课程设计总周数：2周
课程设计总学分：2分
课程设计周次：14～15周
适用专业及年级：土木工程专业 方向：岩土工程
大纲主撰人：地下工程教研室
指导教师：王立平 朱昌星
一、课程设计目的和基本要求
课程是土木工程专业《地下工程》课程教学过程中重要的实践性教学环节，为岩土与地下工程方向的必修课程，属专业教学模块。其重要性体现在：
① 作为课程教学中的一项重要内容，是完成教学计划达到教学目标的重要环节，是教学计划中综合性较强的实践教学环节。要求每个学生高度重视，必须认真按时完成。课程设计未完成或未上交的不得给予相应学分。
② 使学生熟练掌握地下工程设计计算原理和施工方法的重要内容，为下一步的毕业实习和设计打下理论和实践基础。
③ 对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
通过地下工程课程设计，使学生进一步了解地下工程的总体布局方式、场地施工布置、交通、供电等，掌握地下工程断面设计与支护结构设计方法，掌握地下工程施工程序与组织设计方法等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用地下工程的基本理论、基本知识，进行地下工程设计计算，并绘制地下工程开挖、支护施工图，为学生今后从事地下工程设计、施工和技术管理打下良好基础。
根据本课程的特点，学生学完本课程和做完课程设计以后，应达到下列基本要求：
(1) 掌握地下工程有关的概念，了解地下工程性质、规模等；
(2) 了解所设计的工程区内主要工程地质与水文地质条件；
（3） 掌握地下工程建筑结构与施工组织设计方法。
二、课程设计方式
本课程是地下工程实践性环节。主要采用集中辅导和个别辅导相结合的指导方式，集中辅导采用课堂教学，主要结合教学视频、施工图片等，让学生深刻了解有关地下工程的设计与施工。
（一）集体辅导
通过课堂讲授，使学生进一步明确课程设计的任务、内容、要求、设计步骤等；通过典型例题分析使学生对地下工程的结构型式、结构布置和受力特点有更深的了解，掌握地下工程支护结构的作用、布置和设计方法，介绍编写计算书及绘制施工图时容易出错的地方和注意事项。
（二）个别辅导
指导学生参考已学过的课本及有关资料，综合应用地下工程的基本理论、基本知识，进行地下工程的设计计算，独立完成设计内容。辅导过程中要及时掌握学生的设计进度。
三、课程设计内容
（一）设计资料收集与任务
设计资料收集由学生结合自身情况收集，（结合图书、期刊、网络或实习资料等）
题目可结合工作单位性质或自身兴趣拟定：如
(1)地下商业街结构设计
(2)矿山井筒工程设计
(3)矿山巷道工程设计
(4)民防工程结构设计
(5)地下铁道车站结构设计
(6)地下铁道区间隧道设计
(7)公路隧道结构设计
(8)铁路隧道结构设计
（9）立井表土冻结法施工组织设计
（10）水平岩巷快速施工
（11）隧道工程设计与施工
（12）注浆工程设计与施工
（13）基坑支护/边坡工程设计
（14）盾构法 顶管法施工隧道
学生主要的任务就是依据工程概况、围岩条件等，确定地下洞室的结构型式、计算方法；设计地下工程一次支护、二次衬砌方法与参数，确定地下洞室的施工开挖程序。
具体设计内容可参照大纲中的专题设计部分
（二）计算书编写
1、确定地下洞室型式与尺寸；选择计算方法，并提出选择该方法的原因；
2、进行地下开挖方法设计，按比例绘出地下洞室开挖施工布置图；
3、进行地下洞室一次支护、二次衬砌结构设计，选择合理参数；
4、进行地下洞室排水与通风设计等。
要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。
（三）施工图绘制
绘制地下工程平面布置图、施工布置图，开挖程序布置图、支护结构图、必要的剖面图和零件大样图、材料表和设计说明等。
要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。
四、课程设计的组织
在学院统一管理下，由指导教师组织。
五、课程设计纪律或注意事项
1、发扬团队协作精神，鼓励学生互助。
2、不准整段引用资料原文或抄录书刊。
七、参考书籍
[1] 《地下工程设计施工手册》，夏明耀编著，中国建材工业出版社，2003.1；
[2] 《地下工程概论》，关宝树等编著，西南交通大学出版社，2001.6；
[4] 《地下工程支护结构》，徐干成等编著，中国水利水电出版社，2002.1；
八、课程设计考核方式
课程设计结束时，要求学生写出课程设计计算书一份，绘制施工开挖图二至三张。围绕课程设计涉及的基本理论、设计方法、构造措施、图面布置、绘图深度以及表达方法等诸方面进行考核。根据学生的理解程度和掌握的深度、图纸和计算书质量、学习态度等给予评分。评分按百分制确定，即60分以下为不及格，90以上为优秀。
课程设计成绩评定依据包括以下几点：1）工作态度（占10%）；2）基本技能掌握程度（占20%）；3）方案的设计是否可行和优化，计算是否正确(20%)；4）课程设计说明书书编写水平(占30%)；5）施工图纸按绘图标准完成情况(占20%)。分为优、良、中、合格、不合格五个等级，成绩不合格者必须重新设计。
考核方式：设计期间教师现场指导、检查；评阅设计报告。
例 1 隧道工程设计与施工
1、概况
隧道的名称、交通位置、长度以及开竣工时间等。
2、隧道位置的选择
隧道所经地区的工程地质、水文地质、地形条件，同时考虑技术方面和其它方面的要求，通过方案比较确定隧道位置。
