《隧道工程》課程教學(xué)大綱

1、隧道工程教學(xué)大綱一、課程基本情況英文名稱(chēng)：Tunnel Engineering課程編號(hào)：F091710014048總 學(xué) 時(shí)：48 講課學(xué)時(shí)：48 實(shí)踐學(xué)時(shí)：0總 學(xué) 分：3課程性質(zhì)：必修考核方式：考試適用對(duì)象：土木工程專(zhuān)業(yè)（地下工程方向）先修課程：結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、工程地質(zhì)參考文獻(xiàn)：隧道工程（第三版），張麗等主編，人民交通出版社，2015隧道工程，王海彥主等編，西安交通大學(xué)出版社，2016隧道工程（第二版），陳秋南主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2017二、課程目標(biāo)本課程是土木工程專(zhuān)業(yè)地下建筑工程方向的專(zhuān)業(yè)核心課程，課程設(shè)計(jì)隧道工程勘測(cè)與設(shè)計(jì)的原理和技能、隧道工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造、圍巖壓力特性及計(jì)算方法、襯

2、砌結(jié)構(gòu)計(jì)算方法、初期支護(hù)設(shè)計(jì)以及隧道防排水設(shè)計(jì)與施工等相關(guān)知識(shí)。通過(guò)本課程的理論學(xué)習(xí)與綜合訓(xùn)練，使學(xué)生具備以下能力：1.能厘清隧道工程基本概念、結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造要求，會(huì)進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)收集與地形地質(zhì)調(diào)查，能進(jìn)行隧道工程線路比選、幾何設(shè)計(jì)、襯砌內(nèi)外輪廓線及幾何尺寸擬定。支撐畢業(yè)要求1-42.能夠進(jìn)行隧道圍巖分級(jí)與應(yīng)用，能夠利用工程技術(shù)規(guī)范中采用的圍巖壓力計(jì)算方法開(kāi)展深埋、淺埋、偏壓以及明挖淺埋隧道的圍巖壓力計(jì)算，能夠?qū)Υ罂缗c小凈距隧道圍巖壓力計(jì)算方法進(jìn)行探討。會(huì)對(duì)圍巖變形、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間接觸應(yīng)力、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力與變形等進(jìn)行量測(cè)，并根據(jù)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。 支撐畢業(yè)要求2-43.能夠理解錨噴支護(hù)原理

3、，會(huì)利用工程類(lèi)比法、不穩(wěn)定塊體理論以及特征線理論進(jìn)行錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)；能夠確定隧道襯砌上的荷載類(lèi)型及其組合，會(huì)進(jìn)行半襯砌、曲墻式襯砌、直墻式襯砌等支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。能夠根據(jù)隧道防排水設(shè)計(jì)基本原則與要求，進(jìn)行隧道洞內(nèi)外防排水設(shè)計(jì)。 支撐畢業(yè)要求3-1,3-2表1 本課程對(duì)畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐強(qiáng)度課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)的知識(shí)單元課程目標(biāo)11-4：能夠針對(duì)一個(gè)復(fù)雜土木工程問(wèn)題提出若干解決方案（或計(jì)算模型），并進(jìn)行對(duì)比分析，以期獲得最佳的解決方案或最合理的計(jì)算模型。強(qiáng)支撐知識(shí)單元一、二綜合訓(xùn)練一課程目標(biāo)22-4：能夠運(yùn)用土木工程基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析復(fù)雜工程問(wèn)題的

4、影響因素，獲得有效結(jié)論。強(qiáng)支撐知識(shí)單元三綜合訓(xùn)練二課程目標(biāo)33-1：掌握土木工程設(shè)計(jì)的知識(shí)、方法和技術(shù),能夠設(shè)計(jì)滿(mǎn)足土木工程特定需求的構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造。強(qiáng)支撐知識(shí)單元四、五、六綜合訓(xùn)練三3-2：能夠針對(duì)復(fù)雜的土木工程問(wèn)題，利用設(shè)計(jì)原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)，并能夠完成施工工藝流程及方案的設(shè)計(jì)。強(qiáng)支撐三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、學(xué)時(shí)分配知識(shí)單元一：隧道的勘測(cè)與設(shè)計(jì) 支撐課程目標(biāo)1（建議6學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：了解隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的基本階段，掌握收集資料、調(diào)查、測(cè)繪與勘探的基本方法與手段，能夠進(jìn)行隧道工程總體設(shè)計(jì)，掌握隧道定位、斷面尺寸設(shè)計(jì)以及洞口位置選擇的基本原則。教與學(xué)方法：講授、案例知識(shí)點(diǎn)1：隧道

