隧道与地下工程论文

土木工程有下述四个基本属性。　　综合性 建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。　　随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。例如，就土木工程所建造的工程设施所具有的使用功能而言，有的供生息居住之用，以至作为“入土为安”的坟墓;有的作为生产活动的场所;有的用于陆海空交通运输;有的用于水利事业;有的作为信息传输的工具；有的作为能源传输的手段等等。这就要求土木工程综合运用各种物质条件，以满足多种多样的需求。土木工程已发展出许多分支，如房屋工程、铁路工程、道路工程、飞机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、特种工程结构、给水和排水工程、城市供热供燃气工程、港口工程、水利工程等学科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程对象的不断增多以及专门科学技术的发展，业已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系，但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性。　　社会性 土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。远古时代，人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟洫，以满足简单的生活和生产需要。后来，人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要，兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如，中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔，埃及的金字塔，希腊的巴台农神庙，罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场（罗马大斗兽场），以及其他许多著名的教堂、宫殿等。　　产业革命以后，特别是到了20世纪，一方面是社会向土木工程提出了新的需求；另一方面是社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。例如建筑材料（钢材、水泥）工业化生产的实现，机械和能源技术以及设计理论的进展，都为土木工程提供了材料和技术上的保证。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦、核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道、长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。　　实践性 土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期，土木工程是通过工程实践，总结成功的经验，尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。在土木工程的发展过程中，工程实践经验常先行于理论，工程事故常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依靠实践经验。　　土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究，有两个原因：一是有些客观情况过于复杂，难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。　　技术上、经济上和建筑艺术上的统一性 人们力求最经济地建造一项工程设施，用以满足使用者的预定需要，其中包括审美要求。