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隧道工程复习题(答案)

1.隧道的定义及类型。

答:定义:以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。

类型:按地质条件分为:土质隧道和石质隧道;按埋置深度分为:浅埋隧道和深埋隧道;按所在位置分为:山岭隧道、水底隧道、城市隧道;按用途分为:交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。

2.围岩和围岩分级的定义,围岩分级的目的。

答:围岩:围岩是指隧道开挖后,其周围产生应力重力分布范围内的岩体,或者隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。

围岩分级:根据长期的工程实际,工程师们认识到各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律,按照这些联系和规律,可将围岩划分为若干级。

分级目的:作为选择施工方法的依据,进行科学管理及正确评价经济效益,确定结构上的荷载,给出衬砌类型及其尺寸,制定劳动定额、材料消耗的标准基础等。

3.我国现行的《铁路隧道设计规范》规定围岩基本分级有哪些因素确定?

答:岩石坚硬程度和岩体完整程度。

4.岩体质量值Q实质上是什么的复合指标?

答:Q实质上是岩石尺寸、抗剪强度和作用力的复合指标

5.隧道工程地质调查的主要内容。

答:1.铁路工程地质技术规范总要求 2.地形地貌调查 3.地层岩性调查 4.地质构造调查 5.水文地质调查 6.滑坡、落石、岩堆、泥石流和溶岩地质调查7.地温的测定

6.现行的许多围岩分级方法中,作为分级的基本要素大致有哪三类?

答:1.与岩性有关的要素;2.与地质构造有关的要素;3.与地下水有关的要素。

7.隧道洞口原则,确定洞口的因素。

答:原则:1.洞口不宜设置在隘口、沟谷的中心或沟底低洼处;2.洞口应避开不良地质地段;3.当隧道线路通过岩壁陡立基岩裸露处时,最好不刷动或少刷动原声地表,以保持山体的天然平衡;4.减少洞口路堑段长度,延长隧道提前进洞;5.洞口线路宜与等高线正交;6.线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围内时,隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度,以防洪水灌入隧道;7.为了确保洞口的稳定安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高;8.当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时,可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞,以排泄水流;9.当洞口地势开阔,有利于施工场地布置时,可利用弃渣有计划有目的地改造洞口场地,以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产生活用房等。

因素:工程地质、水文地质、人文景观等综合因素。

8.隧道的纵断面坡度类型各有什么优缺点?

答:单面坡:优点:可以争取高程,拔起或降落一定的高度,其隧道两洞口高差较大,所产生的气压差和热位差大,能促进洞内的自然通风。缺点:在施工阶段,对于下坡开挖,洞内的水自然地流向开挖工作面,使开挖工作受到干扰。此外,运渣时,空车下坡重车上坡,运输效率低。

人字坡:优点:施工时,水自然流向洞外,排水措施相应简化,且重车下坡空车上坡运输效率高。缺点:列车通过时,排出的有害气体聚集在两坡间的顶峰处不易排净,长期积累使司机及洞内维修人员健康受到影响。

9.隧道衬砌断面优点设计的原则

答:1.内轮廓:衬砌的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空限界。2.结构轴线:以混凝土为材料的隧道衬砌,是一种受压结构,结构轴线应尽可能地符合荷载作用下的压力线。3截面厚度:衬砌各截面的厚度,是结构轴线确定以后的重点确定内容,要求设计截面厚度具有足够的强度。

10.隧道衬砌的类型及适用条件

答:一、整体式混凝土衬砌:1.直墙式衬砌(适用于地质条件比较好,以垂直压力为主,而水平围岩压力较小的情况)2.曲墙式衬砌(适用于地质较差,有较大水平围岩压力的情况.)二、装配式衬砌(适用于盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道.)三、锚喷式衬砌(适用于在围岩较好的军事工程,各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道.)四、复合式衬砌(适用于高速铁路山岭隧道或围岩稳定性差、地下水发育地段.)

11..洞门的作用

答:1.减少洞口土石方开挖量;2.稳定边坡仰坡;

3.远离地表水流;

4.装饰洞口。

12.洞门的类型及适用条件

答:1.洞口环框(适用于洞口石质坚硬稳定且地形陡峻、无排水要求)2.端墙式洞门(适用于地形开阔,石质较稳定的地区)3.翼墙式洞门(适用于洞口地质较差,山体纵向推力较大时)4.柱式洞门(适

用于地形较陡,仰坡有下滑的可能性,又受地形或地质条件限制,不能设置翼墙式时)5.台阶式洞门(适用于傍山侧坡地区,洞门一侧边仰坡较高时)6.交叉式洞门(适用于隧道洞口线路与地面等高线斜交时)7.喇叭口式洞门(适用于高速铁路隧道)13.铁路隧道避车洞的设置原则

答:根据避车洞的断面尺寸的大小分为大避车洞和小避车洞。

1.大避车洞:在碎石道床的隧道内,每侧间隔300m 布置一个避车洞;在整体道床的隧道内,每侧间隔420m布置一个大避车洞。长度为300~400m的隧道,可在中间布置一个大避车洞;长度小于300m 的隧道,可不布置。当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时,应与隧道一并布置大避车洞。

2.小避车洞:无论何种道床的隧道内,每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m(双线隧道30m)布置一个小避车洞。

14.围岩压力的定义及种类

答:定义:引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。种类:松动压力、形变压力、膨胀压力、冲击压力。

15.影响围岩压力的因素

答:1.地质因素:初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面;2.工程因素:施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状。

