一、课题的研究背景

随着社会经济的不断发展，对交通运输的要求也越来越大，特别是对于关乎国民经济命脉的铁路更是有着特殊的依赖，总结其原因大致有三点：铁路运输不仅方便快捷，而且运量大，另一方面，以其安全，廉价的特点吸引了大多数的货物运输，最后，在国防建设中，铁路运输是必不可少和重要的环节，比如我们引以为傲的青藏铁路，除了在经济建设上有着不可估量的作用，而且有着极其重要的军事战略地位。然而修铁路就难以避开山岭地带，在山岭地区可利用隧道工程克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害，既能保证路线平顺、行车安全、提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候影响。

我国内地有许多地势起伏、山峦纵横的山区。铁路穿越这些地区时，往往遇到高程障碍。而铁路限坡平缓，无法拔起需要的高度，同时，限于地势无法绕避，这时开挖隧道直接穿山最为合理，他既可以使线路顺直，避免许多无谓的展线缩短线路，又可以减小坡度，使运营条件得以改善，从而提高牵引定数，多拉快跑。所以在铁路线上尤其是在山区铁路上，隧道的方案常为人们所选用，修建的数量也越来越多。我国铁路采用隧道克服山区地形的范例很多的，例如，川黔线的凉风垭隧道，使跨越分水岭时，拔起高度小、展线短、线路顺直、造价低;越岭高度降低96M、线路缩短了14.7km ，占线路总延长的37.75％。由此可见，隧道在山区铁路线上的作用。

大幕一号隧道在宜万铁路线上，宜万铁路位于喀斯特地貌山区，在世界上属于地质复杂的铁路。修建宜万铁路可早日贯通沿长江的铁路大通道，结束长江没有铁路贯通的历史，填补陇海线和浙赣线之间 700 公里无横向铁路和鄂渝湘黔边区 24 万平方公里无铁路的空白，缩短沿江各大中城市之间的运距且可把上海至重庆7天7夜的轮船程缩短至1天车程。对于国家实施西部大开发战略，加快中西部地区发展，促进少数民族地区的繁荣富裕有着十分重要的意义。

二、国内外发展状况

国内外隧道施工中形成了两大理论体系：一种20世纪20年代提出的传统“松弛荷载理论”，其核心内容是稳定的围岩有自稳能力，对隧道不产生荷载，而不稳定的围岩可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承围岩体荷载。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并坑坍塌的岩体重力。另一种是20世纪50年代提出的“岩承理论”。其核心内容是隧道围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力，不稳定围岩是具有一个过程的，如在这个过程中提供必要的支护和限制，则围岩仍然能够保持稳定状态。“岩体理论”则是在新奥法的基础上提出来的。

国内外隧道施工多用新奥法施工，新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称, 原文是 New Austrian Tunnelling Method 简称 NATM , 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹 (L. V. RABCEW ICZ) 教授于 50 年代提出的, 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础, 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。经过一些国家的许多实践和理论研究, 于60年代取得专利权并正式命名。 之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展, 已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。新奥法理论要点

新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。

新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。

新奥法的缺点主要有：