1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1.目的及意义
本科生毕业设计（论文）是培养学生对所学知识的应用、科技创新、工程实践能力的重要手段，也是对学生学术能力、本科阶段学习情况的考察标准。因此本次毕业设计对学生极其重要。通过本次毕业设计可以对大学四年学习的主要课程进行应用，如理论力学、结构设计原理、隧道工程等。同时锻炼学生使用CAD、ANSYS等专业软件的技能，和刻苦钻研、团结合作的工作品质。毕业设计内容与（参加工作或读研）学生的实际工作岗位、研究方向相匹配，有利于学生的就业及深造。
我国隧道工程的发展有了很大的进步。引用中国土木工程协会理事长郭允冲在“2016中国隧道与地下工程大会暨中国土木工程协会隧道及地下工程分会第十九届年会”开幕式上对我国隧道发展的总结，他指出：在隧道建设技术上，高速铁路隧道技术体系已基本形成；艰险山区复杂地质条件长大隧道建造技术不断取得进步；大断面软弱围岩隧道建造技术取得很大进步；城市大跨浅埋隧道、跨江跨河水下隧道建造技术都已取得突破；隧道掘进机研发和制造取得很多进步，这都标志着我国隧道建设技术达到一个新的发展水平。当前对于土木工程的广大从业者来说隧道建设有着巨大的发展前景，尤其是城市隧道盾构机的广泛使用。
本次毕业设计题目为“中川铁路九合1号隧道结构设计”。中川铁路即兰州至中川机场的城际铁路，全长60.516公里，为国家一级双线铁路，设计速度160km/h。毕业设计采用新奥法原理，预计传统钻爆法施工，与公路工程的隧道设计、施工原理基本一致，即应用了本专业的专业知识，又为学生在“大土木”环境下广泛涉及多种工程的能力进行锻炼。综上所述，本次毕业设计是学生本科阶段学习的考评，也是对学生进入下一个工作、学习阶段的重要引导。我们要根据学校的规定（参照《武汉理工大学本科生毕业设计（论文）工作管理办法》2012）保质保量完成毕业设计任务。
1.2.国内外研究现状分析
1.2.1.研究现状
隧道工程是一门古老的学科，目前国内和国际上也有一些新的发展。
勘测与地质预报方面。（1）遥测遥感、多点高频物探和高速地质钻机的综合使用，使得地质和水文资料准确度增高。（2）地球信息定位系统（GPS）的应用，使得隧道的选线勘测工作数字化，大幅降低工作强度（3）地质预报方面，地质钻探、素描和物探（主要方法：TSP、HSP、陆地声呐、直流电法等）相结合，使预报准确性大幅提高。
设计方面，尽管设计理论没有大的突破，但在围岩荷载、水压力取值、岩体微观力学行为等方面进行了研究。特别近年设计中采用的BIM技术，建筑模型数字化和信息化结合，基本囊括了施工项目的全部信息，使得施工前便可模拟整个施工过程。
施工方面，浅埋暗挖法应用；盾构、TBM装备制造和技术应用的发展；超浅埋、大跨度、小净距矩形顶管技术；建立盾构与掘进技术国家重点实验室；钻爆法施工机械化等技术取得重大发展和应用。
隧道工程经过多年的发展，现在隧道的建设技术和理论仍在不断补充和完善。随着隧道技术的发展，我国隧道工程和地下空间技术将有更广阔的发展空间。
1.2.2.前景分析
随着上述隧道工程技术研究的发展，隧道工程活力巨大。同时我国的经济建设也为隧道工程的发展提供时机，近期国务院印发的《十三五现代综合交通运输体系发展规划》指出，十二五期间，我国完成交通基础设施投资13.4万亿元。十三五期间，2020年预期值为：铁路运营里程15万公里（增长2.9万公里）、高速铁路运营里程3万公里（增长1.1万公里）、高速公路建成里程15万公里、城市轨道交通运营里程6000公里（增长2700公里）。（注：增长值为与十二五报告2015年完成值相比）。可以看出我国交通建设的浪潮从未减弱，无论土木工程行业的科研、教育、设计、施工等各方面将继续蓬勃发展，同时面临挑战。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.设计内容
根据原始设计资料，以九合1号隧道为例，对隧道围岩分级、围岩压力、衬砌结构内力、和配筋进行计算，主要有以下三个工作内容：
（1）熟悉资料，根据地层参数进行围岩分级，并计算隧道衬砌结构的荷载。
（2）熟悉软件，建立隧道有限元模型，分析隧道衬砌结构内力。
（3）根据衬砌结构内力进行配筋计算并绘制配筋图。
（4）绘制隧道主要结构图纸。
2.2.设计目标
（1）掌握隧道围岩分级、衬砌结构荷载计算方法
（2）学习并会应用有限元软件ANSYS，进行结构内力计算
（3）使用软件或者手算进行配筋设计
（4）绘制设计图纸
其中ANSYS结构模型建立、内力计算是本次毕业设计的重点，为学生以后工作学习中的重要挑战，有必要作为毕业设计教学实践的重点。CAD绘图也为学生工作中经常遇到的内容。围岩分级、荷载计算、配筋是对学生本科阶段学习内容的重要实践。
2.3.拟采用的技术方案与措施
（1）围岩分级拟采用铁路基本修正法（[BQ]法、评分法辅助），并参照铁路隧道设计相关规范（《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2016）等）进行。
（2）衬砌荷载计算拟采用矿山方法计算原理（松散荷载确定方法），包括深埋隧道荷载计算公式和浅埋隧道荷载计算公式。具体计算方法参见隧道工程教材。
（3）结构内力计算采用ANSYS有限元软件进行计算，包括模型建立和内力计算两部分。
（4）配筋计算可在内力计算完成后通过结构设计原理方法手算，也可采用相应配筋软件进行计算，且满足规范中的构造要求。要求配筋结果满足规范要求，考虑实际生产需要，尽量贴合现实设计过程。
（5）设计图纸要求采用CAD绘制，要求规范化，提高绘图水平（尤其图层、线型、标注、板式等学生不重视，而实际工作中很重要的部分的掌握），掌握出图方法。
毕业设计期间要求学生独立完成，但小组每周会举行例会进行讨论，交流问题、困难，指导教师对学生进行指导，控制进度。

3. 研究计划与安排

（1）第1-2周 外文翻译
（2）第3周 隧道开挖轮廓断面图和型钢断面图绘制
（3）第4周 径向锚杆布置图和初期支护
（4）第5周 防水板布置图和二次衬砌
（5）第6周 根据地层参数进行隧道洞口段和洞身段围岩分级
（6）第7周 计算隧道竖向和水平荷载
（7）第8-12周 根据荷载计算隧道衬砌内力
（8）第13-14周 根据隧道衬砌内力配筋
（9）第15周 完成毕业设计准备答辩

4. 参考文献（12篇以上）

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