地下工程复习资料

一、名词解释（ 共 18 分，每题 3 分 ） 1、洞门： 洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构 2、 隧道衬砌 ： 是指施作在隧道洞身，对开挖坑道进行支护的结构。 开挖坑道后，由于坑道所在范围内的岩体被挖掉被挖掉，这部分被开挖的岩体对周围岩体这部分被开挖的岩体对周围岩体的支撑作用被解除，周边岩体发生向洞内净空的收敛变形净空的收敛变形，此时除了稳定性特别好的围岩，一般都应做支护。 3、围岩压力： 围岩对隧道结构形成的压力。 4、隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。 5、收敛 ： 隧道开挖无支护时， 围岩向洞室内挤入而产生的变形； 6、预裂爆破： 实质上是光面爆破的一种，其爆破原理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同是分区起爆顺序不同：周边眼 辅助眼 7、初始应力场：指岩体在天然状态下所具有的内在应力，主要由于岩体的自重和地质构造作用和地质地温作用引起。（ 在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场。） 8、 隧道建筑限界： 指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。即要比“基本建筑限界”大些，留出少许空间，用于安装通讯信号、照明、电力等设备。 9、围岩： 隧道开挖后对周围地层发生扰动的那一部分岩 体。 10、弹性抗力：由于支护结构发生向围岩方向上的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。 11、新奥法 ： 1963 年，由奥地利学者由奥地利学者 L腊布兹腊布兹维奇教授命名为维奇教授命名。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段；以喷锚支护为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。 12、复合式衬砌： 衬砌结构不止一层，而是两层、三层或更多的层，在不同的时间上先后施作的。目前大多使用外衬和内衬两层。基本组成：外衬、防水层、内衬。 二、填空题 1、 目前铁路隧道围岩分级采用以 为基础的分级方法。 2、 隧道主体建筑物有 、 。 3、根据隧道所处的地质条件不同将隧道分为 、 。 4、隧道运营通风机械式通风方式有 、 、 、 四种。 5、 光面爆破中的主要参数有 、 、 、 。 6、 新奥法施工的基 本原则： 、 、 、 。 7、 隧道施工辅助坑道有 、 、 竖井和 。 1、 目前铁路隧道围岩分级采用以 为基础的分级方法。 2、 隧道主体建筑物有 、 。 3、根据隧道所处的地质条件不同将隧道分为 、 。 4、隧道运营通风机械式通风方式有 、 、 、 四种。 5、 光面爆破中的主要参数有 、 、 、 。 6、 新奥法施工的基本原则： 、 、 、 。 7、 隧道施工辅助坑道有 、 、 竖井和 。 三、问答题 1、 简述隧道洞口位置选定的基本原则？ 总 的原则： 早进洞、晚出洞 。目的：确保施工、运营的安全 。 质较好处，不应设在排水困难的沟谷低洼中心。 高于洪水设计标高 坡不宜开挖过高，以保证洞口安全 贴壁进洞 6、减少洞口路堑长度，延长隧道，提前进洞。 7，当洞口附近遇有水沟或睡去横跨线路时，可以设置拉槽开沟的桥梁或涵洞以利于排泄水流。 由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时，此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑 排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑 2、简述我国铁路隧道围岩分级方法中主要考虑的因素？ 3 个基本因素： 岩性：抗压强度、弹性模量、弹性波速等。 地质构造：岩体完整性或结构状态。 地下水：地下水发育时，围岩级别应降低。 1 个附加因素： 初始地应力：适当考虑。 3、简述隧道结构计算常用计算模型及原理？ 计算方法大致有：结构力学法、岩体力学法、信息反馈法及经验法。 计算模型有：荷载 结构模型 地层 结构模式 结构力学法：将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载的主体，围岩 作为荷载的来源和支护结构的弹性支承，与其对应的计算模型称为荷载 结构模型。