陳會軍

摘要：隧道工程涉及到很多學科，包括力學、物理學、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代數(shù)理科學、人工智能、材料科學等等，這些學科的發(fā)展促進了隧道建設。而隧道建設技術的發(fā)展也促使這些學科不斷完善。隧道工程涉及很多方面，本文從人類的需求、理論的完善、科技的進步等方面對隧道工程發(fā)展的歷程進行了概述，對隧道工程發(fā)生重大變革的事情進行分析，最后對未來隧道在這幾個方面的發(fā)展進行了展望。

關鍵詞：隧道工程;發(fā)展;前景展望

前 ?言

隨著人口增長，城市化的發(fā)展，土地資源日益變得緊缺，而人類對環(huán)境的要求越來越高，隧道位于地下的特點可以有效的節(jié)約土地，保護環(huán)境使得隧道成為一個很好的選擇。隨著地下空間利用的普遍化，而且隧道可以保證行車安全、縮短車程、避免災害等優(yōu)勢也促使隧道建設技術發(fā)生質的變化。

一、隧道工程發(fā)展的狀況

隨著理論、機械、現(xiàn)代技術等發(fā)展，隧道的建設也在不斷地發(fā)生著變化。隧道公路的發(fā)展狀況按時間大致可分為下面三個階段：

1.古代發(fā)展狀況

人類很早以前就知道利用自然洞穴作為住處。當社會發(fā)展到能制造挖掘工具時，就出現(xiàn)了人類挖掘的隧道。在我國最早有文字記錄的地下人工建筑物，出現(xiàn)在東周初期（約公元前七百年）?！蹲髠鳌分杏小啊虻丶叭?，隧而相見……”的記載。最早用于交通的隧道為“石門”隧道，位于今陜西省漢中市褒谷口內，建于東漢明帝永平九年（公元 66 年）。用作地下通道的還有安徽毫州城內的古地下通道，建于宋末元初（約十三世紀），是我國最早的城市地下通道。這個時期主要的開挖主要依靠“火焚法”和鐵錘鋼釬等原始工具，體力勞動和施工難度非常高。隧道建設還處于經(jīng)驗階段，一切還是根據(jù)建造者的長期經(jīng)驗積累，沒有什么理論作為指導。

2.近代發(fā)展狀況

巖石力學關于地層壓力的研究也在 14 世紀有所發(fā)展。到 20 世紀初期，巖石力學已經(jīng)去的了質的飛躍，形成了“連續(xù)介質理論”和“地質力學理論”。而這些理論已經(jīng)被用在地下工程中，前一理論在被用來對隧道開挖、圍巖與支護共同作用進行數(shù)值分析計算。后一理論是現(xiàn)代信息巖石理論的雛形，該理論就是著名的“新奧法”。理論研究為隧道建設提供了更多的可能。由于當時的隧道建設規(guī)模等不算太大，這些理論在一定程度上對隧道的發(fā)展起到了積極的作用。但隨著隧道建設的不斷發(fā)展，這些理論的不足逐漸暴露出來。理論與實際的聯(lián)系還是有一些滯后，驗性的東西沒有足夠的理論支持。

3.現(xiàn)代發(fā)展狀況

現(xiàn)在，道路已成為國家的重要資源，對于促進國家經(jīng)濟增長、提高人民生活質量、維護國家安全等都具有重要價值。道路的發(fā)展不僅僅是經(jīng)濟的需要，也是人類文明和現(xiàn)代化的組成部分。而隧道作為道路中的重要節(jié)點有著至關重要的作用。我國隧道建設在近些年的建設中取得了飛躍式的發(fā)展。如秦嶺終南山公路隧道，單洞長 18.02km，雙洞單向交通，建設規(guī)模世界第一，中國公路隧道之最。廈門翔安隧道是中國大陸第一座大斷面海底隧道，對我國隧道建設技術的進步和發(fā)展，縮小與世界先進水平的差距，起到了里程碑式的作用。目前在建的港珠澳跨海大橋中的隧道部分，也代表中國乃至世界隧道發(fā)展的最前沿。新奧法是 20 世紀 40 年代開始發(fā)展起來的，它是以混凝土和錨桿為主要支護手段的一種方法。新奧法能充分利用地層地質條件。隨著理論上的日臻完善，將會在地下工程中得到更加廣泛的應用。而計算機的運用，使隧道在開挖前期，就可對隧道的開挖、施工、通風等進行數(shù)值模擬，可以得出雖然數(shù)值模擬在精確程度上和工程實際上的要求還存在一些差距，但其還是能準確反映出工程的整體力學性狀和發(fā)展趨勢，采用數(shù)值模擬指導公路隧道的施工也是十分必要的，十分經(jīng)濟的。

二、隧道工程發(fā)展前景展望

21 世紀，是一個科技發(fā)展日新月異的世紀，全球人口已突破 60 億，土地資源的短缺日益成為各國共同關注的交點。地下空間的利用也將被更加的重視。展望隧道施工的發(fā)展方向，隧道施工應著重開展以下方面的工作：

1.加強隧道工程理論的研究

理論對實踐起到指導的作用。隧道工程中的理論研究主要是對隧道中的圍巖進行研究。通過多學科的交叉研究，主要從圍巖的物理力學性質出發(fā)，研究圍巖變形破壞的方式以及圍巖的賦存、受力情況，這樣就可以選擇合適的開挖方法，選擇合適的支護時機和方式等等。在未來的發(fā)展中，還需要這方面的不斷研究來促進對隧道圍巖的認識。

2.加快隧道工程施工新技術的研究

目前，隧道施工中的機械化程度還不是很高，還需要大量的人工，費時費力，隧道施工機械要隨著機械工業(yè)化的水平不斷提高。全斷面掘進機、盾構機等的使用到不同巖石、土的限制未來應對它們的適用性、便利性等做更多的改進。目前應用高壓水的射流破巖技術已經(jīng)過關，它能以很快的速度在花崗巖中打出炮眼，再在坑道周圍用高壓水切槽，然后爆破破巖。這樣可以少用，甚至不用炸藥，可以保護環(huán)境。但消耗功率較大，設備成本較高，技術上還未達到十分成熟的程度，未來需要在這方面進行更多的研究

3.加強現(xiàn)代科技在隧道工程的運用的研究

現(xiàn)代計算機的應用遍及各行各業(yè)，隧道工程的數(shù)值模擬也取得了很大的進步，但由于各個軟件的局限性，并不能完全模擬出隧道工程開挖、施工、后期運營等過程，這些在目前只能作為工程參考，這就為我們以及軟件行業(yè)提出了新的要求。

三、結束語

隧道工程是一項龐大的工程，涉及的方面很多，包括工程理論的研究，各種新技術、新方法對隧道建設的沖擊而帶來的不斷的技術更新，各種工程方法的模擬等等，這些都為隧道工程的發(fā)展提供了條件。隨著科學技術的發(fā)展，隧道工程也將不斷完善，以適應工程建設需要。

參考文獻：

[1]王毅才.隧道工程[M]. 北京：人民交通出版社， 2006：1-5.

[2]于書翰，杜謨遠.隧道施工[M].北京： 人民交通出版社， 1999：1-6[3] 蔡美峰. 巖石工程與工程[M].北京：科學出版社， 2002：1-11.

[4]戴文亭.我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望[J].東北公路. 2000，23（4）：90-92.

[5]王夢恕. 21世紀我國隧道及地下空間發(fā)展的探討[J].鐵道科學與工程學報. 2004，1（1）：7-9.