前 言
通风是关系到煤矿生产安全的重要环节。确保通风系统的稳定可靠，要做到随矿井生产变化即时进行通风系统改造与协调，严格控制串联通风，强化局部通风管理，杜绝局部通风机无计划断电，做到通风系统正规合理、可靠、稳定.
矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。因此，必须周密考虑，精心设计，力求实现预期效果。
第一章 矿井通风设计的内容与要求
矿井通风设计的基本任务是建立一个安全可靠、技术先进经济的矿井通风系统。矿井通风设计分为新建或扩建矿井通风设计。对于新建矿井的通风设计，既要考虑当前的需要，又要考虑长远发展的可能。对于改建或扩建矿井的通风设计，必须对矿井原有的生产与通风情况做出详细的调查，分析通风存在的问题，考虑矿井生产的特点和发展规划，充分利用原有的井巷与通风设备，在原有基础上提出更完善、更切合实际的通风设计。无论新建、改建或扩建矿井的通风设计，都必须贯彻党的技术经济政策，遵照国家颁布的矿山安全规程、技术规程、设计规范和有关的规定。
矿井通风设计一般分为两个时期，即基建时期与生产时期，分别进行设计计算。
第一节 矿井基建时期的通风
矿井基建时期的通风指建井过程中掘进井巷时的通风，即开凿井筒（或平硐）、井底车场、井下硐室、第一水平的运输巷道和通风巷道时的通风。此时期多用局部通风机对独头巷道进行局部通风。当两个井筒贯通后，主要通风机安装完毕，便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全压通风，从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。
第二节 矿井生产时期的通风
矿井生产时期的通风是指矿井投产后，包括全矿开拓、采准和采煤工作面以及其他井巷的通风。这时期的通风设计，根据矿井生产年限的长短，又可分为两种情况：
（1）矿井服务年限不长时（大约15至20年），只做一次通风设计。矿井达产后通风阻力最小时为矿井通风容易时期；矿井通风阻力最大时为困难时期。依据这两个时期的生产情况进行设计计算，并选出对此两个时期的通风皆为适宜的通风设备。
（2）矿井服务年限较长时，考虑到通风机设备选型，矿井所需风量和风压的变化等因素，又需分为两个时期进行通风设计。第一水平为第一期，对该时期内通风容易和困难两种情况详细地进行设计计算。第二期的通风设计只做一般的原则规划，但对矿井通风系统，应根据矿井整个生产时期的技术经济因素，作出全面的考虑，以使确定的通风系统既可适应现实生产的要求，又能照顾长远的生产发展与变化情况。
矿井通风设计所需要的基础资料如下：
矿井地形地质图；矿岩游离二氧化硅（矽）、硫、放射性物质及瓦斯和有害气体的含量；煤岩自然发火倾向性；煤尘爆炸性；矿区气候条件，包括年最高、最低、平均气温、地温、地热增深率及常年主导风向等；矿岩容重、块度、松散系数、含泥量及粘结性；矿区有无老窑旧巷及其所在地点和存在情形；矿井年产量、服务年限、开拓系统、回采顺序、开采方法；产量分配和作业布置，同时作业的工作面数及备用工作面个数；同时开动的各种型号的凿岩机台数及其分布；同时爆破的最多炸药量；同时工作的最多人数等。
第三节 矿井通风设计的内容
（1）确定矿井通风系统
（2）矿井通风计算和风量分配
（3）矿井通风阻力计算
（4）选择通风设备
（5）概算矿井通风费用
此外，根据不同地区或矿井的特殊条件，还需警醒矿井空气温度调节的计算（具体内容见第八章）
第四节 矿井通风设计的要求
（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件；
（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；
（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；
（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；
（5）通风系统的基建投资省，营运费用低，综合经济效益好。
第二章 优选矿井通风系统
第一节 矿井通风系统的要求
（1）每一矿井必须有完整的独立通风系统。
（2）进风井口应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。
（3）箕斗提升井或装有胶带运送机的井筒不应兼做进风井，如果兼做进风井使用，必须采取措施，满足安全的需要。
（4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近，当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30%。
（5）每一个生产水平和每一采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。
（6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
（7）井下充电室必须用单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。
第二节 确定矿井通风系统
根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。
第三章 矿井风量计算
第一节 矿井风量计算原则
矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
（1） 按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟共计风量不得少于4m³；
（2） 按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
第二节 矿井需风量的计算
1.采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取得最大值。
1） 按瓦斯涌出量计算
Qwi=100 Qgwi Kgwi
式中 Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m³/min
Qgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m³/min
Kgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个比值，取其最大值。通常机采工作面取Kgwi=1.2～1.6；炮采工作面取Kgwi=1.4～2.0；水采工作面取Kgwi=2.0～3.0。
2） 按工作面进风流温度计算
采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表7-4-1的要求。
表7-4-1 采煤工作面空气温度与风速对应表
采煤工作面进风流气温/℃ 采煤工作面风速/m•s-1
<15
15~18
18~20
20~23
23~26 0.3~0.5
0.5～0.8
0.8～1.0
1.0～1.5
1.5～1.8
采煤工作面的需要风量计算：
Qwi=60 Vwi Swi Kwi
式中 Vwi——第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表7-4-1中选取，m/s；
Swi——第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2
Kwi——第i个工作面的长度系数，可按表7-4-2选取。