而一项工程的经济性又是和各项技术活动密切相关的。工程的经济性首先表现在工程选址、总体规划上，其次表现在设计和施工技术上。工程建设的总投资，工程建成后的经济效益和使用期间的维修费用等，都是衡量工程经济性的重要方面。这些技术问题联系密切，需要综合考虑。　　符合功能要求的土木工程设施作为一种空间艺术，首先是通过总体布局、本身的体形、各部分的尺寸比例、线条、色彩、明暗阴影与周围环境，包括它同自然景物的协调和谐表现出来的；其次是通过附加于工程设施的局部装饰反映出来的。工程设施的造型和装饰还能够表现出地方风格、民族风格以及时代风格。一个成功的、优美的工程设施，能够为周围的景物、城镇的容貌增美，给人以美的享受；反之，会使环境受到破坏。　　在土木工程的长期实践中，人们不仅对房屋建筑艺术给予很大注意，取得了卓越的成就；而且对其他工程设施，也通过选用不同的建筑材料，例如采用石料、钢材和钢筋混凝土，配合自然环境建造了许多在艺术上十分优美、功能上又十分良好的工程。古代中国的万里长城，现代世界上的许多电视塔和斜张桥，都是这方面的例子。　　土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。 　　建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程学科的出发点和归宿。

1952年7月，根据我国铁路建设的发展需要，铁道部在唐山铁道学院（今西南交通大学）建立了桥梁隧道系，至1954年上半年，由高渠清组建了全国第一个隧道及地下铁道教研室，并由他担任主任，从桥隧系选拔了一批优秀的学生攻读该专业。当时我国在这一领域的研究与国际上差距很大，从理论上与实践上都缺少可供借鉴的资料，再加上当时我国在科技上没有与西方先进国家交流的外部环境，因此困难较大，但他服从组织决定，担负起了这项任务。他首先改善师资条件。教研组内成员都是由其它组调来的青年教师，大部分不熟悉隧道专业。他广泛收集资料，依靠教研室全体教师，翻译了前苏联出版的一系列教材，聘请前苏联专家来校讲学，组织大家学习专业知识，积极钻研科学理论。他还组织青年教师深入施工现场，结合生产实际进行学习，在很短的时间内开出了“山岭隧道”课程及课程设计，还比原计划提前一年开出了“山岭隧道”的毕业设计。他主编出版了我国第一部隧道专业教材《山岭隧道》。1956年他开始招收研究生，对教学及科研中的一些理论问题进行深入系统的探讨。他提出了迅速发展我国隧道技术科学的全面规划，争取使我国隧道技术科学的水平尽快接近或达到国际水平，从而形成我国隧道学科的基础。1954年，我国第一批隧道专业的学生毕业，他们很快成为全国铁路各设计院及工程局隧道方面的骨干。1956年以后，隧道专业毕业生源源不断地分配到全国隧道和地下铁道建设主战场，成为修建隧道和地下铁道的中坚力量。与此同时，国内其它高等院校和设计，施工单位的一批教学和技术骨干到唐院进修和培训。当时高渠清教授领导的隧道及地下铁道教研室，实际上已成为我国隧道和地下工程技术人才的培养基地和摇篮，奠定了我国隧道技术发展的基础。 隧道专业在高渠清的主持下逐步发展提高，1980年国家批准该专业设立博士点，他也成为我国第一批博士生导师。他先后培养了数十名硕士、博士研究生、博士后，并与日本名古屋大学、德国不伦瑞克大学、加拿大的艾伯塔大学等联合培养中外博士研究生。在他培养的研究生中，有的已成为中国工程院院士，中国工程勘测设计大师，博士生导师，学科带头人，各工程局、设计院的总工程师，各城市地下铁道建设的负责人等。他还兼任了铁道科学研究院学术委员会委员，北方交通大学、长沙、兰州、石家庄、上海铁道学院兼职教授，国际隧道协会《隧道及地下空间利用》杂志编委，中国《岩石力学与工程学报》、《地下工程》、《地铁与轻轨》等杂志编委，《工程力学》杂志常务编委等职务。1987年他作为《中国大百科全书》土木工程编委会委员，参加了土木工程卷的编撰工作。他最早参与我国隧道及地下工程学会的筹建工作，是该学会的创始人之一。