隧道工程的发展历程及前景

1.2.2.1　隧道工程发展的状况

随着理论、机械、现代技术等发展，隧道的建设也在不断地发生着变化。隧道公路的发展状况按时间大致可分为下面三个阶段：

（1）古代发展状况

人类很早以前就知道利用自然洞穴作为住处。当社会发展到能制造挖掘工具时，就出现了人类挖掘的隧道。

在我国最早有文字记录的地下人工建筑物，出现在东周初期（约公元前七百年）。《左传》中有“……掘地及泉，隧而相见……”的记载。最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今陕西省汉中市褒谷口内，建于东汉明帝永平九年（公元66年）。用作地下通道的还有安徽亳州城内的古地下通道，建于宋末元初（约十三世纪），是我国最早的城市地下通道。

这个时期主要的开挖主要依靠“火焚法”和铁锤钢钎等原始工具，体力劳动和施工难度非常高。隧道建设还处于经验阶段，一切还是根据建造者的长期经验积累，没有什么理论作为指导。

（2）近代发展状况

岩石力学关于地层压力的研究也在14世纪有所发展。到20世纪初期，岩石力学已经去的了质的飞跃，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”。而这些理论已经被用在地下工程中，前一理论在被用来对隧道开挖、围岩与支护共同作用进行数值分析计算。后一理论是现代信息岩石理论的雏形，该理论就是著名的“新奥法”。

理论研究为隧道建设提供了更多的可能。由于当时的隧道建设规模等不算太大，这些理论在一定程度上对隧道的发展起到了积极的作用。但随着隧道建设的不断发展，这些理论的不足逐渐暴露出来。理论与实际的联系还是有一些滞后，经验性的东西没有足够的理论支持。

（3）现代发展状况

现在，道路已成为国家的重要资源，对于促进国家经济增长、提高人民生活质量、维护国家安全等都具有重要价值。道路的发展不仅仅是经济的需要，也是人类文明和现代化的组成部分。而隧道作为道路中的重要节点有着至关重要的作用。我国隧道建设在近些年的建设中取得了飞跃式的发展。如秦岭终南山公路隧道，单洞长18.02km，双洞单向交通，建设规模世界第一，中国公路隧道之最。厦门翔安隧道是中国大陆第一座大断面海底隧道，对我国隧道建设技术的进步和发展，缩小与世界先进水平的差距，起到了里程碑式的作用。目前在建的港珠澳跨海大桥中的隧道部分，也代表中国乃至世界隧道发展的最前沿。(www.xing528.com)

新奥法是20世纪40年代开始发展起来的，它是以混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。新奥法能充分利用地层地质条件。随着理论上的日臻完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。而计算机的运用，使隧道在开挖前期，就可对隧道的开挖、施工、通风等进行数值模拟，可以得出虽然数值模拟在精确程度上和工程实际上的要求还存在一些差距，但其还是能准确反映出工程的整体力学性状和发展趋势，采用数值模拟指导公路隧道的施工也是十分必要和经济的。

1.2.2.2　隧道工程发展前景展望

21世纪，是一个科技发展日新月异的世纪，全球人口已突破60亿，土地资源的短缺日益成为各国共同关注的交点。地下空间的利用也将被更加地重视。展望隧道施工的发展方向，隧道施工应着重开展以下方面的工作：

（1）加强隧道工程理论的研究

理论对实践起到指导的作用。隧道工程中的理论研究主要是对隧道中的围岩进行研究。通过多学科的交叉研究，主要从围岩的物理力学性质出发，研究围岩变形破坏的方式以及围岩的赋存、受力情况，这样就可以选择合适的开挖方法，选择合适的支护时机和方式等等。在未来的发展中，还需要这方面的不断研究来促进对隧道围岩的认识。

（2）加快隧道工程施工新技术的研究

目前，隧道施工中的机械化程度还不是很高，还需要大量的人工，费时费力，隧道施工机械要随着机械工业化的水平不断提高。全断面掘进机、盾构机等的使用到不同岩石、土的限制未来应对它们的适用性、便利性等做更多的改进。

目前应用高压水的射流破岩技术已经过关，它能以很快的速度在花岗岩中打出炮眼，再在坑道周围用高压水切槽，然后爆破破岩。这样可以少用，甚至不用炸药，可以保护环境。但消耗功率较大，设备成本较高，技术上还未达到十分成熟的程度，未来需要在这方面进行更多的研究

（3）加强现代科技在隧道工程的运用的研究

现代计算机的应用遍及各行各业，隧道工程的数值模拟也取得了很大的进步，但由于各个软件的局限性，并不能完全模拟出隧道工程开挖、施工、后期运营等过程，这些在目前只能作为工程参考，这就为我们以及软件行业提出了新的要求。