隧道工程复习资料.docx
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1、隧道工程复习资料隧道工程复习思考题 第一章 绪论 1什么是隧道?通常指用作地下通道的工程建筑物。 隧道在我国交通建设中的地位和作用是什么? 重要性:隧道是交通线上的重要组成部分,是国家重要的基础设施; 必要性:快速畅通的交通网是经济发展的前提,低等级公路已不适应高速经济发展的需要; 紧迫性:目前我国高速公路相对较少,与我国人口、经济发展相比,太少。社会经济发展,交通必先行。 2隧道工程的发展前景和需要解决的难题有哪些方面? 发展:今后的隧道技术研究方向为非爆破的机械化施工,合理规划与环境保护,设计可靠合理,使用安全等方面。问题:数量大,难度大,造价高。对围岩的性质还只能从定性的角度去衡量,工程
2、应用中偏离较大,计算模型的选用和计算理论不完全符合实际,施工技术水平和管理方法还比较落后。 3隧道按照用途分为哪些类型? (1)交通隧道:提供运输的孔道和通道 (2)水工隧道:是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。 ,排沙隧道。) (3)市政隧道:是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。 (4)矿山隧道:其作用主要是为采矿服务的。 4在我国隧规中隧道按照长度分为哪些类型? (1)特长隧道: L3000 m (2)长 隧 道:3000 m L1000 m (3)中长隧道:1000 m L500 m (4)短 隧 道: L500 m 第二章 隧道勘察 隧道实际开挖线 :为保证衬砌外轮廓,开
3、挖时往往稍大,尤其用钻爆法开挖时,实际开1隧道勘察的目的和意义是什么? 挖线不可避免的成为不规则形状。 隧道勘察的目的:1. 查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件 2. 为规划、设2越岭隧道选址要考虑哪些原则?傍山隧道选址要考虑哪些原则? 计、施工提供资料 3. 对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计一越岭隧道选址: 和施工建议 1) 垭口选择:优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口虽远离线路总方向,4. 隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见 但垭口两侧有良好的展线条件,又不损失越岭高程的垭口。隧道一般选在分水2初步勘察和详细勘察有何异同? 岭垭口两边河谷标高相差不
4、多,并且两边河谷平面位置接近处。工程地质和水初勘步骤:收集资料,工程地质选定隧道线位,初步勘察资料整理 文地质条件良好的垭口。 详细勘察:1.目的:为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料 2) 越岭隧道标高选择:必须进行地形、地质、施工、运营、经济等多种因素综合比2.任务:在初勘基础上,进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围 较确定最优隧道标高。 3.步骤:(1)前期的准备工作(2)沿线地质勘察(3)试验(4)资料整理(5)编写详勘报告 二傍山隧道选址: 傍山隧道在埋深较浅的地段,一定要注意洞身覆盖厚度问题。3隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外,据你所知还有哪些高
5、科技手段和方考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响考虑既有建筑物对洞身稳定的影响。线路沿法可用于隧道勘察?电法勘探;电磁法勘探;地震勘探;声波探测;重力勘山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。 探;磁力勘探;放射性勘探 3隧道主体建筑物和附属建筑物各包括哪些项目? 主体建筑物:洞门,洞身衬砌,明洞。 第三章 隧道总体设计 附属建筑物:通风、照明、防排水、安全设备、电力、同心设备等。 1名词解释: 隧道平面设计的原则是什么? 垭口:当线路必须跨越分水岭时,分水岭的山脊线上总会有高程较低处。 隧道平面线形,一般采用直线、避免曲线。如必须设置曲线时,应尽量采用大半径曲线,分水岭:相邻水系之间的山岭或河
6、间高地。 其半径大小不宜小于不设超高时的平面曲线半径,并确保视距要求。 越岭隧道:线路穿过分水岭而修建的隧道。 4隧道纵坡有哪些类型?控制隧道纵坡大小的主要因素是什么?单面坡和人字坡 傍山隧道:山区道路通常傍山沿河而行,地势往往变得陡峻。为改善线形、提高车速、控制因素:(一)隧道规范要求纵坡应不小于0.3,并不大于3 缩短里程、节省时间,常需修建隧道,这种隧道叫做傍山隧道 1.通风问题2.排水问题。3.施工作业安全及工程费用。 隧道净空:隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间 5在什么情况下需要设置仰拱? 隧道建筑限界:是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。 在围岩情况较差的情况下为了保证二衬混