5、的工程調(diào)查主要內(nèi)容：文獻(xiàn)資料的收集；地形地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪。知識(shí)點(diǎn)2：隧道的總體設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容；管理區(qū)概念、洞內(nèi)分區(qū)、管理區(qū)范圍；組織交通流、環(huán)境設(shè)計(jì)。知識(shí)點(diǎn)3：隧道定位主要內(nèi)容：線路和隧道位置選擇；平面與斷面線形、凈空斷面和建筑限界、斷面設(shè)計(jì)。知識(shí)點(diǎn)4：隧道洞口位置的選擇主要內(nèi)容：地質(zhì)特點(diǎn)的對(duì)策、洞口位置的避諱、隧道中線與地形等高線正交；洞口附近的施工場(chǎng)地、廢氣和噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。知識(shí)單元二：隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造 支撐課程目標(biāo)1（建議8學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：明確洞身襯砌結(jié)構(gòu)形式與材料類(lèi)型，會(huì)進(jìn)行襯砌基本尺寸擬定；掌握明洞常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式和適用條件；了解隧道內(nèi)飾、頂棚、路面及附屬設(shè)施設(shè)置的基本原

6、則。教與學(xué)方法：講授、案例知識(shí)點(diǎn)1：襯砌材料與構(gòu)造主要內(nèi)容：襯砌材料、洞身襯砌類(lèi)型、襯砌基本尺寸擬定。知識(shí)點(diǎn)2：洞門(mén)主要內(nèi)容：洞門(mén)形式與適用條件。知識(shí)點(diǎn)3：明洞主要內(nèi)容：拱式明洞、棚式明洞。知識(shí)點(diǎn)4：內(nèi)部裝飾、頂棚及路面主要內(nèi)容：內(nèi)部裝飾、頂棚、路面、噪聲的消減。知識(shí)點(diǎn)5：隧道的附屬設(shè)施主要內(nèi)容：緊急停車(chē)帶與方向轉(zhuǎn)換場(chǎng)、公用隧道、防排水設(shè)施。知識(shí)單元三：圍巖壓力 支撐課程目標(biāo)2（建議8學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：掌握工程技術(shù)規(guī)范采用的圍巖壓力計(jì)算方法，了解泰沙基法、普氏法、比爾鮑曼法、利特法等計(jì)算方法，掌握圍巖壓力量測(cè)基本理論與技巧。教與學(xué)方法：講授、案例知識(shí)點(diǎn)1：工程技術(shù)規(guī)范采用的圍巖壓力計(jì)算方法主要

7、內(nèi)容：深埋隧道、淺埋隧道、偏壓隧道、明挖淺埋隧道、斜井與豎井等圍巖壓力計(jì)算。知識(shí)點(diǎn)2：其他圍巖壓力計(jì)算方法簡(jiǎn)介。主要內(nèi)容：泰沙基方法、普氏方法、比爾鮑曼方法、利特方法等。知識(shí)點(diǎn)3：圍巖壓力量測(cè)簡(jiǎn)介主要內(nèi)容：間接量測(cè)與直接量測(cè)方法。知識(shí)單元四：隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算 支撐課程目標(biāo)3（建議10學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：掌握隧道襯砌荷載與分類(lèi)，能夠進(jìn)行半襯砌、曲墻式襯砌與直墻式襯砌受力與變形計(jì)算，會(huì)進(jìn)行襯砌截面強(qiáng)度驗(yàn)算與分析。教與學(xué)方法：講授知識(shí)點(diǎn)1：隧道襯砌荷載與分類(lèi)主要內(nèi)容：主動(dòng)荷載、被動(dòng)荷載與荷載組合。知識(shí)點(diǎn)2：半襯砌計(jì)算主要內(nèi)容：計(jì)算圖式、基本結(jié)構(gòu)及力法方程、單位變位與荷載變位計(jì)算、拱腳位移計(jì)算、各截面內(nèi)

8、力計(jì)算與校核等。知識(shí)點(diǎn)3：曲墻式襯砌計(jì)算主要內(nèi)容：計(jì)算圖式、主動(dòng)荷載作用下的力法方程和襯砌內(nèi)力、最大彈性抗力的計(jì)算、單位最大彈性抗力作用下的內(nèi)力、襯砌最終內(nèi)力計(jì)算與校核。知識(shí)點(diǎn)4：直墻式襯砌計(jì)算主要內(nèi)容：計(jì)算原理、基于彈性地基直梁計(jì)算理論的直墻計(jì)算、截面強(qiáng)度檢算。知識(shí)單元五：錨噴支護(hù)設(shè)計(jì) 支撐課程目標(biāo)3（建議10學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：理解錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原理，掌握錨噴支護(hù)類(lèi)型、構(gòu)成及適用條件，能夠進(jìn)行錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和初期支護(hù)設(shè)計(jì)量測(cè)與分析。教與學(xué)方法：復(fù)述隧道常見(jiàn)開(kāi)挖工藝以及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，突出復(fù)合式襯砌的優(yōu)勢(shì)及普及性；闡明錨噴支護(hù)的基本原理與基本構(gòu)成，講授錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的基本理論和設(shè)計(jì)方法。知識(shí)點(diǎn)1：

