况调查,3.,工程资料,以往的施工记录和工程报告总结,4.,气象资料,气温、气压、降水、水温、地温等 从气象台站和各种资料期刊、汇编、年鉴等处获得,第,1,章 隧道工程勘测设计,8,1.1,隧道工程勘察,1.1.2,自然地理概况调查,5.,用地及环境资料,用地：工程用地和施工用地 调查既有建筑：居民住宅、通讯设施、 排水设施、交通设施等 环境资料：自然环境，文物古迹、 自然保护区、居民环境等，,6.,灾害资料,隧道所在地区历史上的暴雨、台风、地震、滑坡等发生的规模、频度,第,1,章 隧道工程勘测设计,9,1.1,隧道工程勘察,1.1.3,地质调查,1.,调查内容,(1),工程地质特征,(2),水文地质特征,(3),不良地质和特殊地质现象,(4),地震烈度,(5),有害气体和放射性物质,第,1,章 隧道工程勘测设计,10,1.1,隧道工程勘察,1.1.3,地质调查,2.,调查步骤,(1),地形地质的初步调查,(2),地质详查,3.,调查手段,(1),传统手段：钻探法,(2),物探：电阻与弹性波法,(3),其他技术：遥感,第,1,章 隧道工程勘测设计,11,1.1,隧道工程勘察,1.1.3,地质调查,4.,地下水调查,地下水对隧道施工与运营都会产生较大的影响和危害,5.,应提供的资料,(1),概述,(2),地形地质说明,(3),设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议,(4),相关图纸,第,1,章 隧道工程勘测设计,12,1.1,隧道工程勘察,1.1.3,地质调查,6.,应交付的相关图纸, 线路地形图,(,比例,1/2000,1/5000),； 洞口附近地形图,(,比例,1/500),，沿线路中线每侧各,100,米的范围进行； 地质平面图； 地质纵断面图,(,比例,1/500,1/2000),； 洞口附近地质纵断面图,(,比例,1/200),以及洞口附近地 质横断面图若干。,第,1,章 隧道工程勘测设计,13,1.1,隧道工程勘察,1.1.4,环境调查,1.,自然环境调查,动、植物的生态状况：种类、密度、分布、季节性变化 地表水、地下水状况,2.,地物调查,土地利用状况：用途、面积范围等,文物古迹、风景区等,已有构建物：通讯设施、民房、地下管网等,3.,生活环境调查,废气、噪声、振动、地面下沉等，对居住环境、自然资源和已有地物的影响,第,1,章 隧道工程勘测设计,14,1.1,隧道工程勘察,1.1.5,气象调查,降雨,:,年、月平均、日最大、小时最大降雨量 降雪,:,最大降雪日、最大积雪量、积雪期、 最大日降雪量、雪密度、雪温 气温、地温：年平均气温、绝对最高最低气温、日温差； 冻结期、冻结深度、多年冻土深度、水温 风向、风速：频率分布,(,年间、月间、日间,) ,雾：发生日数,(,频度、滞留时间及其能见度,) ,洪水：洪水量、水位、时期,第,1,章 隧道工程勘测设计,15,1.1,隧道工程勘察,1.2,隧道位置选择,1.3,隧道洞口位置的选定,1.4,隧道线路设计,第,1,章 隧道工程勘测设计,16,1.2,隧道位置选择,1.2.1,概述,1.,隧道位置选择的重要性,在山区修建铁路或高等级公路时，隧道的比重往往是很大的，因此，选择合理的隧道位置不仅是选线的重要组成部分，同时也,关系着施工难易、工期长短、造价大小、运营安全和运输效率。,第,1,章 隧道工程勘测设计,17,1.2,隧道位置选择,1.2.1,概述,2.,选择隧道位置时考虑的主要因素,（,1,）社会条件：政治、经济、国防、对自然环境的影响,例如,:,新龙门隧道,（,2,）自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等,主导因素： 工程地质和水文地质条件，因为它往往控,制着线路方案的取舍和隧道位置的选择, 地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。,第,1,章 隧道工程勘测设计,18,1.2,隧道位置选择,1.2.1,概述,在隧道位置选择时，首先应,查清：工程地质及水文地质情况,根据：不同地形特点,结合：线路技术标准,通车期限,工程造价,施工及运营条件,节省土地等因素,进行全面的政治、经济、技术的综合比较来确定,第,1,章 隧道工程勘测设计,19,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,1.,越岭隧道的概念,通过山区的交通干线往往要翻越分水岭，从一个水系进入另一个水系，这段线路称之为越岭线，,线路为穿越分水岭而修建的隧道称为越岭隧道,。,用于缩短线路，克服高程障碍。