表7-4-2 采煤工作面长度风量系数表
采煤工作面长度/m 工作面长度风量系数Kwi
<15
50～80
80～120
120~150
150~180
>180 0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
3) 按使用炸药量计算
Qwi=25×Awi
式中 25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；
Awi——第i个工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg；
4） 按工作人员数量计算
Qwi=4×nwi
式中 4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；
nwi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。
5） 按风速进行验算
按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：
Qwi≥60×0.25×Swi
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
Qwi≤60×0.25×Swi
采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面也按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。
2.掘进工作面需风量的计算
煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。
1） 按瓦斯涌出量计算
Qhi=100×Qghi×Kghi
式中 Qhi——第i个掘进工作面的需风量，m3/min；
Qghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；
Kghi——第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般可取1.5～2.0。
2） 按炸药量计算
Qhi=25×Ahi
式中 25——使用1kg炸药的供风量，m3/min；
Ahi——第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。
3） 按局部通风机吸风量计算
Qhi= ∑Qhfi×Khfi
式中 ∑Qhfi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。各种通风机的额定风量可按表7-4-3选取。
Khfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2～1.3。进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时去1.3。
表7-4-3 各种局部通风机的额定风量
风机型号 额定风量/ m3•min-1
JBT-51(5.5KW)
JBT-52(11KW)
JBT-61(14KW)
JBT-62(28KW) 150
200
250
300
4)按工作人员数量计算
Qhi=4×nhi
式中nhi ——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。
5）按风速进行验算
按最小风速验算，各个岩巷绝境工作面最小风量：
Qhi≥ 60×0.15×Shi
各个煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量：
Qhi≥ 60×0.25×Sdi
按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：
Qhi≤ 60×4×Shi
式中Shi——第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2。
3.硐室需风量计算
各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：
1） 机电硐室
发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量分别进行计算：
Qri= 3600×∑N×θ
ρ×Cp×60×Δt
式中Qhi——第i个机电硐室的需风量，m3/min；
∑N—机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，kw；
θ—机电硐室的发热系数，可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定，也可按表7-4-4选取；
ρ—空气密度，一般取1.2kg/ m3；
Cp—空气的定压比热，一般可取1kJ/（kg•K）；
Δt—机电硐室进、回风流的温度差，℃。
表7-4-4机电硐室发热系数（θ）表
机电硐室名称 发热系数
空气压缩机房 0.20~0.23
水泵房 0.01~0.03
变电所、绞车房 0.02~0.04
采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量：
Qri=60~80 m3/min
2） 爆破材料库
Qri=4×V/60
式中 V—库房容积，m3
但大型爆破材料库不得小于100 m3/min，中小型爆破材料库不得小于60 m3/min。
3） 充电硐室
按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算
Qri=200×qrhi
式中qrhi ——第i个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。
4.其他用风巷道的需风量计算机
各个其他巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。
1） 按瓦斯涌出量计算
Qoi=133×Qgoi×kgoi
式中Qgoi——第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量，m3/min；
koi ——第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，一般可取kgoi=1.2~1.3.
2） 按最低风速验算
Qoi≥ 60×0.15×Soi
式中Soi——第i个其他井巷净断面积，m2。
5.矿井总风量计算
矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：
Qm=（∑Qwt+∑Qht+∑Qrt+∑Qot）×km
式中∑Qwt—— 采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；
∑Qht—— 掘进工作面所需风量之和，m3/min；
∑Qrt—— 硐室所需风量之和，m3/min；
∑Qot—— 其他用风地点所需风量之和，m3/min。
km—— 矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取1.15~1.25。
第四章 矿井通风总阻力计算
第一节 矿井通风总阻力计算原则
（1）矿井通风总阻力，不应超过2940pa。
（2）矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。
