隧道工程 试卷二及答案

PAGE第4页共4页试卷二参考答案一、名词解释5×2分=10分1.共同管沟：把电线、给排水管线、通讯线、煤气管道等放在一个管沟里，这个管沟称为共同沟。2.围岩：隧道开挖后对其周边有影响的那部分土体或岩体称为围岩。3.衬砌：在地下洞室开挖后，修筑的支护结构，称为衬砌。4.洞门:在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物称为洞门。5.加固拱效应：按一定间距在隧道周边呈放射状布置的成组锚杆（或称系统锚杆），可使一定厚度范围内有节理、裂隙的破裂岩体或软弱岩体紧压在一起形成连续压缩带，给压缩外的围岩提供了径向支护抗力，使围岩接近于三向受力状态，增加了围岩的稳定性。二、填空题10×1分=10分1.隧道按埋深分为浅埋和深埋。2.长隧道的照明可分为接近段、洞口段、过渡段、中间段、出口段五个区段。3.半路堑拱形明洞一般外侧衬砌加厚，棚式明洞一般内侧衬砌加厚，明洞顶部一般用黏土做防水隔水层。三、问答题6×10分=60分1.对于长隧道，常修建一些辅助通道，一般辅助通道有哪些类型？其作用有哪些？答：辅助施工通道：有竖井、斜井、横洞、平导、横通道等。作用：施工阶段可以超前探明地质，并且能够增加工作面，加快施工进度；对于平导还可以以用于施工通风；竖井、斜井等宜可用于施工与运营阶段的通风等。2.洞门结构有哪些类型及其适用条件？洞门验算包括哪些方面内容的验算？答：洞门结构类型有：环框式洞门、端墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、削竹式洞门、新型洞门-遮光洞门/高速铁路隧道洞门等。(1)环框式洞门当洞口岩层坚硬而稳定(Ⅰ级)围岩，地形陡峻而又无排水要求时，可以设置一种不承载的简单洞口环框。它能起到加固洞口和减少雨后洞口滴水的作用。(2)端墙式洞门适用于地形开阔、岩层稳定的Ⅰ～Ⅲ级围岩地区，其作用在于支护洞口仰坡，保持其稳定，并将仰坡水流汇集排出。(3)翼墙式洞门当洞口地质较差，山体水平推力较大时，可在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙，称为翼墙式洞门。(4)柱式洞门当地形较陡，地质条件较差，仰坡有下滑的可能性，而又受地形地质条件限制，不能设置翼墙时，可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。(5)台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形特点，减少仰坡土石方开挖量，同时也有一定的美化作用。(6)削竹式洞门当隧道洞口段有一节较长的明洞衬砌时，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大时，可采用削竹式洞门。(7)遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。(8)高速铁路隧道洞门：缓冲式的，主要是减少空气动力学效应。洞门验算包括抗滑移、抗倾覆、基底应力、墙身材料强度、偏心距等的验算内容。3.衬砌的类型有哪些？以及各自的适用条件？答：衬砌类型有复合式衬砌、整体式衬砌、装配式衬砌和喷锚衬砌等。复合式衬砌适用于暗挖/钻爆法，整体式衬砌适用于明洞/明挖法，装配式衬砌/管片适用于盾构法隧道，喷锚衬砌适用于复合式的初期支护，现在有将其作为单层衬砌的研究。4.新奥法NATM有哪些开挖方法？并详细阐述新奥法施工的基本原则？答：新奥法NATM开挖方案有全断面开挖、台阶法、环形开挖留核心土、双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、CD法、CRD法等。新奥法施工的基本原则“少扰动，早支护，勤量测，紧封闭”。