自1979年中国隧道工程学会成立起，高渠清教授连续担任该学会副理事长兼秘书长、理事长，并与国际隧道协会建立了广泛的联系。1983年，他经过竞选成为国际隧道学会的11名执委之一，对促进我国隧道及地下工程技术的对外交流与国际友好往来做出了重要贡献。20世纪50年代初期，我国在隧道工程的设计、施工技术等方面与世界先进水平差距甚大，施工进度仅为平均单口月成洞10至20米左右，铁路隧道总长度仅160多公里，没有一条城市地铁线路。面对我国一片空白的隧道理论和落后的隧道施工技术，高渠清教授同他领导的隧道教研室不断努力，潜心钻研，在认真总结我国施工技术的基础上，拓宽研究领域，提高我国隧道及地下工程理论和技术。专业创立之初，他在编写《山岭隧道》教材衬砌计算一章中，总结了当时苏联的经验及我国在隧道设计中的实践，对衬砌围岩压力状态进行了进一步的研究，对计算方法提出了一些建议，写了《地下建筑物衬砌的计算理论》一文。在20世纪60年代，他又深入研究此专题，在指导研究生的同时，又在实验室开展了地下结构试验工作，完成了变形与破坏试验，并分别与研究生王梦恕、彭长生合作写了《圆形衬砌在松散地层中的作用》、《松散介质中整体式圆形混凝土衬砌的破坏研究》两文。这两篇论文在地下结构试验工作中，开拓了新领域。在衬砌内力分析的基础上，他与助手程振延合作写了《偏心受压构件受力破坏过程的分析及其承载能力的估计》一文。在综合分析以上研究成果基础上，高渠清写了《论地下结构物计算理论的演变及研究方向》一文，文中讨论地下（基础）结构物计算理论的演变及研究方向，总结了已有成果，指明了发展道路。 1977年，他在铁路系统，率先提出岩石力学的研究方向，对“岩石本构性能”、“岩石流变本构关系”、“数值计算在隧道结构分析上的应用”、“相似材料模型试验”等方面进行了全面、深入的研究，奠定了岩石力学研究的基础，并率先在高等学校成立“岩石力学研究所”，任第一任所长。把隧道及地下工程技术的基础理论和以“经验”为基础的隧道及地下工程技术，提高到“岩石力学”理论的新水平。20世纪80年代中期，高渠清先后与一些国外机构进行合作，对“隧道及地下铁道理论分析及设计、施工新技术的开发”进行了广泛的研究，其中：与法国里昂地铁公司合作进行了“地铁开挖方法的改进方案”的研究，与联邦德国不伦瑞克大学合作研究“数值分析在隧道结构上的应用”，与联邦德国HOCHTIEF公司进行“隧道施工方法”的研究，与加拿大艾伯塔大学岩土组合作进行“修建地铁工地量测”及“控制设计与施工”方面的研究。与日本名古屋大学土木系岩土组合作进行“理论分析研究在隧道工程上的应用”的研究等等。他在国际隧协机关刊物《隧道及隧道工程》、《隧道及地下空间技术》上发表的三篇论文：《中国隧道》（1988年）、《中国上海地下工程的建设》（1990年）、《中国地下铁道》（1990年）分别于1989年和1991年被美国《工程索引》（EI）收录。他在1982年中国土木工程学会年会上作的关于“隧道及地铁修建状况”的报告，被当时的城乡建设环境保护部领导选为决策参考文献。1978年，我国迎来了经济建设的高潮，他借此东风，将一些国外的先进技术向国内作广泛介绍，到北京、上海、广州、南京、合肥、杭州等十几个城市及单位作学术报告，为隧道及地下工程技术的普及作出了贡献。他在繁忙的教学、科研之余，积极参与、关心国家隧道及地下工程项目的建设。1954年起为我国铁路各个时期的长隧道，如秦岭、凉风垭、关角、关村坝、大瑶山等隧道进行了技术咨询和顾问。多次主持和参加隧道及地下工程技术领域中的重大工程项目的研讨、审查及决策。1958年起为上海黄浦江第一条越江隧道的方案比选、设计、施工等进行技术咨询。20世纪50年代末，他作为顾问参与了我国第一条地下铁道——北京地铁的设计工作，为北京地铁路网规划、设计及施工等提出许多意见及建议。之后，他参与了上海、广州、南京、天津、青岛等城市地铁论证及设计、施工方案研究及评估等工作。在这些工作中他曾利用担任国际隧道协会执委的身份，借鉴在十几个先进国家的会议交流及考察所得到的先进理论、技术及施工经验，并根据我国的隧道及地下工程建设的实际情况，积极推广施工新技术。