16.围岩松动压力的确定方法

答:现场实地量测;按理论公式计算确定;根据大量的实际资料,采用统计的方法确定。

17.结构力学法的基本原理

答:此法将支护和围岩分开考虑,支护结构是承载主体,地层对结构的作用只是产生作用在地下结构的荷载,以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形。其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力,通过弹性支撑实现围岩对支护结构变形的约束,而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。围岩的承载能力越高,其给予支护结构的压力越小,弹性支撑约束支护结构变形的弹性反力越大,相对而言,支护结构所起作用就变小了。

18.隧道衬砌结构的受力变形特点

答:隧道衬砌在围岩压力作用下产生变形。在隧道拱顶,其变形背向围岩,不受围岩的约束而自由地变形此区域称为“脱离区”;而在隧道两侧及底部,结构产生朝向围岩的变形,受到围岩的约束作用,因而围岩对隧道衬砌产生的约束反力,此区域称为“抗力区”。

19.弹性抗力的定义

答:围岩对隧道衬砌产生约束反力,即为弹性抗力。

20.岩体力学方法的基本原理

答:此法主要是对锚喷支护进行预设计。出发点是支护结构与围岩相互作用,形成共同承载体系,其中围岩是主要承载结构,支护用来约束和限制围岩的变形,二者共同作用使支护体系达到平衡状态。

21.岩体力学法与结构力学法的区别

答:

22.收敛的定义

答:地层趋向中间变形即收敛。

23.监控设计法的定义

答:

24.隧道施工的定义

答:隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。

25.选择施工方法的主要依据是什么?

答:选择的主要依据是工程地质和水文地质条件,并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究决定。

26.画出新奥法施工的各种开挖方法(全断面、台阶及几种分部开挖法横断面分部图)

27.论述新奥法的基本概念、基本原则及其精髓是什么?

答:新奥法即奥地利隧道施工新方法(NATM),是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段,通过监控围岩的变形,充分发挥围岩的自承能力的施工方法。原则:少扰动、早支护、勤量测、紧封闭。

28.隧道围岩的主要预支护措施有哪些?

答:1.稳定工作面(预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面) 2.超前锚杆 3.管棚超前支护前方围岩(小导管、长管棚)4.水平旋喷超前预支护 5.预切槽超前预支护 6.注浆加固围岩和堵水(超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆)

29.喷射混凝土的作用

答:1.支撑围岩2.“卸载”作用3.填平补强围岩4.覆盖围岩表面 5.阻止围岩松动6.分配外力

30.喷射混凝土的特点

答:喷射混凝土特点:1.强度增长快、黏结力强、密度大、抗渗性好2.与普通模筑混凝土相比,它的施工将输送、浇筑、捣固合而为一,不需模板,施工快速、简捷3.能及早发挥承载作用4.实验表明与

模筑混凝土相比,其密实性和稳定性较差。

资料31.喷射混凝土的工艺种类及其各自的特点

答:1.干喷和潮喷(干喷产生粉尘量大,回弹量大,

但机械简单,清洗和故障易处理;潮喷可降低上料、

拌和与喷射时的粉尘,但大量的水在喷头处加入和

喷出,工艺不同于干喷)2.湿喷(混凝土质量容易

控制,粉尘和回弹量很少,对机械要求高,清洗和

故障处理较麻烦,不宜用于喷层较厚的软岩和渗水

隧道)3.混合喷射(机械设备与干喷基本相同,但

混凝土质量较干喷好,粉尘、回弹量大幅降低,但

机械数量多,工艺较复杂,清洗和故障处理较麻烦,

只用于喷射混凝土量大和大断面隧道施工中)

32.锚杆的分布原则有哪些?(局部和系统)

答:1.局部布置:拱腰以上的部位锚杆方向应有利

于锚杆的受拉,拱腰以下即边墙部位锚杆宜逆向不

稳定岩块滑动方向。

2.系统布置:①在隧道横断面上,锚杆宜垂直

隧道周边轮廓布置,对水平成层岩层,应尽可能与

层面垂直布置,或使其与层面成斜交布置;对于倾

斜成层的岩层,其失稳原因主要是层面滑动,锚杆

与层面成斜交布置;②在岩层上,锚杆宜成菱形排

列,纵横间距为0.6~1.5m,其密度约为0.6~3.6根

/m2;③为了使系统布置的锚杆形成连续均匀的压

缩带,其间距不宜大于锚杆长度的1/2,在Ⅳ、Ⅴ

围岩中,锚杆间距宜为0.5~1.2m,但当锚杆长度超

过2.5m时,仍按其间距不大于的1/2锚杆长度的规

定,则锚杆间的岩块可能因咬合和连锁不良而导致

掉块坠落,为此其间距不大于1.25m。

33.锚杆的支护效应包括哪些?

答:1.围岩支护 2.加固围岩3.提高层间摩阻力,形

成“组合梁” 4.“悬吊”作用

34.隧道施工的辅助坑道的类型及其适用条件

答:1.横洞(适用于隧道傍山沿河,侧向覆盖层较

薄)2.平行导坑(适用于长大越岭隧道,由于地形

限制,或因机具设备条件,运输道路等条件的限制,

无法选用横洞、竖井、斜井等辅助坑道)3.斜井(适

用于隧道洞身一侧有较开阔的山谷,且覆盖不太

厚)4.竖井(适用于覆盖层较薄的长隧道,或在中

间适当位置覆盖层不厚,具备提升设备,施工中有

需增加工作面)

35.现场量测的目的是什么?

答:1.掌握围岩力学形态的变化和规律2.掌握支护

结构的工作状态 3.为理论解析、数据分析提供计算

机数据与对比指标 4.为隧道工程设计与施工积累