少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间；早支护，是指开挖后及时施作初期喷锚支护，使围岩的变形进入受控制状态；勤量测，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式和开挖方法，确保施工得以安全和顺利地进行；紧封闭，是指要尽快形成对围岩的封闭形支护，这样做可以有效控制围岩变形，使得支护和围岩共同进入良好的工作状态。5.地下水的危害有哪些？隧道防排水的原则是什么？各有哪些措施？实际应用中，对于地下水的处理，又有哪些类型？答：水对地下水的危害是多方面的：施工阶段，影响施工，如劣化围岩，涌水等；运营阶段，危害衬砌的耐久性，恶化运营条件；严寒地区，衬砌会冻胀开裂,形成冰楞清入限界。城市，影响周边地表沉陷等。隧道防排水原则为：防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理；防有防水层、二次衬砌-多道防线，排有环/纵盲管、排水管、排水沟，截有截（排）水沟，堵有注浆等。实际应用中，对于地下水的处理，有防水型、排水型、限量排放型。6.绘制围岩特性曲线和支护特性曲线图，并结合图解释衬砌支护的合理施作时机？答：围岩特性曲线和支护特性曲线图如下图所示，=1\*GB3①隧道开挖后，如支护特别快，且支护刚度又很大，没有或很少变形，则在图中A点取得平衡，支护需提供很大支护力Pamax，围岩仅负担产生弹性变形u0的压力Pa-Pamax,故刚度大的支护是不合理的(不经济)。=2\*GB3②如隧道开挖后不加支护，或支护很不及时，也就是容许围岩自由变形。在图中是曲线DB，这时洞室周边位移达到最大值umax，支护压力Pa很小或接近于零。这在实际中也是不容许的，因为实际上周边位移达到某一位移值时，围岩就会出现松弛、散落、坍塌的情况。这时，围岩对支护的压力就不是形变压力，而是围岩坍塌下来的岩石重量，即松动压力，此时，已不适于作喷锚支护，只能按传统施工方法施作模筑混凝土衬砌。=3\*GB3③较佳的支护工作点应当在D点以左，邻近D点处，如图中的E点。在该点附近即能让围岩产生较大的变形(u0+uE)，较多的分担岩体压力(P0-PE)，支护分担的形变压力较小(PE)，又保证围岩不产生松弛、失稳，局部岩石脱落、坍塌的现象。合理的支护与施工，就应该掌握在该点附近。四、计算题1×10分=10分某隧道围岩级别为Ⅴ级围岩，计算摩擦角为30°，开挖尺寸为：净宽14m，净高7m，围岩的天然重度为24kN/m3，埋深是200m，确定垂直(竖向)围岩压力是多少？开挖尺寸不变，如果隧道埋深为4m，则隧道的竖向压力是多少？以及隧道顶以及隧道底的水平侧压力各是多少？答：计算坍落拱高度：=13.68m判断深浅埋埋，埋深200m>2.5hq=34.2m，为深埋隧道所以，竖向围岩压力为q=24×13.68=328.32kPa.埋深为4m时，4<hq为浅埋隧道所以竖向围岩压力q=24×4=96kPa.Ka=tan(隧道顶部水平压力：96×Ka=32kPa.隧道底部水平压力：(96+24×7)×Ka=88kPa五、案例分析1×10分=10分沪昆高铁某隧道位于湖南省芷江县境内，为双线隧道。隧道拟采用新奥法施工。①该隧道洞口段为V级围岩，岩体以强风化为主，岩体风化、破碎，节理裂隙发育。请结合材料，论述洞口段工程主要包括哪些工程，提出相应的进洞方法，并绘制进洞开挖方法的横断面、纵断面工序图？答：洞口段工程边仰坡土石方、边仰坡防护、路堑挡护、洞门圬工、洞口排水系统、洞口检查设备安装和洞口段洞身衬砌等。进洞方法：根据地质条件，建议采用管棚支护下进洞，开挖方案建议采用环形开挖留核心土土法，其横、纵断面工序如下图所示。②该隧道洞内一Ⅳ级围岩段内岩体较为破碎，结构松散，围岩自稳能力较差，施工中因爆破参数不合理以及支护不及时等原因，发生了拱顶局部小塌方。请结合材