9、錨噴支護(hù)原理主要內(nèi)容：錨噴支護(hù)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則與方法、預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)。知識(shí)點(diǎn)2：錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要內(nèi)容：錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）、噴射混凝土層、鋼筋網(wǎng)與鋼拱架。知識(shí)點(diǎn)3：錨噴支護(hù)工程類(lèi)比分析主要內(nèi)容：工程類(lèi)比設(shè)計(jì)的原則與方法、錨噴支護(hù)參數(shù)表的使用、錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的一般表達(dá)方法。知識(shí)點(diǎn)4：錨噴支護(hù)監(jiān)控設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的目的、內(nèi)容與方法、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測(cè)、圍巖位移監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋分析。知識(shí)單元六：隧道防排水設(shè)計(jì)與施工 支撐課程目標(biāo)3（建議6學(xué)時(shí)）教與學(xué)要求：理解隧道防排水設(shè)計(jì)原則與要求、能夠進(jìn)行一般公路隧道和寒區(qū)隧道防排水設(shè)計(jì)與施工。教與學(xué)方法：講授、案例知識(shí)點(diǎn)1：隧道防排水設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：隧

10、道防排水的基本原則、洞內(nèi)外防排水設(shè)計(jì)。知識(shí)點(diǎn)2：隧道防排水施工主要內(nèi)容：圍巖注漿堵水施工、防水板與止水條帶防水、排水系統(tǒng)、隧道滲漏治理。綜合訓(xùn)練項(xiàng)目一：隧道不同斷面形式的設(shè)計(jì)與繪圖 支撐課程目標(biāo)1目的： = 1 * GB3 會(huì)進(jìn)行隧道斷面形狀的選擇和尺寸確定； 能夠準(zhǔn)確繪制隧道不同斷面形式內(nèi)外輪廓。要求： 根據(jù)給定條件能夠選擇隧道形狀；根據(jù)道路界限、管線和設(shè)備等確定斷面積和尺寸，繪制斷面圖；成果形式：設(shè)計(jì)報(bào)告及相關(guān)圖表；以講述答辯和報(bào)告評(píng)閱形式完成項(xiàng)目考核。綜合訓(xùn)練項(xiàng)目二：隧道圍巖變形與圍巖壓力監(jiān)測(cè)實(shí)踐 支撐課程目標(biāo)2目的： = 1 * GB3 會(huì)進(jìn)行隧道圍巖變形與圍巖壓力監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)； 能根

11、據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)理論分析。要求： = 1 * GB3 授課教師提供實(shí)踐場(chǎng)地與設(shè)備，并演示操作過(guò)程與技巧； = 2 * GB3 學(xué)生在下述內(nèi)容中，任選兩個(gè)，根據(jù)相關(guān)參考資料操作監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行工程檢測(cè)實(shí)踐；實(shí)踐內(nèi)容：錨桿錨索無(wú)損檢測(cè)；混凝土無(wú)損檢測(cè)實(shí)踐；紅外探水儀的操作及數(shù)據(jù)處理；地質(zhì)雷達(dá)的操作及數(shù)據(jù)處理；基坑測(cè)斜儀的操作與數(shù)據(jù)處理。 = 3 * GB3 檢測(cè)點(diǎn)位布置合理、說(shuō)明書(shū)詳實(shí)、條理清晰、規(guī)范工整。成果形式： = 1 * GB3 設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)及先關(guān)圖表； = 2 * GB3 以講述答辯和報(bào)告評(píng)閱形式完成項(xiàng)目考核。綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三：隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算 支撐課程目標(biāo)3目的：能夠根據(jù)隧道的工程地質(zhì)

12、、水文地質(zhì)、隧道埋深、斷面形式和圍巖條件等，確定圍巖壓力，計(jì)算結(jié)構(gòu)受力。要求：指導(dǎo)教師提供隧道地理位置和賦存條件的背景材料，主要包括：隧道圍巖性質(zhì)、隧道埋深、地層情況、社會(huì)、人文以及環(huán)境等； 根據(jù)背景材料，述清地應(yīng)力條件，述清圍巖性質(zhì)，準(zhǔn)確判斷圍巖等級(jí)； 依據(jù)隧道工程相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定圍巖壓力，進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算與驗(yàn)算。成果形式： = 1 * GB3 設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)及先關(guān)圖表； = 2 * GB3 以講述答辯和報(bào)告評(píng)閱形式完成項(xiàng)目考核。四、成績(jī)構(gòu)成和評(píng)價(jià)方法1.成績(jī)構(gòu)成總分100分：操行成績(jī)占10分+綜合訓(xùn)練成績(jī)占30分+期末成績(jī)占60分（60分為及格線）。（1）操行成績(jī)。主要考核遵守紀(jì)律、課堂表現(xiàn)等方面，6分及格線，不及格者課程成績(jī)?yōu)榱?。?）綜合訓(xùn)練成績(jī)。每個(gè)綜合訓(xùn)練分值為10分，合計(jì)30分。由現(xiàn)場(chǎng)答辯和成