第二节 矿井通风总阻力计算
矿井通风总阻力是指风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。
对于有两台或多台主要通风机工作的矿井，矿井通风阻力应按每台主要通风机所服务的系统分别计算。
在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。为了使主要通风机在整个服务期限都能满足需要，而且主要通风机有较高的运转效率，需要按照开拓开采布局和采掘工作面接替安排，对主要通风机服务期内不同时期的系统总阻力的变化进行分析，当根据风量和巷道参数（断面、长度等）直接判定出最大总阻力路线时，可按该路线的阻力计算矿井总阻力，当不能直接判定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较，然后确定该时期的矿井总阻力。
在矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时称为通风困难时期。对于通风容易和困难时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总压力。
为便于计算和查验，可用表7-4-5的格式，沿着通风容易和困难时期的风流路线，依次计算各段摩擦阻力hft，然后分别计算得出容易和困难时期的总摩擦阻力hfe和hfd，再乘以1.1（扩建矿井乘以1.15）后，得两个时期的矿井总压力hme和hmd。
通风容易时期总阻力 hme=（1.1～1.15）hfe
通风困难时期总阻力 hmd=（1.1～1.15）hfd
上面两式中hf按下式计算：
hf= hfi
式中 hfi= Qi2
第五章 矿井通风设备的选择
第一节 矿井通风设备是指主要通风机和电动机。
（1） 矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套做备用。
（2） 选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。当工况变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况，应分期选择电动机。
（3） 通风机能力应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度应比允许范围小5°；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。
（4） 进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
第二节 主要通风机的选择
（1）计算通风机风量Qf
由于外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），风机风量Qf大于矿井风量Qm
Qf=k Qm
式中 Qf—— 主要通风机的工作风量，m3/s；
Qm——矿井需风量，m3/s；
K——漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1，箕斗井做回风用时取1.15；回风并兼做升降人员时取1.2。
（2）计算通风机风压
通风机全压Htd和矿井自然风压HN共同作用克服矿井通风系统的总阻力hm、通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力hd及扩散器出口动能损失Hvd。当自然风压与通风机风压作用相同时取“-”；自然风压与通风机负压作用反向时取“+”。根据提供的通风机性能曲线，由下式求出通风机风压：
Htd=hm+hd+Hvd±HN
通产离心式通风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静压曲线。因此，对抽出式通风矿井：
离心式通风机：
容易时期 Htd min=hm+hd+Hvd±HN
困难时期 Htd max=hm+hd+Hvd±HN
表7-4-5 矿井通风阻力计算表
时期 节点序号 巷道名称 支护形式 a/
Ns2m-4 L/M U/M S/m2 S3/s6 R/
Ns2m-8 Q/
m3s-1 Q2/
m6s-2 hfi
/pa V/
ms-1
容易时期
hfi=∑hfi= pa
困难时期
hfi=∑hfi= pa
轴流式通风机：
容易时期 Htd min=hm+hd-HN
困难时期 Htd max=hm+hd+HN
通风容易时期为使自然风压与通风机风压作用相同时，通风机有较高的效率，故从通风系统阻力中减去自然风压HN；通风困难时期，为使自然风压与通风机风压作用反向时，通风机能力满足，故通风系统阻力中加上自然风压HN。
（3）初选通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsd min（或Htd max）和矿井通风困难时期通风机的Qf、Hsd max（或Htd max）在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。
（4）求通风机的实际工况点
因为根据Qf、Hsd max（或Htd max）和Qf、Hsd min（或Htd max）确定的工况点，即设计工况点不一点恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。
1） 计算通风机的工作风阻
用静压特性曲线时：
Ssd min=
Ssd max=
用全压特性曲线时：
RTd min=
STd max=
2）确定通风机的实际工况点
在通风机特性曲线图中做通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。
（5） 确定通风机的型号和转速
根据各台通风机的工况参数（Qf、Hsd、η、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定满足矿井通风要求，技术先进、效率高和运转费用低的通风机的型号和转速。
（6）电动机选择
1）通风机输入功率按通风容易及困难时期，分别计算通风机所需输入功率Nmin、Nmax。
Nmin= Qf Hsd min/1000ηs Nmax= Qf Hsd max/1000ηs
或Nmin= Qf Htd min/1000ηt Nmax= Qf Htd max/1000ηt
式中ηt、ηs分别为通风机全压效率和静压效率；
2）电动机的台数和种类
当Nmin≥0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为
Ne=Nmax•ke/（ηeηtr）
当Nmin<0.6Nmax时，可选两台电动机，其功率分别为
初期 Nemin= •ke/（ηeηtr）
后期按Ne=Nmax•ke/（ηeηtr）计算。
式中 ke——电动机容量备用系数，ke=1.1～1.2
ηe——电动机效率，ηe=0.9～0.94（大型电动机取较高值）
ηtr——传动效率，电动机与通风机直联时ηtr=1，皮带传动时ηtr=0.95。
电动机功率在400～500kw以上时，宜选用同步电动机。其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较高。
第六章 概算矿井通风费用
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。统计分析成本的构成，则是探求降低成本提高经济效益不可少的基础资料。