隧道支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的。 岩体力学法：形变压力大小和分布规律不仅与围岩的特性有关，而且还取决于支护结构的变形特性 刚度。要研究这种情况下围岩的三次应力场和支护结构中的内力和位移，必须采用整体复合模型（地层 结构模型）， 4、隧道施工中常用的辅助施工措施有哪些？其选用与哪些因素有关？ 措施： 预支护：预留核心土、超前锚杆、管棚等。 预加固：地层注浆、地表锚喷加固。 预支护兼预加固： 超前小导管注浆 超前锚杆 因素：围岩地质条件、地下水情况、施工方法、环境要求等具体情况而定，尽量与常规施工方法相结合，进行充分的技术经济比较，选择一种或几种同时使用。 5、隧道施工方法选择时应考虑哪些因素？ 选择隧道施工方法时应考虑的基本因素： 工程的重要性；隧道所处的工程地质和水文地质条件；施工技术条件和机械装备状况；施工中动力和原材料供应情况；工程投资与运营后的社会效益和经济效益；施工安全状况；有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。 6、 简述新奥法施工的基本原则及其原因？ 新奥法的概念：以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射砼为主要支护方法，把理论、量测和经验相结合的一种施工方法。书上为：以喷射混凝土锚杆为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。 施工的基本原则：少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭 新奥法施工基本要点：围岩是隧道的主要承载单元，要在施工中充分保护和爱 护围岩，少扰动围岩；为了尽量发挥围岩的自承能力，应容许围岩有可控制的变 形；在施工的各个阶段，应进行施工的现场监控量测；为 了改善支护结构的性能，应使支护结构尽早闭合；采用复合式衬砌。 1、 简述铁路隧道单洞双线方案和双洞单线方案的优缺点？ 两座单线隧道方案和一座双线隧道方案的比较，这主要是针对铁路复线隧道而言 双线隧道（优点：隧道对周边环境的影响宽度小，选线时易于安排布置，总的洞室段面开挖面积较小，开挖跨度较大，工作面较宽敞，利于作业，施工通风环境较好，维修养护较方便；缺点：断面跨度大，所受围岩压力也就大，不利于围岩的稳定，对支护的要求较高，列车活塞风效应差，因而运营通风效果受到影响） 单线隧道（优缺点：正好相反） 2、简 述结构力学法中确定深、浅埋隧道分界方法？ 深、浅埋隧道的判定原则 2 H 为深埋 H 为浅埋 H 为覆盖层厚度 I 一 围岩取 : 2围岩取 : 式中 等效荷载高度值； 深浅埋隧道分界的深度 3、简述洞门的作用及其形式有哪些？ 洞门作用： 减少洞口土石方开挖量，稳定边、仰坡， 引离地表流水 ， 装饰洞口 洞门的形式：，洞口环框式洞门 ， 端墙式洞门 ， 翼墙式洞门 ， 柱式洞门 ， 台阶式洞门 ， 斜交洞门 ， 削竹式洞门 喇叭口式洞门。 4、隧道施工中常用的辅助施工措施有哪些？其选用与哪些因素有关？ 措施： 预支护：预留核心土、超前锚杆、管棚等。 预加固：地层注浆、地表锚喷加固。 预支护兼预加固：超前小导管注浆 超前锚杆 因素：围岩地质条件、地下水情况、施工方法、环境要求等具体情况而定，尽量与常规施工方法相结合，进行充分的技术经济比较，选择一种或几种同时使用。 5、简述 隧道遇到溶洞时，主要工程对策有哪些 ？ 处理溶洞的方法：“引、堵、 越、绕”四种 引 到暗河或或溶洞有水流时，宜排不宜堵。 方法：暗管、涵管或小桥等 堵 停止发育、跨径较小，无水的溶洞。 方法： 混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭 越 ： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 方法：加深该侧的边墙基础加深该侧的边墙基础。 现象 2：隧道底部遇有较大溶洞并有流水。 方法：在隧底以下砌筑圬工承重墙，跨越 而过而过，承重墙内套设涵管引排溶洞水承重墙内套设涵管引排溶洞水。 现象 3：隧道边墙部位遇 到较大、较深的 溶洞，加深边墙基础困难。 方法：在边墙部位或隧底以下筑拱跨过 绕 采用迂回导坑绕过溶洞，继续隧道前方施工 ,同时处理溶洞。 6、简述钻爆法施工中，控制隧道超挖的主要措施有哪些？ 产生超挖的原因：围岩层理与节理；测量放样误差；炮眼开挖位置的准确性；凿岩机体构造的影响；爆破方法与参数。 