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一、隧道工程地质调查与勘测的内容1、地形地貌高原、山地、平原、丘陵、裂谷系、盆地2、地层岩性3、水文地质4、区域地质构造5、不良地质软粘土、杂填土、冲填土、膨胀土、红粘土、泥炭质土、岩溶、实陷性黄土二、勘探、测试工作要求1、总体要求（1）地质条件复杂的隧道宜采用综合勘探方法；深钻孔应综合利用。（2）钻孔位置和数量应视地质复杂程度而定。洞门；长度大于1000m，洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔查明地质条件；主要的地质界线，重要的不良地质地段，应有钻孔控制；洞身地段的钻孔位置宜布置在中线外侧8~10m；钻探完毕，应回填封孔。（3）钻探深度应至路肩以下3~5m；遇溶洞、暗河等，应适当加深至溶洞及暗河底以下5m。（4）钻探中应作好水位观测和记录，并取样作水质分析。水文地质条件复杂的隧道，应做水文地质试验，测定地下水的流向、流速及岩土的渗透性，计算涌水量，必要时应进行地下水动态观测。（5）取代表性岩土试样进行物理力学性质试验。（6）有害矿体和气体，取样作定性、定量分析。2、探测的阶段及其工作要求勘探工作分为初测阶段和定测阶段。（1）初测要求①特长隧道、控制线路方案的长隧道、多线隧道应按工点搜集工程地质资料。②一般隧道可作代表性勘探、测试工作，并简要叙述隧道工程地质条件和围岩分级。（2）定测要求不论是一般隧道、长大隧道或者地质复杂隧道，均应进行单独的工程地质勘测工作，编制单独工点的图表资料。三、围岩的基本工程性质与围岩分级1、岩体中的初始应力场（一）概念由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已存在的地应力场，称之为围岩的初始应力场；根据地应力场的成因将其分为自重应力场和构造应力场两大类。（二）初始应力场的变化规律1自重应力场：自重应力场是上覆岩体自重产生的应力场。！！岩体自重应力场的变化规律为：、地应力随深度线性增加；2、水平应力总是小于于垂直应力；、地质构造形态改变了自重应力场的状态，这在实际工程中不容忽视；、深度对初始应力状态有重大影响。2、构造应力场构造应力场的变化规律为：1、地质构造形态的变化不仅改变了自重应力场，除了以各种构造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在岩体内，其中残余应力将对地下工程产生重大影响；、构造应力场在不深的地方已普遍存在，最大构造应力的方向多近似水平，且水平应力普遍大于自重应力场中水平应力分量，甚至大于垂直分量。2、围岩的基本工程性质岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生蜕变而形成的地质体。地下结构围岩（岩体+土体）的工程性质，一般包括三个方面：物理性质、水理性质和力学性质。其中力学性质对围岩的稳定性影响最大。3、围岩的分级方法作为分级的基本要素有四大类：第Ⅰ类：与岩性有关的要素，例如分为硬岩、软岩、膨胀性岩类等；第Ⅱ类：与地质构造有关的要素，如软弱结构面的分布与形态、风化程度等；第Ⅲ类：与地下水有关的要素。第Ⅳ类：与隧道跨度和施工方法有关的要素考虑上面四大要素，按其性质主要分为：（1）以岩石强度指标单参数位代表的分级方法。（2）以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法。（3）与地质勘探手段相联系的分级方法。4、我国铁路隧道围岩分级方法（一）围岩分级的基本因素围岩基本分级由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。岩石坚硬程度和岩体完整程度可采用定性划分和定量指标两种方法确定，并指出围岩级别应在基本级别基础上，考虑地下水状态和初始状态修正。四、隧道位置的选择1、地形条件与隧道位置的选择隧道是克服地形障碍的有利手段，隧道位置的选择很大程度上受地形的制约。地形障碍有高程障碍和平面障碍两方面。1、高程障碍：有三种方案供选择绕行方案：深路堑方案:越岭隧道方案:2、平面障碍:两种解决沿河傍山绕行方案：隧道直穿方案：2、地质条件与隧道位置的选择在选择隧道位置时，都应力求选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过。