吨煤通风成本主要包括下列费用：
1. 电费（W1）
吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量，可用如下公式计算：
W1=（E+EA）×D/T
式中 E——主要通风机年耗电量，设计中用下式计算：
通风容易时期和困难时期共选一台电动机时，
E=8760（Nemin+ Nemax）/（keηvηw）
选两台电动机时
E=4380（Nemin+ Nemax）/（keηvηw）
式中 D——电价，元/kw•h
T——矿井年产量，t；
EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量；
ηv——变压器效率，可取0.95
ηw——电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆损耗，在0.9～0.95范围内选取。
2. 设备折旧费
通风设备的折旧费与设备数量、成本及服务年限有关可用表7-4-6计算。
吨煤的通风设备折旧费W2为
W2=（G1+G2）/T
表7-4-6通风成本计算表
序
号
设备名称
计算单位
数量 总成本
总计 服
务
年
限 基本投资折旧费 大修理折旧费
备注
单位成本 设备费 运输及安装费
3. 材料消耗费用
包括各种通风构筑物的材料费，通风机和电动机润滑油料费，防尘等设施费用。每吨煤的通风材料消耗费W3为：
W3=C/T
式中 C——材料消耗总费用，元/a。
4. 通风工作人员工资费用
矿井通风工作人员，每年工资总额为A（元），则一吨煤的工资费用W4为
W4= A/T
5. 专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费
折算至吨煤的费用为W5。
6.每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用W6
矿井每采一吨煤的通风总费用W为
W= W1 +W2+ W3+ W4+ W5+ W6矿井
结束语
三年的学习已近尾声,我通过三年来的系统学习,使我掌握了坚实的基础理论和系统的专门知识,也使我的业务水平有了很大的提高,而着一切,都是归功于辽源职业技术学院的各位老师的深切教诲与热情鼓励.在即将毕业之际,我要感谢三年来的所有教育我,关心我的老师们,是他们在我学习期间给了我最有力的帮助和鼓励,使我能顺利的完成学业,对此,我表示衷心地感谢!本课题是我在我的导师刘温暖教授的悉心指导下完成的.半年多来,刘教授多次询问课题进程,帮助我开拓研究思路.刘教授以其严谨求实的治学态度,高度的敬业精神,孜孜以求的工作作风和大胆创新的进去精神给我树立了榜样.在此向刘教授致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
参考文献
(1)矿井通风与安全 作 者： 何廷山 2009
(2)煤矿开采技术专业及专业群教材 作者 喻晓峰 刘其志
地质工程是社会发展所依赖的一项基础工程,其已成为国民经济目标设计及社会进步的关键技术支撑。下文是我为大家搜集整理的关于地质工程师发表论文的内容，欢迎大家阅读参考!
地质工程师发表论文篇1
浅析隧道与地下工程施工技术与管理
摘要：地下工程以及隧道建设施工一直以来都受到广泛的关注，本文首先通过对于我国的施工技术水平进行 总结 ，然后就隧道与地下工程施工技术与管理工作进行简单的探讨，并对于未来技术 方法 的发展方向进行展望。
关键词：隧道;地下工程;技术管理
绪论
随着我国的不断发展，各行各业的也在进步着，科技也是如此。地上建筑行业正在如火如荼的发展比拼，而相对的低下建筑也在进行的，对于地下工程的建设也成为近几年来的热门，在中国随着一批大型建设工程的成功落地，引发了一股设计施工的热潮，比如青藏铁路等项目的顺利开展，也为我国相关施工科研技术的水平提高，提供了良好的实验条件。对于大型隧道等地下工程的进一步开展，我国地下隧道等相关工程的施工技术水平的要求也越来越高，对于技术的完善和总结是未来发展的必备因素，同时也是安全施工提高保障的有利条件，这些都要求着我国隧道与地下工程施工技术与管理工作必须不断地发展。
中国地下工程现状
改革开放迎来了我国地下工程建设技术的春天，同时相关的配套的开发技术也去得了令人瞩目的成功。特别是近几年的发展更是如此，从隧道铁路、公路、城市地铁等等都取得了重大的发展，同时设计技术与施工技术也得到了很大的提高。
2.1交通隧道
隧道属于地下工程，主要是指铁路、公路以及地铁隧道的建设。目前在我国，铁路的隧道不论是在长度、设计技术还是施工技术都处于我国地下工程建设的领先地位，地铁方面的建设目前运行中的城市并不多，长度也不长，在建的工程相对较多，在地铁已经开通的城市也正在进行扩建工程建设。上个世纪八十年代，我国就有公路隧道的建设，但是由于那个时代的各方面技术受到限制，所以公路隧道的发展规模并不大，大多数都是集中在短小的隧道建设，很难出现较长较大规模的隧道设计，在改革开放后，为了有效提高我国运输行业快速安全的发展，开始投建了一批公路隧道，其中有辽宁八盘岭双线公路隧道，总长达到了1600m，这些年来我国高速公路的迅猛发展，使得我国拥有隧道近两千座，有很多隧道长度都超过了10km。
2.2水利水电隧洞
水利水电隧洞工程是指水工隧洞和地下厂房，其中隧洞是指包含引水隧道、导流隧洞等等，而地下厂房指包含电站主副厂房在内的相关不过水的洞室。我国水利水电隧洞在上世纪七十年代中后期开始大力发展，并且小有所成，建立了一批著名的水电工程项目。
2.3地下工程
作为我国地下工程主要是包括市政管线工程，地下商场等等地下建筑。随着我国经济的不断发展，城市规划也不断的发展，由于城市化的发展造成了城市密度增大，为了保证居民生活水平的稳步提高，各种设施的需求也不断的增加，比如电气等等，这就要求管线需要进行更加优化的设计，以及对于旧有的管线进行完善的改建，对于这一问题的解决是建立在城市地下隧道建设上的，目前对于城市地下空间的使用已经越来越多，很多城市都建设了地下商场等项目，由于地下工程防灾抗灾能力强，且受干扰小，所以越老越受到关注，同时，一些地下储库也不断发展。
我国地下施工技术现状
3.1新奥法
我国目前地下施工方式主要采取的有新奥法，所谓新奥法主要是指新奥地利隧道施工技术，而在我国我国经常称之为锚喷构筑法。对于该法主要是利用于地下隧道的建设，新奥法的主要优势是施工时对于地面上的干扰很小，同时建设的投资成本较低，而且由于在我国长期的使用和发展，使得其运用技术 经验 也比较成熟。新奥法在使用中，对于岩石地质主要是通过分布或者全断面的开凿，而对于土质地址层，会通过先加固然后再开始开凿的方式，对于有地下水的工程中会采取先降水然后在施工的方案。新奥法主要针对的工程项目是岭隧道、地铁以及地下厂房等。目前是我国主要采用的施工方法。
新奥法在世界地下工程领域也得到广泛的运用，同时也取得了很大的成绩和发展和，很多国家的项目都采取了新奥法进行施工。根据我国特有的地质状况，新奥法也不断发展创新，开发了新型的浅埋暗挖法，其优势主要是对于特殊地质层的适应度灵活度比较高，目前我国地铁施工项目多采取新奥法进行开发。
3.2盾构法
盾构法的使用要追述到上世纪五六十年代的上海，那时候上海需要进行城市低下排水系统的建设，采取的是传统的盾构机进行施工。随着时间来了八九十年代，我国对盾构法进行了更多的创新比如采取的方式有压气式、网格式等转换成泥水式、土压式。盾构法主要的优势是施工过程安全、快速且不会给环境造成过大的压力比较环保。目前我国很多地铁等工程都适用该方法。随着盾构法在施工项目中的长期使用和发展和，其施工技术水平等也得到了更快的提高，新兴技术的改变使得盾构法的使用范围更加广泛，同时也适用于各种地质项目。
