隧道工程 试卷一及答案

PAGE第4页共4页试卷一参考答案一、名词解释5×2分=10分1.隧道工程：广义指从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。2.建筑限界：指为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。3.纵向通风：在通风机的作用下使风流沿着隧道全长方向流动的通风方式。4.蠕变：指在应力恒定的情况下岩石变形随时间发展的现象。5.光面爆破：通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。二、填空题10×1分=10分1.隧道按地层分为土质隧道和岩质隧道。2.隧道纵坡形式有单坡、人字坡两种。3.锚杆的支护效应主要体现在悬吊效应、组合梁、加固等方面。4.复合式衬砌通常由初期支护、防水层、二次衬砌等组成。5.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。三、问答题6×10分=60分1.隧道洞门型式有哪些？并从工程地质条件、地形条件和周边环境情况对隧道洞门进行分类，分析它们的特点和作用。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。2.什么是围岩压力？围岩压力的影响因素有哪些？答：分广义和狭义两种，狭义为作用在支护结构上的力；广义为围岩和支护结构共同承载过程中受到的力。围岩压力的影响因素有㈠地质因素：岩体初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面、.地下水等㈡工程因素：施工方法、支护设置时间、支护本身刚度、隧道断面形状等。3.新奥法施工产生的科学技术背景及其主要内容？新奥法采用钻爆法施工的作业循环性很强，简述钻爆法施工的作业循环主要有哪些工序？答：新奥法施工产生的科学技术背景：锚杆支护在２０世纪初出现；喷射混凝土机在20世纪40年代末研制成功；岩石力学的发展为新奥法提供了科学依据。主要内容：新奥法是以控制爆破（光面爆破、预裂爆破等）为开挖方法，以喷锚作为主要支护手段，通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道工程理念，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。钻爆法施工的作业循环主要有工序：钻眼→装药→联接导火线→引爆开挖；排除危石(俗称“找顶”)；喷射混凝土，必要时安设锚杆；装碴运输；开始下一轮循环；施作二次衬砌。4.水对隧道的危害主要有哪些？隧道工程对于地下水处理的原则是什么？各有哪些措施？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。5.台阶法在新奥法隧道中应用非常广泛，根据实际情况，台阶长度可以有哪些不同的变化？台阶长度一般根据哪几个条件进行确定？答：按长度分为：长台阶法、短台阶法、以及超短台阶法。台阶长度选择应考虑以下几个因素：①初期支护闭合环的时间要求围岩越差,闭合时间要求越短,台阶必须缩短.②施工机械的效率效率高,则可以缩短支护闭合时间,台阶可适当加长.原则：希望初期支护尽快闭合.围岩不好时，应以条件①为主.围岩较好时，应以条件②为主.6.什么是辅助施工措施？辅助施工措施有哪些?以及如何选用辅助施工措施？答：在开挖面不能自稳或地表沉陷过大的情况下，为了确保隧道工程顺利施工，必须采取一定措施进行预支护或预加固，称为辅助施工措施。有超前锚杆、超前小导管、超前管棚、注浆加固、地表锚杆加固、预留核心土、临时仰拱、喷射混凝土封闭掌子面等。辅助措施的选用，应视围岩条件、涌水状况、施工方法、环境要求等因素综合而定，可以单独使用一种措施，也可以几种联合使用。一般在设计阶段应对辅助施工措施有初步考虑，并在设计图中表示出来。在施工阶段往往还要根据开挖的具体情况予以修改，或是加强，或是减弱甚至取消。四、分析题1×10分=10分为了进一步理解围岩与支护的共同作用，将围岩位移曲线与支护特性曲线放在同一坐标系统上来考察，由此得到的曲线图称为支护特性曲线与围岩特性曲线关系如图所示。请你分析一下在A、D点的围岩受力和变形特性，并分析在什么条件下施作初期支护比较合理。答“”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。图1围岩位移曲线与支护特性曲线五、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15m，净高7m，围岩的天然重度为25kN/m3，埋深是250m，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