他曾主持鉴定了上海隧道公司的“劈裂灌浆”新技术，主持了对西坪隧道在国内第一次采用新奥法成功的技术鉴定工作，参加了铁道部科技局主持的“喷锚支护在隧道修建中的应用”的鉴定工作，使喷锚支护的应用得到推广。他还参加了成渝一级公路缙云山隧道施工方案的讨论。在北京地铁复兴门折返线及西单车站的修建中，在施工方法研究上他主张并支持了浅埋暗挖法，指出技术及经济上的可行性，现在这种方法已广泛应用于施工中，改变了过去那种影响市容和城市交通的明挖施工法。他还多次到施工工地考察，并兼任了原城乡建设环境保护部地下铁道办公室国家专家小组成员，中国地下铁道工程设计咨询公司专家委员会顾问，北京地铁工程局、广州、南京、青岛地铁筹建处，铁道部第二设计院、铁道部第四、十六工程局等单位技术顾问。他为我国隧道及地下空间技术从幼小走向成熟做出了重要贡献。 20世纪80年代前，国际隧道工程界对中国的隧道及地下工程状况十分陌生，高渠清走向国际隧协所做的第一件事，就是让全世界了解中国。1979年，高渠清作为中国土木学会代表团成员参加了国际隧协第五届年会及学术报告会，会上他用流利的英语，作了“中国隧道建设情况”的报告，让世界第一次了解了中国的隧道建设成就，受到国际友人的好评。他们说，没想到中国修了那么多隧道。1983年5月在波兰华沙召开的国际隧道协会年会上，他作了“中国铁路隧道的发展”的学术报告，引起了与会者的兴趣，受到代表们的称赞。会上他通过竞选，成为该协会核心组成员——国际隧道协会执行委员，1985年9月在捷克布拉格召开的国际隧协年会上他再次当选为执行委员。在担任执委期间，他在历次国际隧协年会及其它国际性学术交流会上作了有关技术报告并发表论文，积极宣传我国隧道及地下工程建设的新技术，新成就。他还针对国外有些人想到中国投资，对中国工程不了解的情况，在第16届年会上向到会人员作了“中国工程合同发展概况”的报告，受到欢迎。他还向世界介绍了中国北京、上海等地地铁发展情况，惊动了国际隧道界，大大提高了我国在国际隧道界的声誉和地位。他在担任国际隧协执委期间与国际隧道界进行了广泛的交流，以推动我国隧道建设的发展，提高隧道建设水平。他的足迹遍布美、英、德、日、加拿大、波兰、挪威、西班牙、捷克等国家。他在走出去的同时也请进来，邀请国外学者来中国进行学术交流，他曾在中国主持举办了3次国际性学术交流。1987年国际隧协第15届年会在澳大利亚墨尔本召开，会议议程之一是决定国际隧协16届年会的召开地点。高渠清因故未能参加这次年会。但在此期间经他多方努力，积极做工作，终于使国际隧协第15届年会做出了1990年在中国召开下届年会的决定。由于1989年国内“六·四”事件，国际隧协执委会曾拟改变在中国召开年会的决定。高渠清天天看报纸，把所载关于“六·四”后中国政府的政策，各国同我国改善关系情况的报道剪下来，加上自己了解的情况，译成英文，带着它们专程到德国参加了一次执委会。利用会议空隙时间，他专门与执委会主席、副主席谈了一个上午，把剪下来的报纸给他们看，向他们介绍中国政局情况。会议秘书长，一位德国人问他，要不要在会上讨论一下是否在中国召开第16届年会的问题。他断然回答：不用讨论了，这是1987年年会通过的。他用有力的事实、流利的英语和诚恳的态度，终于说服了两位主席，使他们打消了对中国的顾虑。1990年9月，国际隧道协会第16 届年会如期在四川成都西南交通大学举行，来自世界31个国家和地区的600多名中外隧道专家、学者云集成都，进行学术交流与合作。会议收到国内外350篇论文，与会专家认为论文学术水平已达到世界先进水平，各国专家表示要与中国隧道及地下工程界进行进一步交流与合作。会议的论文集，由高渠清任主编。国内提交的几十篇论文，基本上是经过他审查、修改后定稿的。这次会议，对高渠清来说，还有一个特殊的意义，就是对他作为我国隧道专业创始人之一的40年讲坛辛勤耕耘的大检阅，因为他欣喜地看到参加这次会议的200多名国内学者中，很多是他的学生。由于他的学术成就和声望，他被频繁邀请出国访问、讲学，多个国家的隧道协会邀请他出席年会作学术报告，英国、德国、日本、捷克、加拿大、挪威等国大学邀请他前往讲学和联合开展专题研究。