盾构法的改善还包括了四点：首先参与盾构机的设计，使其更加适合项目的开展，同时也提高了我国相关的设计制造水平。其次更加熟悉的使用盾构隧道的技术方法和计算技术。再次掌握了相关的技术，使得工程的建设更加的安全和高效。最后，关于不用地质条件的施工经验都不断的提高。
3.3浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是从新奥法延伸出来的，这主要是是1986年北京地铁项目的建设中，中国设计师创新了修建方法，其主要是针对新奥法不适用与松散土介质围岩条件地质。其主要的优势在于不会产生污染，同时适合各种大小隧道洞室。浅埋暗挖法主要是通过对于土层开挖短时间的自稳能力，采取的支护 措施 ，由于浅埋暗挖法能够节省很多拆迁掘路等工序，所以被普遍采用。
3.4钻爆发
我国幅员辽阔，地质类型也繁多，对于地质比较坚硬的岩层更加适合钻爆发的使用。钻爆法的使用有很多开挖方式，比如正台阶法、反台阶法等等，对于爆破，初期支护等都有更多方式的选择。其采取的防水方式被认为是一种良好的防渗漏措施。
我国的研发通过多年的施工经验，总结出来很多更加适合各种地质的新技术，比如冻土区的施工工艺，比如过江隧道施工中的水平冻结法等等。
隧道及地下工程的发展
4.1地下工程发展趋势
在我国地下隧道工程的不断发展，是与国家城市的发展和规划同步的，可以说想两者是相连的，地下工程的发展提高了我国经济的发展，我国经济的腾飞也提升了施工技术发展。我国西部大开发中，对于隧道交通、水电工程都有更高的要求，这是为了提高当地的经济发展建设的必要条件，而对于沿海城市，地下连接等工程也都在迅速的发展。我国在各种交通隧道以及水电方面都有了很大的发展，并且建设了一大批大型的工厂项目，使得我国地下工程建设走入了一个更加繁盛的发展时期。
4.2地下工程发展前景
由于有巨大的财力支持，很多地下工程都得到了支持和发展，而针对不断开发的城市，以及人口密度大的问题，使得地下工程的需求更加大，近十年来，我国的城市规划发展提高到了一个新的阶段，地下资源的使用和建设城市发展的条件，而城市的告诉发展也给我国带来了更快的经济发展高潮。使得一些城市成为发达城市。
结束语
我国的经济发展也带动了地下工程的不断发展，在不断的累计经验和建设的过程中，地下工程建设也取得了相应的成就。由于很多城市响应国家经济发展的新策略，更加需要地下工程的建设，这对于相关的施工技术的要求也更加的高，相信在未来，我国的隧道地下工程会拥有更美好的前景，同时也一定会取得更大的成就。
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地质工程师发表论文篇2
浅谈工程地质勘察
【摘要】工程地质勘察是进行工程建设的前提和基础，本文以下内容将对工程地质勘察进行简要的分析，仅供参考。
【关键词】工程;地质勘察;调查;地貌;水文
1. 前言
改革开放以来，随着经济的不断发展，我国的基础设施迎来了建设的高潮，工程地质勘察是为查明影响工程建设的地质因素而进行的地质调查研究工作，其作为基础设施建设的必要前提和基础，也得到了很大的发展。本文以下内容将对工程地质勘察进行简要的分析，仅供参考。
2. 工程地质勘察的内容
工程地质勘察是研究、评价建设场地的工程地质条件所进行的地质测绘、勘探、室内实验、原位测试等工作的统称，其为工程建设的规划、设计、施工提供必要的依据及参数。工程地质勘察是为了查明影响工程建设的地质因素而进行的地质调查研究工作，所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造、地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然(物理)地质现象和天然建筑材料等，这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后，需根据建设项目的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用(即工程地质作用)的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。根据笔者多年的实践经验，认为地质勘察的内容主要包含如下几个方面内容：
(1)搜集研究区域地质、地形地貌、遥感照片、水文、气象、水文地质、地震等已有资料，以及工程经验和已有的勘察 报告 等。
(2)工程地质勘察与测绘。
(3)工程地质勘探见工程地质测绘和勘探。
(4)岩土测试和观测见土工试验和现场原型观测、岩体力学试验和测试。
(5)资料整理和编写工程地质勘察报告。
工程地质勘察通常按工程设计阶段分步进行，而对于不同类别的工程项目，阶段划分也不一样。对于有一定工程资料的中小型工程和工程地质条件简单，勘察阶段也可适当合并。
3. 工程地质勘察的方法
根据笔者多年的实践经验，并参考了 其它 资料，认为工程地质勘察方法主要有如下几个方面：
3.1 工程地质测绘，在一定范围内调查研究与工程建设活动有关的各种工程地质条件，测制成一定比例尺的工程地质图，分析可能产生的工程地质作用及其对设计建筑物的影响，并为勘探、试验、观测等工作的布置提供依据，其是工程地质勘察的基础性工作。比例尺的选择和测绘范围，既取决于已有研究程度和建筑区地质条件的复杂程度，也取决于建筑物的规模、类型和设计阶段。规划选点阶段，区域性工程地质测绘用小比例尺(1:10万，1:5万);设计阶段，水库区测绘大多用中比例尺(1:2.5万，1:1万)，坝址、厂址则用大比例尺(1:5000，1:2000，1:1000，1:500)。工程地质测绘所需调研的内容有地质构造、地层岩性、地貌及第四纪地质、天然建筑材料、水文地质条件、自然(物理)地质现象及工程地质现象。对所有地质条件的研究，都必须以预测或论证地质条件与工程活动的相互制约或相互作用为目的，紧密结合该项工程活动的特点。当这些条件在深部分布不明或露头不好时，需配合以探槽、试坑、平洞、钻孔、竖井等勘探工作进行必要的揭露。工程地质测绘通常是以仪器测量方法来测制，以一定比例尺的地形图为底图，采用航空像片、卫星像片和陆地摄影像片，通过室内判读调绘成草图，到现场有目的地进行复查，进一步的与照片判读反复验证，可以测制出更精确的工程地质图。并可提高测绘的效率和精度，减少地面调查的工作量。
3.2 工程地质勘探，其主要包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容。下面将分别进行简要的分析：
(1)工程地球物理勘探，简称工程物探，其目的是利用专门仪器，测定各类岩、土体或地质体的密度、导电性、弹性、磁性、放射性等物理性质的差别，通过分析解释判断地面下的工程地质条件，其是在测绘工作的基础上探测地下工程地质条件的一种间接勘探方法。按工作条件分为井下物探(测井)和地面物探;按被探测的物理性质可分为电法、地震、声波、重力、磁法、放射性等方法。工程地质勘察中最常用的地面物探为电法中的视电阻率法，地震勘探中的浅层折射法，声波勘探等;测井则多采用综合测井。物探的优点在于通过不同方向的多个剖面获得的资料是三维的，且能经济而迅速地探测较大范围。以这些资料为基础，在异常点和控制点上试验工作、布置勘探，既可提高精度，又可减少盲目性。测井不仅可以提高其质量而且还可以增补钻探工作所得资料。通过开展多种方法综合物探，并根据综合成果进行对比分析，可以显著的提高地质勘察的质量，扩大物探解决问题的范围，缩短工程地质勘探周期并降低其成本。由于物探需要间接解释，所以只有某种物理性质有显著差异或地质体之间的物理状态(如含水率、破碎程度、喀斯特化程度)，才能取得良好效果。