控制超挖的主要措施有：根据地质条件选择合适的爆破方法和钻爆参数；光面爆破应使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药；测量放样要正确；加强钻孔技术管理，提高钻孔精度；建 立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度。 四、论述题 1、阐述土质 V 级围岩钻爆法施工的隧道，其支护结构施作时机、支护结构刚度与围岩压力的相互关系。 支护及时则围岩变形受到约束，围岩压力呈形变压力；如不及时，围岩变形将持续增大，形成松动压力；如支护与围岩及时密贴，则支护的刚度越大，受到的围岩压力也越大。 二次衬砌时机选择应根据围岩特点来调整 对于一般稳定性较好的围岩，可在总变形量达到约 80 ，并且围岩变形基本收敛停止后进行二次衬砌 此时初期支护应能承担围岩的全部荷载，二次衬砌承担由于围岩的蠕变产 生的附加荷载 2、阐述在深埋高地应力条件下，硬岩隧道通常会出现什么样的力学现象？而软岩隧道通常会出现什么样的力学现象？并解释之 硬岩隧道的力学现象 岩石较为坚硬且完整性较好，围岩主要表现为岩爆和片剥两种破坏形式，由于隧道的开挖，切应力达到或接近围岩的单轴抗压强度 (在其它因素的诱发下，围岩便以岩爆的形式失稳。 开挖引起的重分布应力超过围岩强度，围岩因塑性化而产生大变形。如果介质变形缓慢，就属挤出；如果变形是立刻发生的，就是岩爆。围岩中的某些矿物和水反应，而发生膨胀导致大变形。水及某些膨胀 性矿物的存在，对于膨胀变形是必须的。 软岩隧道的力学现象 对软岩变形而言，基本以分为弹性、塑性和流变三个阶段，软岩的弹性和塑性变形量相对较小，流变产生的变形才是最主要的。 在长期的岩体工程实践中，人们发现工程岩体具有显著的时间效应，于是，在弹塑性研究成果的基础上，人们开始进行岩石和岩体流变研究，尤其是岩土体的蠕变特征的研究。 软岩发生大变形应满足两个基本条件：重分布后的地应力足以引起围岩屈服；围岩屈服后发生显著的剪胀。大变形、剪胀及刚体位移是软岩大变形的三大基本特征。也就是说，基于弹塑性理论的应力强度比无 法预测软岩大变形。 软岩大变形常规控制方面，交通硐室的支护一般包括初期支护和永久支护 (衬砌 )两大步骤。初期支护是承载结构，永久支护仅作为安全储备，并把支护的首要任务放在如何遏制初期支护的大变形上。而对于支护措施，则基本上分为三类：刚性支护，可缩支护和锚、注、喷一体化围岩加固 且认为可缩支护一般适用于强度相对较高的软岩，而对于交通十线上的长大隧道软弱围岩洞室则未必适合。 1、阐述隧道支护体系信息反馈设计方法的基本原理和流程。 所谓信息化设计是指，在通过工程类比法所作的初步设计完成以后，在工程实施 过程中，根据现场量测信息不断修正后所实际采用的设计。它的主要步骤是对施工数据的观测与分析。 隧道信息化设计施工是新奥法的核心内容之一，具体是指 :在隧道施工过程中布置监控测试系统 (对位移、收敛、应力进行监测 )，从现场围岩的开挖及支护过程中获得围岩稳定性及支护结构的工作状态信息，通过分析研究，这些信息间接的描述围岩的稳定性和支护效果，并反馈于施工决策和支持系统，修正优化开挖方案和支护设计，这个过程随每次掘进开挖和支护的循环进行一次 . 实质上是通过施工前 (地质勘察 )和施工过程中 (地层 的大量信息来指导施工，以期获得最优地下结构物的一种方法。 在地下隧道设计施工过程中，勘察、设计、施工等诸环节允许有交叉、反复。在初步地质调查的基础上，根据经验方法或通过力学计算进行预设计，初步选定支护参数，而后在施工过程中根据监测所获得的关于围岩稳定性和支护系统力学和工作状态的信息，对施工过程和支护参数进行调整。 2、阐述膨胀性围岩的基本特征以及高地应力挤压性软岩变形及破坏特征和设计理念。 膨胀岩：指土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往 复变形的高塑性黏性土。 膨胀性围岩的基本特征： 1、质软，强度低。 2、自由膨胀率高。 3、空隙率大，一般大于 20%，为水的渗入创造了条件。 4、易风化，崩解性强。 5、膨胀压力大。 高地应力挤压性围岩隧道大变形特征：变形量大；变形速度高；变形持续时间长。 挤压性软弱围岩在高地应力作用下发生挤压大变形及破坏的特征不仅受围岩本身力学性质的影响，还与原始地应力状况及工程因素有关。 对软岩变形而言，基本以分为弹性、塑性和流变三个阶段，软岩的弹性和塑性变形量相对较小，流变产生的变形才是最主要的。 在长期的岩体工程实践中 ，人们发现工程岩体具有显著的时间效应，于是，在弹塑性研究成果的基础上，人们开始进行岩石和岩体流变研究，尤其是岩土体的蠕变特征的研究。 软岩发生大变形应满足两个基