7、凝土的封闭成环而设置。当衬砌有侧压力时需隧道行车限界:保证隧道中行车安全,在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限要设置仰拱。设置仰拱时要考虑水压力,设置仰拱不仅是满足地基承载力的要求,更重界 要的是使结构即使封闭,提高结构的整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力,抵御结构的墙效应:隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响,行车偏左减少行车道 下沉变形,达到调整围岩和衬砌的应力状态的目的,使衬砌处于稳定状态。 仰拱:为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构。 6圆形衬砌、直墙式衬砌、曲墙式衬砌各适用于何种围岩类型? 隧道衬砌:是一种超静定支护结构,是隧道的主体建筑物 圆形衬砌:常用于盾构
8、法和水下隧道、膨胀性围岩以及接近圆形的山岭隧道。 隧道内轮廓线:是衬砌的完成线,在内轮廓线之内的空间为隧道的净空断面。 直墙式:围岩较好,一般不产生较大的侧压力,不需要设置仰拱,可以采用直墙,此时隧道外轮廓线:指为保持净空断面的形状,衬砌必须有足够的厚度的外缘线。该线又称隧道的净断面积最小。一般适用于、级围岩,有时也可用于 级围岩.曲墙式: 级为最小开挖线 以下 1 第四章 隧道结构构造 1隧道洞身衬砌有哪些类型?各适用于何种场合围岩? (1) 直墙衬砌:一般适用于、级围岩,有时也可用于 级围岩. (2) 曲墙式衬砌: 级以下 (3) 喷锚衬砌,喷混凝土衬砌 (4) 复合衬砌(5) 偏压衬砌:
9、当山体地面坡陡于1:2.5(6) 喇叭口衬砌(7) 圆形断面衬砌:山岭隧道为了抵御膨胀性围岩压力(8) 矩形断面衬砌:沉管法,明挖法施工时。 2初期支护和二次支护的作用是什么?在其间设置隔离层有何作用? 初期支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施;二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构。 作用:当地一层产生形变及形变压力较大时,仍给予极少量变形的可能,可降低形变压力。而当第一次衬砌支护力不够时,可将少量变形压力均匀的传布到二次衬砌上,并依靠二次衬砌进一步制止继续变形,且不使一次衬砌出现裂缝时,二次衬砌也出现裂缝。由于两层衬砌之间
10、有了隔离层,则防水效果良好,且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。 3隧道洞门有哪些类型? 端墙式洞门翼墙式洞门环框式洞门台阶式洞门遮光棚式洞门 4在什么情况下设置明洞? 明洞是指采用明挖法修筑的隧道结构 。当隧道埋深较浅,上覆岩体较薄,难采用暗挖法时,则应采用明挖法开挖隧道。 5在什么情况下需设置竖井或斜井? 竖井作用:增加开挖工作面,通风需要 。 6水对隧道结构有哪些危害? 在施工期间,地下水的作用不仅降低围岩的稳定性,增加开挖难度,且增加了支护的难度和费用,甚至需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩外,若对地下水处理不当,则可能造成更大的危害。在运营期间,地下水常从混凝土衬砌的施工缝、变形缝、
11、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中。 7隧道综合治水的原则是什么? “以排为主,防、排、截、堵相结合” 下水状态。 8截水、排水和堵水的措施有哪些? 9什么是围岩?什么是围岩压力? (1)截水措施:在地表上游设截水导流沟,地下水上游设泄水洞,或洞外井点降水 (2)围岩:指的是隧道周围一定范围内,对洞身的稳定有影响的岩体。围岩压力:是排水措施:利用盲沟,泄水管,渡槽,中心排水沟或排水侧沟等将水排出洞外堵水指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。围岩压力按作用力发生形态措施a、喷射混凝土堵水b、塑料板堵水c、注浆堵水d、模注混凝土衬砌堵水 分为: 松散压力: 形变压力: 膨胀压力:
12、冲击压力: 10什么是初始应力场、构造应力场和重力应力场? 第五章 隧道围岩分类与围岩压力 初始应力场:泛指隧道开挖前岩体的初始静应力场;构造应力场:地质力学把构造体系1隧道围岩分级的意义是什么? 和构造形式在形成过程中的应力状态称为构造应力场;自重应力场:是岩土体内由自身隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。1.作为选择施工方法的依据;2.进重量引起的应力场 行科学管理及正确评价经济效益;3.确定结构上的荷载4.给出衬砌结构的类型及尺寸;11隧道开挖后初始应力场将如何变化? 5.制定劳动定额,材料消耗标准基础等。 隧道的开挖,移走了隧道内原来受力的部分岩体,破坏了围岩的初始应力场的平