(2)钻探和坑探，采用钻探机械钻进或矿山掘进法，直接揭露建筑物布置范围和影响深度内的工程地质条件，为工程设计提供准确的工程地质剖面的勘察方法。其任务是查明建筑物影响范围内的地质构造，了解岩层的破坏情况或完整性，为建筑物探寻良好的持力层和查明对建筑物稳定性有不利影响的结构面(如软弱夹层、断层与裂隙)或岩体结构，揭露地下水并观测其动态;采取试验用的岩土试样;为现场测试或长期观测提供钻孔或坑道。钻探比坑探工效高，受地下水、地面水及探测深度的影响较小，故广为采用。但不易取得软弱夹层岩心和河床卵砾石层样品，钻孔也不能用来进行大型现场试验。因此，有时需在钻孔中运用钻孔摄影，或采用大孔径钻探技术，采用综合物探测井或孔内电视以弥补其不足。但在关键部位还需采用便于直接观察和测试目的层的平洞、斜井、竖井等坑探工程。坑探和钻探的工作成本高，故应在物探工作和工程地质测绘的基础上，根据不同工程地质勘探阶段需要查明的问题，合理设计洞、坑、孔的数量、位置、深度、方向和结构，以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料，并保证必要的精度。
3.3 实验室试验及现场原位测试，获得工程地质设计和施工参数，定量评价工程地质条件和工程地质问题的手段，是工程地质勘察的组成部分。室内试验包括：岩、土体样品的物理性质、力学性质参数和水理性质的测定。现场原位测试包括：原位直剪试验、触探试验、承压板载荷试验以及地应力量测等。，大型建筑物的早期设计阶段或设计项目规模较小，且易于取得岩、土体试样的情况下，往往采用实验室试验。但室内试验试样小，难以保持天然结构，且缺乏代表性。因此，为了给建设项目的初步设计至施工图设计提供各种参数，必须在现场对有代表性的天然结构的大型试样或对含水层进行测试。要获取液态软粘土、疏松含水细砂、强裂隙化岩体之类的、不能得到原状结构试样的岩土体的物理力学参数，必须进行现场原位测试。
3.4 长期观测，用专门的观测仪器对建筑区工程地质条件各要素或对工程建筑活动有重要影响的自然(物理)地质作用和某些重要的工程地质作用随时间的发展变化，进行长时期的重复测量的工作。观测的主要内容有：岩、土体内地下水位变化;岩、土体位移范围、方向、速度;岩体内破坏面上的压力;爆破引起的质点速度;峰值质点加速度;人工加固系统的载荷变化等。此项工作主要是在论证建设项目施工图设计的详细勘察阶段进行，工程地质作用的观测则往往在施工和建筑物使用期间进行。长期观测取得的资料经过整理分析以后，可直接用于工程地质评价，以检验工程地质预测的准确性，对不良地质作用及时采取防治措施，确保工程安全。
4. 结尾
工程地质勘察作为工程建设所必需的技术条件，对保证工程建设的安全和降低工程造价也具有非常重要的意义，作为一名技术人员，应该在实践中不断学习，并注重借鉴国内外先进的经验，不断提高自身的专业素养和综合素质，为提高工程地质勘察质量做出应有的贡献。
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引 言
岩石力学认为：所谓地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支架的作用力。当围岩的次生应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷可不加支护在一定时期内维持稳定；当次生应力超过围岩强度极限时，为保持井巷稳定，必须架设支架，这时，地压是由围岩和支架共同承受。为此，把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支架上的压力称为狭义地压；而将岩体内部原岩作用于围岩和支架上的压力称为广义地压。就地下工程而言，主要研究狭义地压。
若在竖井（垂直巷道）中，由于井帮发生破坏，使井筒（支架）受压，这种岩土压力和水压（有水时）所形成的压力，即为竖井地压。
1、竖井地压
1.1 竖井散体（松动）地压的计算
当竖井在表土层或竖井井帮岩石破碎时，井筒井壁周围将产生散体（松动）地压，对于该地压的计算公式有多个，目前“竖井设计中散体（松动）地压的计算广泛使用平面挡土墙公式和圆锥挡土墙计算法”〔1〕。
平面挡土墙计算法的实质是把表土或破碎的围岩视作无凝聚力的松散体，将井壁视为平面挡土墙，作用在井筒井壁上的地压为主动土压力。
圆锥挡土墙计算法中，竖井井壁是个圆柱面，当土体（或破碎岩体）向内滑移时，井壁周围岩土体形成空心圆锥体，按空间轴对称问题求得计算公式。
它们的计算假设和依据都是基于：
1.在讨论竖井围岩的应力分布时，把井筒看作是一个半无限体的垂直孔。
2.竖井井筒（支架）是固定直立，不会移动的受力体。
3.按狭义地压的定义，把围岩因变形移动或冒落作用于支架上的压力，来计算竖井散体（松动）地压。
1.2 平面挡土墙计算法的由来
1.2.1 普氏计算法〔6〕
普洛托吉雅可洛夫（M.M.Протодьяконов）用坚固性系数f来代表岩石的性质，也即用似内摩擦系数tgΦ来代表。井壁压力就是极限平衡状态的侧压力，岩（土）体自重为γz（z为计算深度），侧压系数为 ，井壁压力为P. 但当井筒深入岩层，硬岩和软岩中井壁压力有明显差别，从而产生了秦氏计算法。
1.2.2 秦氏计算法
秦巴列维奇（П。М。Цимбаревич）的基本观点与普氏相同，只是不用加权平均的坚固性系数，而是分层计算。秦氏提出计算竖井（垂直巷道）的地压公式是：“垂直巷道内的支架，即可看作一种承受着围岩方面的主动压力的挡土墙，这种假想并不是十分严格的，而只是一种可以提供近似结果的假设”。同时，视土为松散介质，而不考虑粘结力：“而且假定在岩层与支架材料之间没有摩擦才能有效”〔2〕。
由于秦氏计算式在设计计算中被广泛使用至今，因而，人们长期都认为竖井井壁（包括沉井）所受的力，就是这种“承受着围岩（土）方面的主动压力”的地压，而不存在其他力的作用。
2、挡土墙与土压力简介
2.1 土压力的种类
根据挡土墙位移的情况，产生三种不同的土压力，
（1）挡土墙固定不动，作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力P0.
（2）松散介质（土）对于挡土墙的推力而产生的主动土压力Pa.
（3）松散介质（土）受到挡土墙的抗力而产生的被动土压力Pp.
2.2 主动土压力与被动土压力
著名的朗肯土压力理论一般情况的适用条件为：（1）挡土墙墙背垂直；（2）墙后填土表面水平；（3）挡土墙背光滑，没有摩擦力因而没有剪应力，即墙背为主应面。
2.2.1 主动土压力与被动土压力的计算
（1）在半无限弹性土体中，深度Z处取一微元体，土的容重为γ，则微元顶面应力为σz，σz=γZ；σx为侧面应力〔图2（a）〕，此时应力状态可用
（2）主动土压力：假设土体在水平方向均匀拉伸膨胀，则σz不变，σx逐渐减小，直至极限平衡状态为止，如图2的（c）和（b）中的摩尔园Ⅱ，此时Ⅱ与抗剪强度曲线相切于T1点。可求出无粘性土时（粘性土时，略）的主动土压力：
Pa=KaγZ
式中：Pa为主动土压力；γZ为土的自重；Ka为主动土压力参数，Ka=tg2[（45°-Φ）/2]；Φ为土的内摩擦角。
（3）被动土压力：若土体在水平方向压缩，则σz不变，σx不断增大并超过σz，一直到达被动极限平衡状态为止。如图2（d）和（b）中的摩尔园Ⅲ所示，此时Ⅲ与抗剪强度曲线相切于T2点。可求出无粘性土时（粘性土时，略）的被动土压力：
Pp=KpγZ
式中：Pp为被动土压力；γZ与（5）式同；Kp为被动土压力系数，Kp= tg2[（45°-Φ）/2].