,越岭隧道地段，一般山峦起伏，地形陡峻，工程地质和水文地质条件均较复杂，交通运输条件也比较困难，施工及弃碴场地狭窄，,隧道施工往往控制全线或部分地段的工期。,第,1,章 隧道工程勘测设计,20,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,平面位置与立面位置的选择,(1),平面位置的选择,选择垭口,垭口的概念：当线路必须跨越分水岭时，,分水岭的山脊线上高程较低处，即称,垭口,。,第,1,章 隧道工程勘测设计,21,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,平面位置与立面位置的选择,(1),平面位置的选择,考虑重点：, 垭口的地形和地质条件的好坏和隧道的长短。因为二者关系到施工的难易、工期的长短和运营的安全等问题。, 垭口两侧沟谷引线工程大小、展线难易情况、线路顺直与否，也是方案综合比选的一个重要方面。,第,1,章 隧道工程勘测设计,22,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,平面位置与立面位置的选择,选择垭口的方法, 利用小比例尺地形图,(,如军用地图,),、航空照片、卫星,照片等；, 根据线路的航空线方向和克服越岭高程的不同要求进,行大面积选线，录求可供越岭的几个垭口位置；, 然后进行可能通过的垭口、沟谷的比选。,第,1,章 隧道工程勘测设计,23,第,1,章 隧道工程勘测设计,24,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,例如：成昆线沙木拉打隧道的比选,成昆线从大渡河水系的牛日河进入安宁河水系的孙水河，需穿越小凉山分水岭，该岭与两侧高差约,900,余米，线路需克服越岭的巨大高差，越岭地段计有沙木拉打、瓦吉木、小相岭、阳糯雪山四个垭口。,第,1,章 隧道工程勘测设计,25,第,1,章 隧道工程勘测设计,26,最后选定了距线路航空方向,30km,的沙木拉达垭口（为分水岭最低垭口），越岭隧道长度大为缩短，为,6389km,。该垭口虽远离线路航空方向，但有利的展现河谷，且线路施工也较为方便。,第,1,章 隧道工程勘测设计,27,第,1,章 隧道工程勘测设计,28,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,(2),立面位置的选择,选择高程,越岭隧道立面位置的选择是指隧道越岭标高的选择。,垭口不同，越岭标高，就会出现不同长度的隧道方案。, 隧道位置高，隧道长度短，施工工期短，但两端展线长， 线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差； 隧道位置低，则与前者相反，但施工难度增加。 宜采用低位置方案，但必须进行多种因素综合比选。,第,1,章 隧道工程勘测设计,29,1.2,隧道位置选择,1.2.2,越岭隧道位置的选择,2.,选择越岭隧道的两大要素,(2),立面位置的选择,选择高程,例如：川黔线上的,凉风垭隧道,即为较为典型的例子。为穿越娄山山脉分水岭的越岭隧道，根据地形特点，选择了三个主要方案进行比较：,马鞍山方案：越岭隧道长,2810,米，位置较高，线路需克服较大高差。,雷神坡方案：越岭隧道长,3490,米，位置较马鞍山方案较低，线路状况大为改善，但该处为一大断层，地质条件不利；,凉风垭方案,(,采用方案,),：在雷神坡方案的基础上，进一步压低越岭位置的较好方案。越岭隧道长,4270,米，拔起高度小、展线短、线路较顺直。,第,1,章 隧道工程勘测设计,30,第,1,章 隧道工程勘测设计,31,第,1,章 隧道工程勘测设计,32,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,1.,傍山隧道的概念,山区铁路（或公路）除越岭地段以外，线路大多是沿河傍山而行，在地势陡峻的峡谷地段，常需修建的隧道即为,傍山隧道,，也有称之为,河谷线隧道,。,第,1,章 隧道工程勘测设计,33,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,2.,傍山隧道的特点,(1),依山傍水修建时，施工中容易破坏山体平衡，造成各种病害；,(2),因是在山体表层范围内修建隧道，常常遇到崩塌、滑坡、错落、松散堆积及泥石流等不良地质现象，地质情况较为复杂；,(3),一般埋深较浅，属浅埋隧道和短隧道群，洞身覆盖薄、易产生不对称的偏压情况；,(4),河道狭窄，水流湍急冲刷力强，对山坡稳定和隧道安全威胁较大。