13、衡状态,2围岩单一性指标有哪些?1.岩石的单轴饱和极限抗压强度2.岩石的抗压、抗拉强度、围岩从相对静止状态转变为变动状态。围岩力图达到一个新的平衡,其应力和应变开始弹性模量等物理学参数;3.岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。 一个新的变化运动,运动的结果使围岩的应力重新分布并向开挖的隧道空间变形。 3围岩综合性指标有哪些? 岩体的弹性波传播速度,岩石质量指标,围岩的自稳时间。 12确定围岩压力有哪些方法? 4围岩分级岩性指标选择的原则是什么? 直接测量法,经验法或工程类比法,理论估算法。 1.首先应考虑选择的围岩稳定性有重大影响的主要因素,如岩石强度、岩体的完整性、13隧规深埋围岩压力计算公式的
14、适用条件是什么? 地下水、地应力、结构面产状,以及他们的组合关系作为分级指标;2.其次选择测试设1.H/B 1.7, 式中H为隧道高度;2.深埋隧道;3.不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧备比较简单、认为因素小、科学性较强的定量指标;3.再考虑分级标准时要有一定的综道;4.采用钻爆法施工的隧道。 合性,如复合指标等。 14深埋隧道和浅埋隧道的分界如何确定? 5我国公路隧道围岩分级特点是什么? Hphq,当隧道覆盖层厚度HHp时为深埋,HHp时为浅埋。 1.强调岩体的地质特征的完整性和稳定性避免单一的岩石强度指标的分级方法;2.分级15深埋隧道和浅埋隧道的围岩压力如何计算? 指标应采用定性和定量指
15、标相结合的方式;3.明确工程目的和内容,并提出相应的措施;深埋隧道围岩压力的确定方法:均布竖向压力q = 0.45 2 s-1 (kN/m2) 式中 :S4.分级应简明,便于使用;5.应考虑吸收其他围岩分级的优点,并尽量和我国其他工程围岩级别,如属II级,则S2; 围岩容重, (kN/m3); 1+ i(B-5) 宽度影分级一致。 响系数;B 隧道宽度,(m);i 以B5m为基准,B每增减1m时的围岩压力增减6我国公路隧道围岩分级主要考虑哪些指标因素? 率。当B 5m,取i 0.1。 岩体的结构特征与完整性;岩石强度;地下水 16浅埋隧道围岩压力的确定方法:埋深(H)小于或等于等效荷载高度hq
16、时,荷载视为均7新公路隧道围岩分级的基本步骤? 布竖向压力 q = H 按岩体基本质量指标BQ进行初步分级;2)根据天然应力,地下水和结构面方位等指隧道顶至地面的距离。) 侧向压力e,按匀布考虑时,其值为: e = (H + 1/2 对BQ进行修正;3)按修正后的进行详细分级。 Hi)tan2(450/2) 给围岩级别的判定创造了极好的条件。评定指标有:围岩坚硬程度、围岩完整程度、地2 17围岩应力现场量测有哪些方法? 直接量测:主要采用仪器为压力盒、压力传感器等设备;间接量测:利用量测隧道衬砌的应变、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法,即间接量测法。如电阻应变片、钢筋应变计、遥测应变计、混
17、凝土应变砖等 18影响隧道围岩稳定性的自然因素和人为因素有哪些? 自然因素: 岩土体结构状态,岩石的工程性质,地下水的作用和影响,围岩的初应力状态; 人为因素: 隧道的形状和尺寸,尤其是跨度影响较为显著,支护结构的类型及支护时间,施工方法。 第六章 隧道结构计算 1共同变形理论:把围岩视为弹性半无限体,考虑相邻质点之间变形的相互影响。 局部变形理论:应力和变形之间呈线性关系。 围岩弹性抗力:在抗力区内,约束着衬砌变形的围岩,相应地产生被动抵抗力。 2隧道结构计算模型有哪些? 以工程类比为主的经验设计法;以现场量测和试验为主的实用设计法;荷载结构模型方法;岩体力学模型方法,包括解析法和数值法。
18、3隧道结构上的主要荷载有哪些?附加荷载有哪些? 主要荷载有:围岩压力、回填土荷载、衬砌自重、地下静水压力等;附加荷载有:灌浆压力、冻胀压力、混凝土收缩应力、温差应力以及地震力等。 第七章 锚喷支护设计与施工 1锚喷支护:喷射混凝土,锚杆,钢筋网喷混凝土等结构组合起来的支护形式。 2锚喷支护的工艺和受力机理有何特点? 特点:及时性、粘贴性、柔性、深入性、灵活性、封闭性; 3什么是锚喷支护的联结作用、组合作用和整体加固作用? 联合作用:隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时,可用锚杆将它们联结起来,并尽可能的深入到稳定的岩层中;组合作用:依靠锚杆将一定厚度的岩层,尤其是成层的岩层组合在一起,组成组合拱或者
19、组合梁,组织岩层的滑移和坍塌;整体加固:通过有规律布置锚杆群,将隧道四周一定深度的围岩进行挤压和黏结加固,组成一个承载环。在锚杆预应力作用下,每根锚杆周围围岩的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区,每根锚杆的 压缩区彼此联结。 6. 依据现场检测数据指导施工。 4什么是喷射混凝土支护的局部稳定原理和整体稳定原理? 10什么是隧道的开挖面空间效应? 局部稳定原理:危石除用锚杆支护外,也可用喷射混凝土层支护。在危石重力作用下混洞室在掘进过程中,由于受到开挖面的约束,使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部凝土喷层可能出现冲切破坏和撕裂破坏;整体稳定原理:喷混凝土层与围岩表面紧密粘位移,这种现象称为开挖面
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