（4）在竖井表土地压中，是否只有主动土压力的作用？有没有被动土压力的存在和作用？这就是本文所要探讨的关键问题。
3、沉井受力简析
3.1 沉井法概况
沉井法是在不稳定含水表土层中，开凿井筒的特殊施工方法之一。1839年法国沙龙尼（Saloney）煤田首次使用沉井法以来，在欧洲已使用于地下工程中有1500多个〔4〕。1966年日本竣工的日铁有明3号立井，沉深达200.3 m为世界之最。我国煤炭工业使用沉井法已建成100多个井筒，其中山东单家村煤矿下沉到192.75 m深度〔5〕。沉井法工艺较简单，设备较少，劳动强度轻，在我国煤炭表土建井中曾有较大发展，在桥梁交通、地铁、建筑等行业中，也得到应用。
3.2 沉井受力与下沉条件
沉井一般是靠井筒自重Q，克服土壤的正面阻力Rs，侧面阻力Tf，井筒水的浮力B而下沉。Q是沉井的主动力；Rs是土给刃脚斜面的反力，若及时出土，Rs即可消失。B等于井壁所排开同体积水重，若采用淹水沉井，虽有阻力作用，但它保持了井内外压力平衡，对沉井有利。Tf是井筒外壁所受土的阻力（包括井筒前端的刃脚），是下沉的一个重要因素。因此，加大自重Q，减少Tf是沉井的关键。由于自重是人为的可控因素，应着重研究的是侧面阻力Tf.
3.3 沉井侧面阻力的侧压力
3.3.1 我国学者（包括有关的高校教材）对沉井侧阻所提出的看法，主要论点可归结为：
（1）下沉的沉井井壁与土壤直接发生摩擦，也有认为是沉井井壁与土壤间发生滑动。
（2）沉井井壁所受的侧压是竖井表土地压（散体地压）。
这些看法可能是由于受原苏联学者的影响所致，例如П。М。秦巴列维奇在他的著作《矿井支护》中提到：沉下式“支架所受的影响是它本身的重量，岩层及水的侧压以及支架基础所生反作用力，当支架底部岩石一旦挖出，其底部的反作用力即消失，支架可由本身自重而下沉，支架外表的摩擦力逐渐增加，无论支架处于哪一种位置，摩擦力大小都决定于侧压力的大小，岩石与支架外表之间的摩擦系数，以及支架外部表面的大小，即侧阻值等于侧压与表面积摩擦系数之积”〔2〕。
此处的侧压是什么力，秦氏未明确指出。然而人们却用竖井表土地压作为沉井侧压力，并用秦氏公式来计算它，显然与秦氏平面挡土墙公式的理论不符。因为该公式是在“假定在岩层与支架材料之间没有摩擦才能有效”〔2〕。
3.3.2 沉井井壁与土层间发生了什么？从沉井施工现场，可观察到以下现象：
（1）在徐州拾屯沉井施工时，为了纠偏，进行壁外“大揭盖”，发现与沉井壁相隔0.2-0.3 m的炉渣层（壁外充填料）的土层，有一比同一标高土层颜色较深，结构较密实的环状土层。在距地表下3 m（井西南方），距井壁外0.7 m与4.0 m处取同层土样，测得干容重分别为：在0.7 m处，γd=16.4 kN/立方米；在4.0 m处，γd=15.3 kN/立方米.γd常见值为13-20 kN/立方米，γd越大，土体越密实，说明靠近井壁的土层被压密实了。
（2）徐州地区进行料石沉井壁后注浆时，都比较费劲，几乎每个沉井井壁外都要捣1-3 m的硬土层才能进行。例如东城矿主井筒（沉井），穿过的硬土层为2-3 m.
（3）在沉井壁中放置的放水管，经常放不出水。例如拾屯主井从地表下沉到31m深，放水管从未流出过水，工人用2m长的钢钎捅和用锤击钎子，发觉壁外有一硬层难以通过。又如马庄主井，沉井井壁安置放水管伸出壁外较短，放不出水来，但听见有水的响声。
（4）拾屯主井下沉到30多米时，下沉几乎停止，刃脚部份完全露出（即Rs=0，B=0）。伸手摸刃脚外壁，有一层200-400 mm厚，粘着紧密且含水少，很难尅出的土层。通过计算，此时沉井自重大大的超过侧面阻力（表土地压为侧压力），该现象无法解释。
（5）在各种沉井正常下沉时，均可在井壁与土层间进行充填，如用炉碴、泥浆、压气等物充填；表明刃脚与井壁（内缩）形成的台阶（约0.3 m宽）空间，围绕井筒而存在。否则，壁后充填都将无法进行。
以上各种事实表明，沉井井壁外有一层被压密的土层存在，并形成一个围绕沉井壁而竖立的“压密壳”体。因此，在正常下沉情况下，井壁与土层间都不会直接发生接触和产生摩擦。
3.4 沉井刃脚下的应力分布
沉井刃脚下沉时，其周围土的受力情况较为复杂，通过实验和数学分析相结合的方法，分析如下〔6〕：
（1）若在刃脚尖端作用下，土受垂直集中力P作用，可求得在集中力作用下的半平面体的应力。以集中力P的作用点为极坐标原点（图4），应力与P，r，θ有关，通过推导得：
σr=2p/（πr）cosθ
由τγθ=0，σγ=σ1，σθ=σ3=0，按有关公式可求任意方向应力，因此，X，Z方向的应力：
σz=2p/πcos3θ/r
σx=2p/πsin2θcosθ/r
τzx=2p/πsinθcos2θ/r （10）
因θ是无因次量，故应力分量σγ是1/γ的函数，又是θ的函数。r越大，应力σγ越小。集中力P作用线上应力最大，向两侧逐渐减小。
垂直线上的应力随深度变化，愈深愈小，因而在垂直与水平方向上，土体受力被压缩。
（2）在刃脚下沉过程中，周围的土中应力变化，可按三角形荷载作用下半面体的应力计算：
根据公式可得出不同深度Z/b与不同位置X/b，在三角形荷载下的应力σZ/P值。
3.5 压密壳与土压力
沉井下沉，井筒最前端的刃脚对其周围土层施力，在力的作用下，土被挤压和压缩，土中应力应变发生改变。土中发生动水过程，水分被挤出，孔隙减少，土被压实和移动变形（弹性变形并伴随永久变形），若达到土的抗剪强度，土产生相对滑动，若强度破坏点越来越多，则形成滑动面，使压实土体滑动分离，逐渐形成“压密体”和“压密壳”体。
刃脚垂直剖面为三角形，一般刃脚高3-8 m，夹角30°左右。刃脚与井壁相连，井壁外侧向内收缩0.3 m左右，形成一台阶空间，因而使井壁与土层“压密壳”间形成一空间，压密壳环绕井壁而立。因此，在一般正常下沉情况下，井壁是不会与土层发生接触和摩擦的。