,第,1,章 隧道工程勘测设计,34,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,3.,傍山隧道的位置选择要点,(1),保证最小覆盖层厚,傍山隧道在浅埋地段，要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体稳定和避免冲刷偏压、隧道位置宜往山体内侧靠，一般要求隧道外侧最小覆盖厚度应不小于表,1-2,中,(p.17),的数值。,第,1,章 隧道工程勘测设计,35,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,3.,傍山隧道的位置选择要点,(2),尽量内靠,河岸存在中冲刷现象或河道窄、水流急，冲刷力强的地段，要考虑河岸受冲刷对山体和洞身稳定的影响，隧道位置宜往山体内侧靠一些，有可能时，最好设在稳定的岩层中。,第,1,章 隧道工程勘测设计,36,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,3.,傍山隧道的位置选择要点,(3),注意周围既有建筑对隧道稳定的影响,傍山隧道位置应考虑施工便道设置和既有公路的位置，应注意既有公路边坡可能坍塌和便道施工对洞身稳定的影响。,第,1,章 隧道工程勘测设计,37,1.2,隧道位置选择,1.2.3,傍山,(,河谷,),隧道位置的选择,3.,傍山隧道的位置选择要点,(4),尽可能“裁弯取直”,线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。如山嘴地段地形陡峻、地质复杂，河岸冲刷严重，以路堑或短隧道通过难以长期保证运营安全时，应尽可能用“裁弯取直”，以较长隧道方案通过。,第,1,章 隧道工程勘测设计,38,第,1,章 隧道工程勘测设计,39,第,1,章 隧道工程勘测设计,40,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,大量工程实践表明：不论是河谷线还是越岭线。在具体选定隧道位置时都,必须详细研究地质条件的影响，力求使隧道在较好的地质条件下通过，尽量减少不良地质条件的影响是极力重要的。,常见的不良地质条件主要是指： 滑坡、崩坍、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地层、地下水发育等地质现象。,第,1,章 隧道工程勘测设计,41,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,1.,滑坡地区,（,1,）山体可能沿某软弱面滑动,;,（,2,）层状倾斜岩层沿某个软弱面滑动,;,第,1,章 隧道工程勘测设计,42,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,2.,崩塌地区,悬崖陡壁地区，日久风化、产生张开节理和裂隙，不要把隧道置于地表不厚的傍山位置。,第,1,章 隧道工程勘测设计,43,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,3.,岩堆地区,岩石经风化作用，分解和剥离成为大小不一的块体，从山坡上方滚下，或冲刷夹持而堆积在山坡坡脚处，形成松散堆积体。隧道通过这类地区，开挖时极易发生坍方，给施工带来困难。这时宜把隧道位置放在岩堆以下的稳定岩体之中。,第,1,章 隧道工程勘测设计,44,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,4.,泥石流,应避免把隧道放在冲积扇范围以内，以免堵塞隧道洞口，或建明洞，使泥石流在明洞顶通过。,第,1,章 隧道工程勘测设计,45,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,5.,溶洞地区,尽量避免或要有足够的安全距离。,6.,瓦斯地区,隧道在通过煤层时会遇到甲烷,(CH4),、二氧化碳,(CO2),等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已时作好通风。,7.,其他,（,1,）地下水不宜从多水地区通过（隧道内建桥）； （,2,）高地温,;,第,1,章 隧道工程勘测设计,46,1.2,隧道位置选择,1.2.4,不良地质地段隧道位置的选择,5.,溶洞地区,尽量避免或要有足够的安全距离。,6.,瓦斯地区,隧道在通过煤层时会遇到甲烷,(CH4),、二氧化碳,(CO2),等有害气体，容易引起火灾、爆炸、最好避开，不得已时作好通风。