3、隧道平面、纵断面及横断面的形式
绘制出断面图。
4、隧道建筑物
隧道衬砌的组成形式。
附图：衬砌结构类型及尺寸。
5、隧道施工
施工方法的选择。
施工顺序：开挖，装碴运输，构件支撑，喷锚支护。
6、辅助坑道
道床（路）、避车硐及其它附属构筑物。
7、辅助工作
防水、排水：隧道洞顶防、排水；洞口排水；洞内防水；施工排水。
通风与防尘。
压风与供水。
供电与照明。
混凝土抗侵蚀措施。
8、其它可能出现的问题及质量保证措施
例2 爆破工程设计
（一）设计资料收集与任务
在收集到设计资料的基础上，学生主要的任务就是依据工程概况、环境技术要求、爆破区的地形、地貌、地质条件、被爆体结构等，进行爆破工程量计算、设计方案选择、爆破参数选择与装药量计算，以及装药、填塞和起爆网路设计；绘制药包布置平面和剖面图、药室和导硐平面图、剖面图、装药和填塞结构图、起爆网路敷设图等，确定爆破施工组织方式。
（二）设计说明书编写
1、说明爆破区工程概况、环境与技术要求、地质地形条件、被爆体结构等并计算爆破工程量；
2、进行爆破参数选择与装药量计算，以及装药、填塞和起爆网路设计，按比例绘出相关图纸。
3、确定安全技术与防护措施等。
要求说明书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。
（三）施工图绘制
绘制药包布置平面和剖面图、药室和导硐平面图、剖面图、装药和填塞结构图、起爆网路敷设图和设计说明等。
要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。
参考书籍
[1] 《工程爆破实用手册》.刘殿中编.北京:冶金工业出版社，1999.；
[2] 《中国爆破新技术》.张正宇.北京:冶金工业出版社，2005.
[4] 《简明爆破工程设计手册》，车永康等编著，重庆大学出版社，1997.10；
[5] 《爆破工程》，东兆星等编著，中国建筑工业出版社，2005.1。
例3 公路隧道结构设计与计算
1、某隧道通过Ⅳ级围岩(即S=4)，埋深H=
要求按高速公路设计速度
1) 按公路隧道要求对隧道衬砌进行结构设计（拟定结构尺寸）；
2) 按规范确定该隧道的竖向均布压力和侧向分布压力；
3) 计算衬砌结构的内力（画出弯矩图和轴力图）；
4) 对衬砌结构进行配筋验算。
2、 参考资料：
（1） 中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70-2004,人民交通出版社，2004年9月；
（2） 中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004,人民交通出版社，2004年；
（3） 夏永旭 编著《隧道结构力学计算》，人民交通出版社，2004年；
（4） 有关隧道设计图纸；
（5） 公路隧道、世界隧道、岩石力学与工程学报等期刊。
课程设计做法指导
1、 根据题目要求，按照隧道设计章节的做法拟定隧道结构的截面尺寸，包括轮廓线半径和厚度等；
2、 按照比例（例如1：100）绘制横断面图；
3、 按照04年发布的《公路隧道设计规范》JTG D70-2004确定隧道围岩竖向压力和水平压力；
4、 隧道结构内力计算（可按参考资料（3）中的计算步骤进行），要求写出计算过程，并画出弯矩图和轴力图；
5、 隧道结构配筋验算和强度验算；
6、 每位学生提交的课程设计成果（计算书）：
（1） 按比例绘制的隧道结构设计图纸一张；
（2） 按上述要求进行的计算过程和计算结果。
关于课程设计图纸及说明书的要求
﹙1﹚设计图纸的要求：工程设计图纸是工程技术人员的语言，绘制工程设计图纸也是工程技术人员的基本功。对课程设计图纸有如下几点要求：
①设计图纸必须全面正确反映设计意图，内容与文字说明必须一致；（采用2号图纸，不少于2张）且和说明书同装档案袋。
②图面布置要适中，图间保持一定的间距并留有适当的空边；
③比例尺要选择适当，图纸一律用标准图纸，图例一律采用通用标准格式，图纸要求统一编号；
④线条粗细分明符合工程制图要求，标注必要尺寸，图中注文数字、外文字母一律用工程字体；
⑤设计图标按国家统一标准绘制。
⑥设计图纸内容由学生同指导老师协商确定。
﹙2﹚设计说明书的要求
设计说明书是一本技术文件，它结合设计图纸清晰、系统地论述了各个专题不同施工阶段的施工工艺过程，通过它来正确体现设计的意图，是组织指导现场施工的依据，因此，对设计说明书提出以下要求：
①问题论述要求重点突出，文字力求简练，避免做与主题无关的冗长叙述，问题论证要用自己的话讲，一般不允许整段引用资料原文或抄录书刊。
②计算部分只写公式，主要演算步骤及结果，注明公式符号代表意义，外文代表符号及度量单位符号必须前后统一。
③尽量采用插图、表格来辅助说明问题，以节省文字叙述，插图要有适当比例。按工程图要求绘制。图表在说明书中与文字之间留一定间隙，图、表要统一编号。
④说明书统一用A4纸，字迹要端正，标点符号正确，设计要求独立完成。原则上不少于20页。
页边距 上：3cm 下：2.5cm 左：2.5cm 右：2.5cm 行间距：22磅
装订线位置：左 装订线：1cm
字体：正文（宋体小四） 正文标题可根据实际情况加大、加粗
图表字体采用5号宋体
⑤说明书的装订次序：
封面(统一)
说明书目录及页次；
说明书正文；
致谢
参考书刊目录一览表。
课程设计完成后，由班长收集齐全后交地下工程教研室。