通过上述分析知道：沉井在正常下沉过程中，将不会受到地压（主动土压力）的作用（除了产生涌砂，突水，壁外充填被破坏；或沉井偏斜过大等不正常情况外）；而只是在刃脚部份受到被动土压力的作用。
4、竖井表土地压与沉井地压
在竖井表土（散体）地压的计算公式中，人们把垂直巷道内的支架，看作是承受围岩（土）方面的主动压力的挡土墙，而不论这些支架（竖井井筒）处于何种状态——是静止还是移动的。这与我国长期接受和采用普氏、秦氏等人的观点与理论有关，因此，当有不同的看法与论点，例如，笔者撰写的“水力机械化料石沉井侧面阻力计算”（1961年毕业论文，和文献〔7〕，〔8〕），认识到“沉井刃脚的侧面压力是被动土压力”，均未引起注意。同时，在矿山岩石力学教材中，也很少介绍被动土压力的有关知识。
应当指出，沉井井筒在表土层中下沉，不是静止的，井筒不断下沉，井筒前端的刃脚要压迫土体，挤压土体和受到土的被动土压力的作用；并形成“压密壳”体围绕井筒而立。在正常下沉情况下，沉井不会受到地压（主动土压力）的作用。我们知道：被动土压力和主动土压力（地压），两者无论在质和量上都是不相同的，两者有较大的差别：“在一般表土层中，被动土压力较地压（主动土压力）要大几倍，且其与深度的关系也较密切”〔8〕。为了区别，我们把沉井井筒（刃脚）所受的被动土压力称之为沉井地压。
5、结 语
（1）沉井地压是竖井表土地压现象中的一种特殊地压形式，它无论在作用方式以及性质和数量上都与竖井表土地压是不相同的，而且有很大差别。
（2）沉井井壁外“压密壳”的形成，为正常下沉时，实施炉碴、泥浆、压气等减阻措施提供了空间，并起到平衡地压的作用。只有在出现涌砂、突水、压密壳破坏等异常情况下，才可能产生地压（主动土压力）作用。
（3）沉井地压的提出，改变了有关沉井的认识和计算，有助于岩石力学地压理论的研究和探讨。
（4）沉井施工法，不仅在煤炭工业上得到应用，还应用于交通、桥梁、建筑、地铁等的施工中，因此，对沉井地压的研究，不仅有理论意义，还有施工的经济价值。
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〔8〕 中国矿业学院沉井科研组。沉井外力和内应力实测及应用〔J〕。煤炭科学技术，1978，2（8）：36-39.
摘要：从设计依据、火灾自动报警系统的设备设置部位、火灾自动报警系统的消防联动控制及火灾自动报警系统的布线等方面对高层民用建筑火灾自动报警系统的设计提出粗浅见解
关键词：高层民用建筑 火灾自动报警系统 设计
随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高以及其它各项事业的兴旺发达，城市用地日益紧张，促进建筑物正朝着高层化、密集化方向发展，该建筑物的装修用料和方式也越趋多样化，并随着用电负荷及煤气耗量的加大，对火灾自动报警系统设计提出了更高、更严格的要求。为确保人民生命财产的安全，火灾自动报警系统设计就成为高层民用建筑设计中最重要的设计内容之一。现依据作者在设计监理工作中的体会，针对高层民用建筑物之火灾自动报警系统的设计，提出现行国家有关标准及规范中欠明确或不完全相同的细节之粗浅见解，以供同行们讨论和指正。
一、设计依据
火灾自动报警系统的设计是一项专业性很强的技术工作，同时也具有很强的政策性。因此，首先明确设计依据：
1、要掌握建筑设计防火规范、系统设计规范、设备制造标准、安装施工验收规范及行政管理法规等五大方面的消防法规，并注意了解现行国家有关标准及规范中的正面词：“必须”、“应”、“宜”、“可”和反面词：“严禁”、“不应”、“不得”、“不宜”的含义。
2、要结合高层民用建筑物的功能、用途及属于哪级保护对象和防火等级，并认真执行现行国家有关标准及规范的宽严程度及公安消防监督部门的审批意见。
二、火灾自动报警系统的设备设置部位
1、火灾探测器的设置
敞开或封闭楼梯间应单独划分探测区域，并每隔2～3层设置一个火灾探测器。
前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）和走道应分别单独划分探测区域，特别是前室与电梯竖井、疏散楼梯间及走道相通，在发生火灾时烟气更容易聚集或流过，是人员疏散和消防扑救的必经之地，故应装设火灾探测器。对于一般电梯前室虽然不是人员疏散必经之地，但该前室与电梯竖井相通，也是在发生火灾时烟气容易聚集或流过，宜单独划分探测区域及装设火灾探测器。前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）和走道应分别单独划分探测区域，特别是前室与电梯竖井、疏散楼梯间及走道相通，在发生火灾时烟气更容易聚集或流过，是人员疏散和消防扑救的必经之地，故应装设火灾探测器。对于一般电梯前室虽然不是人员疏散必经之地，但该前室与电梯竖井相通，也是在发生火灾时烟气容易聚集或流过，宜单独划分探测区域及装设火灾探测器。
电缆竖井应单独划分探测区域及装设火灾探测器。一则是恐怕竖井形成拔烟火的通道；二则是恐怕发生火灾时火势沿电缆延燃。为防止竖井形成拔烟火的通道及防止发生火灾时火势沿电缆延燃，“高层民用建筑设计防火规范”及“民用建筑电气设计规范”分别在建筑上和在电线或电缆的选型上提出详细的具体规定，但考虑具体实施的难度及现状，对电缆竖井装设火灾探测器是十分必要，并配合竖井的防火分隔要求，每隔2～3层或每层安装一个。
电梯机房应装设火灾探测器。其一电梯是重要的垂直交通工具；其二电梯机房有发生火灾的危险性；其三电梯竖井存在必要的开孔，如层门开孔、通风孔、与电梯机房或滑轮间之间的永久性开孔等；其四在发生火灾时，电梯竖井往往成为火势蔓延的通道，容易威胁电梯机房的设施。为此，对电梯机房设置火灾探测器是必要的，并对电梯竖井之顶部宜设置火灾探测器。
2、手动火灾报警按钮的设置
针对各楼层的前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生