1986年6月，他被邀请参加了日本青函隧道的通车典礼，并主持了学术报告的综合讨论会，1988年6月，他受联邦德国布伦瑞克、汉诺威、卡苏等大学邀请，参加了布伦瑞克大学博士论文答辩，并在这些大学作了有关“推广地铁建设新技术”等报告。7月，英国隧道学会邀请他参加年会，并作了“中国隧道及地下铁道实施新技术的成果”的报告，会上，他广泛回答了与会英方人员提出的有关新技术及经济效益的大量问题，并受该学会主席邀请参加该会为荣誉会员。9月，他应加拿大艾伯塔大学邀请到该校讲学一年，担任岩土专业博士生“隧道及地下工程”课程的教学工作，并担任该校两个博士生的论文指导及答辩工作。在加拿大期间，他又受安大略伦敦大学的邀请，到该校讲学，为岩土专业教师、访问学者及研究生作了“在软土中修建地下铁道的技术”的报告。在此期间，他接受加拿大岩土学会，隧道学会邀请，参加其学术交流会，并作了“中国地铁现状与展望”等三个学术报告。他还在1990年3月受日本隧道学会邀请，参加该学会成立15周年大会，并作了“中国隧道及地下铁道修建技术的发展及经济效益”的报告。

1）本刊主要报道内容：隧道与地下工程及其相关领域研究成果和先进技术；相关专业工程设计、施工、管理、科研等方面的新成果、新方法、新经验和工程实录；相关领域的国内外科技信息、行业动态等。刊登内容以实用技术为主，兼顾试验、研究和综合评述，涉及铁路、公路等领域中隧道与地下工程及相关的结构工程、水利工程、岩土工程、工程爆破、工程材料、工程机械、工程管理等专业。　　2）来稿内容为作者本人未曾公开发表过的研究成果，表述力求充实精炼；摘要宜在100～300字范围内;引用数字、资料须给出参考文献；保守国家机密；文字、数字、计量单位和符号应符合国家有关标准、法规；文章题名、作者姓名及工作单位、摘要、关键词以及图题和表题要译成英文；插图用CAD软件绘制，插图坐标线或框线要细于图中的曲线，坐标变量和图、表中数字要标明单位，图的轮廓线应粗于标注线。文章若为基金项目，请注明科研项目来源。　　3）参考文献不得篇数太少或文献较旧，篇数应不少于10篇，参考文献请按文中引用的顺序附于文末，文中引用参考文献之处应标明参考文献顺序号。3位及3位以内的作者姓名要写全，3位以上的作者名用“等”代替。格式简述如下(具体请参阅GB/T 7714-2005《文后参考文献著录规则》)：　　①专著：著者．书名[M]．出版地：出版者，出版年：起止页码　　②期刊：作者题名[J]．刊名，年份，卷号(期号)：起止页码　　③论文集中析出的文献：作者．题名[C]//论文集编者．书名．出版地：出版者，出版年：起止页码　　④学位论文：作者．题名[D]．保存地：保存者，年份　　⑤技术标准：起草责任者．标准代号标准名称[S]．出版地：出版者，出版年：起止页码　　⑥专利文献：专利所有者．专利题名：专利国别，专利号[P]公告日期或公开日期　　⑦电子文献：主要责任者题名：其他题名信息[文献类型标志/文献载体标志]出版地：出版者，出版年（更新或修改日期）[引用日期]获取或访问路径　　4）来稿A4纸格式发电子文档，插图需发CAD原格式。本刊来稿无论采用与否恕不退还，请作者自留备份，3个月以内未见通知的，可转投它刊。　　5）文稿要素：文稿应包括题名，作者姓名、工作单位、地址、邮政编码，摘要、关键词、正文、致谢（必要时）、参考文献、附录（必要时），第一作者简介(姓名、性别、出生年、民族、籍贯、毕业时间、毕业学校、所学专业、最高学历、职称、从事的专业技术领域或研究方向)。　　6）正文的层次标题一律用阿拉伯数字连续编号，引言编号为“0”，其余为“1”“1”“1”　　“1”。列项说明第1层次用“1)”，第2层次用“①”、第3层次用“a）”的形式。　　7）文章中的科技术语和名词，应采用通用、规范词语。公式须准确，并标明各符号的意义及量的单位，变量字母为斜体，必要时应注明出处。　　8）未涉密证明：凡来稿均应提供未涉及他人及单位秘密的证明，单位人员由单位主管部门盖章，自然人由本人签字。