,7.,其他,（,1,）地下水 不宜从多水地区通过（隧道内建桥）； （,2,）高地温,第,1,章 隧道工程勘测设计,47,1.1,隧道工程勘察,1.2,隧道位置选择,1.3,隧道洞口位置的选定,1.4,隧道线路设计,第,1,章 隧道工程勘测设计,48,1.3,隧道洞口位置的选定,1.3.1,洞口位置选定的重要性,是隧道勘测设计的重要环节之一。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、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,),综合考虑。,第,1,章 隧道工程勘测设计,49,1.3,隧道洞口位置的选定,1.3.2,洞口位置选定的原则和要求,总的原则：,早进洞、晚出洞,目的：确保施工、运营的安全,1.,洞口应尽可能设在山体稳定、地质较好处，不应设在排水困难的沟谷低洼中心。,理由：,(1),沟谷地势狭窄，不利施工；,(2),不利防洪、排水；,(3),洼地一般地质条件较差。,第,1,章 隧道工程勘测设计,50,1.3,隧道洞口位置的选定,1.3.2,洞口位置选定的原则和要求,3.,隧道洞口的路肩设计标高，应高于洪水设计标高,、,级铁路、高速公路为,100,年一遇,级与其他公路为,50,年一遇,设计标高,=,水位,+0.5(,壅水,+,波浪,),4.,边坡、仰坡不宜开挖过高，以保证洞口安全,理由：不使山体受扰动太甚，不使新开出的暴露面太大,表,1-3(p.22),列出了,隧道设计规范,允许的各级围岩洞口最大开挖高度与边仰坡坡率,第,1,章 隧道工程勘测设计,51,1.3,隧道洞口位置的选定,1.3.2,洞口位置选定的原则和要求,5.,当隧道穿过悬崖陡壁时，可贴壁进洞,当隧道穿过悬崖陡壁时，岩壁稳定且落石或坍塌不可能时，一般不宜刷动原坡面，破坏地表植被，暴露风化破碎岩层，使洞口处于不利地位。,第,1,章 隧道工程勘测设计,52,1.3,隧道洞口位置的选定,1.3.2,洞口位置选定的原则和要求,6.,当洞口地形平缓时,由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时，此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑。,7.,注重环境保护,第,1,章 隧道工程勘测设计,53,1.1,隧道工程勘察,1.2,隧道位置选择,1.3,隧道洞口位置的选定,1.4,隧道线路设计,第,1,章 隧道工程勘测设计,54,1.4,隧道线路设计,概念：隧道,平面,是指隧道中心线在水平面的投影,隧道,纵断面,是中心线展直后在垂直面的投影, 隧道长度,(,起迄点,),的计算 铁路：洞门外表面与内轨顶面的交点 公路：洞门外表面与路线中线的交点,第,1,章 隧道工程勘测设计,55,1.4,隧道线路设计,1.4.1,隧道线路平面设计,设计要点,1.,在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径,曲线，避免小半径曲线,(,曲线的缺点见教材,p.23),。,2.,隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工。,3.,当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点,(,或直缓点,),距,洞口一定距离,(,如公路隧道应保证停车视距,),。,4.,公路隧道不设超高的最小曲线半径：表,1,4,。,第,1,章 隧道工程勘测设计,56,1.4,隧道线路设计,1.4.2,隧道线路纵断面设计,1.设计要素,坡道形式,坡度大小,坡段长度,坡段间的衔接,第,1,章 隧道工程勘测设计,57,1.4,隧道线路设计,1.4.2,隧道线路纵断面设计,2.坡道形式,两种：,人字坡和单面坡,人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中,;,单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程,第,1,章 隧道工程勘测设计,58,1.4,隧道线路设计,1.4.2,隧道线路纵断面设计,3.坡度大小,(1),隧道内最大限制坡度,铁路,3,公路不大于,3%,，不小于,0.3%,(2),铁路隧道内的坡度折减,湿度影响、空气阻力影响、表,1,5,4.,坡段长度（自学）,；,5.,坡段连接 （自学）；,第,1,章 隧道工程勘测设计,59,小 结,思考题：,1.,隧道工程勘察的基本内容；地质调查后应提供 的主要资料,2.,越岭隧道选择时要考虑的主要因素,3.,隧道洞口位置选择的总原则与目的,4.,隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度,