尽量避免通过断层、崩坍、滑坡、流砂、溶洞、陷穴以及偏压显著、地下水丰富等地质不良地段，当绕避有困难时，应尽量采取必要的工程措施。1、单斜构造与隧道位置的选择单斜构造是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质构造。常见的工程地质问题为不均匀的地层压力、偏压、顺层滑动等现象。按岩层的倾角不同，可分为三种情况：（1）水平或缓倾角岩层当隧道通过坚硬的厚层岩层时，较为稳定。若通过很薄的岩层，则施工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。图（1）（2）陡倾角岩层陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在，当有软弱夹层伴以有害节理切割时，易产生坍方和顺层滑动。隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时，避免将隧道置于两种不同岩层软弱构造（破碎）带，图a；宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中，图b。（1）（a）(b)（3）直立岩层隧道通过直立岩层时，其中线宜垂直于岩层的走向穿过，如图。当层状岩层较薄，并有软弱夹层，伴有微量地下水活动时，亦可产生不对称压力，在隧道开挖中，易产生坍塌，甚至导致大的坍方，致使地面形成“天窗”。（3）2、褶皱构造与隧道位置的选择褶皱构造有向斜和背斜，隧道通过褶皱时，尽量避免将隧道置于向斜或背斜的轴部。如图中（a）、（b），而应将隧道置于翼部，如图（c），隧道所处的地质条件类似于单斜构造。轴部岩层均比翼部破碎；背斜较向斜略好，向斜容易富水。3、断裂构造、接触带与隧道位置的选择断裂构造及不同岩层的接触带，其裂隙发育，并有被挤压呈破碎的块碎石角砾及断层泥存在，地下水量也较大，常呈突水涌出。（1）切忌沿着（或靠近平行）断层带或破碎带修建隧道，如图；（2）隧道必须通过断层带时，应尽量使线路与断层走向正交，如图。3、不良地质与特殊地质地区隧道位置的选择（1）滑坡地区隧道位置的选择①采取隧道避开滑坡时，应使隧道洞身埋深在滑床（可能的滑动面）以下一定厚度的稳固地层中②当隧道或明洞必须通过滑坡体时，应在查明滑坡的成因、性质、类型、构造的基础上，采取上部减载、下部支挡、抗滑桩（墙）、地表及地下排水、加强衬砌结构等工程措施。③当隧道穿山皮进洞，通过不稳定并有软弱夹层的岩体时，多有引起山体滑动的可能，为此，选择隧道位置时，应充分预计由于施工开挖和爆破、河岸冲刷和剥蚀、人文活动等影响所导致软弱夹层的不稳定和山体的滑动。（2）岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区隧道位置的选择岩堆：常处在极限平衡状态或趋于暂时稳定的过渡状态，一经外界扰动，即会丧失平衡，向下滑移或坍落。崩坍：破坏是急剧、猛烈的，规模大者达万方以上，可导致砸毁隧道洞口或明洞衬砌，中断行车，甚至堵塞河道。错落：在外形和成因方面与滑坡有些类似，但它的错动面或软弱带不像滑坡面那样光滑和有规律。堆积层：一般呈松散状态，隧道开挖后容易引起坍塌，情况严重者常导致地表开裂、坍陷。在上述不良地质地区，应将洞身置身于稳定的地层，当隧道必须通过时，应分析其稳定性，且采取有效措施。另外在运营期间，危岩、落石常常危害运营安全，引起断道。（3）泥石流地区隧道位置的选择隧道位置应使洞身置于基岩中或稳定的地层内，并保证有足够的顶板覆盖厚度。在受彼岸山嘴或洪积扇影响而压缩河床，导致冲刷侧蚀威胁线路安全时，线路位置宜往里靠。（4）岩溶地区隧道位置选择当洞身不能避开时，宜使隧道与岩溶间壁有足够的岩壁厚度，或采取相应的工程处理措施，如图，并要选择在岩溶水不发育的地带通过，特别注意岩溶水突然袭击的可能性。2、特殊地质地区隧道位置选择（1）膨胀岩（土）地区隧道位置的选择当隧道通过膨胀岩（土）地区时，应在确认膨胀性围岩的范围后，以通过地段最短，地下水含量少者为宜。（2）含盐地层隧道位置的选择当隧道通过含盐地层时，宜选择在干燥无水或地下水位低、含盐量最小的地段通过，并对衬砌采取相应的加强措施。（3）煤系地层隧道位置的选择应设法避开有害气体含量较高和煤窑采空密集地段，当不可避免时，应选择影响最小的方案通过，同时保证底部隔层有足够厚度或预留煤柱，以减少其对隧道工程的威胁，确保施工安全和结构稳定。（4）黄土地区隧道位置的选择应避开沟壑及有地下水后动与地面陷穴密集的地区。（5）多年冻土地区隧道位置的选择选择好隧道位置与洞口位置，防止隧道病害发生，减少施工和运营养护的困难。（6）地震区隧道位置的选择要注意地形、地质及洞深埋藏深度。（7）水库地区隧道位置的选择隧道位置应置于牢固的基岩中，或坍岸范围以外，高程均应设于水库设计正常水位以上规定高度。五、隧道洞口位置的选择隧道洞口位置选择原则1、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，一般情况垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节。此外，地表流水都汇集在沟底，再加上洞口路堑开挖，破坏山体原有的平衡，更容易引起坍方。所以，洞口最好选在沟谷一侧。2、当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡，适当设置明洞。3、洞口线路宜与等高线正交4、对于傍山隧道限于地形，无法与等高线正交，只能斜交进洞时，其交角不应太小（不小于45°）此时按隧道低侧基础不露空并有足够的承载力及稳定性、高侧边坡挖方高度不超过15m确定洞口里程，洞门型式根据地面横坡及仰坡情况采用台阶式洞门或明洞门。5、为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高、总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的指导思想，全面综合地分析确定。隧道设计1、隧道纵断面隧道纵断面是中心线展直后在垂直面上的投影。纵断面设计主要包括隧道内线路的坡道形式、坡度大小和折减、坡段长度和坡段间的衔接等内容。2、隧道横断面隧道净空（如何确定）隧道净空根据“隧道建筑限界”确定，“隧道建筑限界”根据“基本建筑限界”制定，“基本建筑限界”根据“机车车辆限界”制定。隧道建筑限界：是隧道建筑物不得侵入的一种限界。基本建筑限界：指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。它的用途是保证机车车辆的安全运行及建筑物和设备不受损害。3、高速铁路隧道净空（空气动力学效应）高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别就是当列车以高速通过隧道时，产生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分明显，因此隧道断面的确定必须考虑如何缓解和消减旅客列车进入隧道时诱发的空气动力学效应的影响。高速铁路隧道断面设计时主要应考虑下列因素：1、隧道建筑限界。2、轨道数量和线间距；3、缓解空气动力学效应所需要的空间；4、需预留的空间，如安全空间、避难和救援空间、养护维修作业空间；5、设备安装空间等。4、隧道结构隧道可分为主体建筑物和附属建筑物。前者是为了保持隧道的稳定，保证隧道正常使用而修建的，由洞身结构及洞门组成。后者指保证隧道正常使用所需的各种辅助设施。5、复合式衬砌的构造宏观构造：初期支护；二次衬砌；防水构造；其他结构：水沟、电缆槽、填充等。6、根据隧道围岩与支护结构相互作用的机理，理想的支护结构应满足怎样的基本要求？具有一定弹性且保证变形小，承载能力大，耐久性好。7、隧道洞门的作用减小洞口土石方开挖量；稳定边、仰坡；引离地表水流；装饰洞口。8、传统墙式洞门的稳定性计算包括：抗倾覆、抗水平滑动以及抗洞门基础沉陷。8、隧道洞门形式洞口环框洞门；端墙式（一字式）洞门；翼墙式（八字式）洞门；柱式洞门；台阶式洞；门削竹式（斜切式）洞门；喇叭口式洞门。10、明洞修建的作用及形式它是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑物。拱式明洞和棚式明洞。三、隧道附属结构（1）铁路隧道的附属结构？1、避车洞。2、电力及通信槽。3、长大隧道中为加强洞内外空气更换而设的机械通风设施以及必要的消防、报警装置等等。（2）公路隧道的附属结构物？1、内装、顶棚、路面。2、其他附属设施；如紧急停车带，横通道。四、隧道设计方法围岩压力的种类；变形压力、松动压力、冲击压力、膨胀压力。掌握松动压力的计算【最后的计算题很可能就是松动压力的计算】松动压力计算见书的（p141和p211）要弄懂深埋、浅埋判断标准；应用结构力学方法对隧道结构进行计算时，常用的计算模型？（1）主动荷载模型。（2）假定弹性反力模型。（3）计算弹性反力模型。隧道结构的荷载—结构模式的计