隧道工程作业答案.doc

隧道工程课程作业参考答案第一章 隧道工程勘测设计1.答：依隧道类型不同而不同：对于长大隧道，线路选线应服从于隧道选址；对于中、短隧道，选址应服从于线路。2.答：早进晚出。保护洞口边仰坡的稳定。3.答： 地质构造、 岩体强度、水文地质条件、不良地质； 越岭线隧道的位置应选择穿越垭口； 河谷线隧道应使隧道外侧最小覆盖厚度满足工程要求，以避免偏压。第二章 隧道主体建筑结构1.解：超高E0.76V2/R=16.21cm 15cm 取为15cmd内4050/1200+2.7E=43.9cmd外4400/1200=3.7cmd总d内d外47.6cm (取为50cm)d偏(d内d外)/2=(43.9-3.7)/2=20.1cm分段里程：d总 与d偏 断面： 进口DK150+310345d总/2 与d偏/2 断面： DK150+345出口DK150+8102. 答：因台阶的不同高差逐渐改变了起坡点的高度，起坡点越高则刷坡点越低。第三章 隧道附属建筑1.答：铁路隧道中供行人躲避列车，或堆放维修器材的洞室；大避车洞：碎石道床，对侧150m间距； 整体道床，对侧210m间距；小避车洞：对侧30m 间距；应避开不同衬砌类型衔接处、变形缝处、不同断面加宽处、不同围岩分界处。2.答：有自然通风和机械通风两种基本方式，而机械通风又有： 洞口风道式通风、 喷阻式通风、辅助坑道通风以及射流式通风。风流中性点指风速为零的点，它不会出现在纵向式通风中，而只会出现在半横向式和全横向式通风之中。3.答：为了让司机的眼睛逐渐适应洞内外的亮度状况； 接近段在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，不需设照明；入口段进入隧道洞口的第一段，使司机的视力开始适应隧道内的照明光线；过渡段介于入口段和中间段之间的照明区段，解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化；中间段司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明；出口段 单向交通隧道中，应设置出口段照明，让司机逐渐适应由洞内到洞外的光线变化。而双向交通隧道中，无出口段照明。第四章 隧道围岩分类与围岩压力1.答：影响围岩稳定性的主要因素：地质因素；人为因素 围岩分级主要考虑：地质因素 围岩分级的基本要素：4种 岩性要素强度、变形性质等（力学性质）； 地质构造要素指围岩的完整性状态； 地下水要素地下水对围岩的软化作用； 地应力要素初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。 我国铁路隧道围岩分级主要考虑因素有4种： 岩体的结构特征与完整性状态；岩石强度；地下水；初始地应力这是级围岩，软岩。2. 解：求自然拱高度；判断深浅埋分界；分别按土柱法、一院法、统计法求围岩压力。结果(小数点后四舍五入)：埋深3m时： q=128KPa， e=31KPa；埋深7m时： q=60KPa， e=16KPa；埋深15m时：q=84KPa，e=(1325)KPa；第五章 隧道衬砌结构计算1.解：运用温氏假定解之。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)解：抗力设置方向提问，见教材P108。 见图1：抗力Ri=Ki.Si.i，将其沿x、y方向分解为： Rix=-Ri.sini Riy=Ri.cosi 见图2，将节点产生的水平位移与垂直位移合成为径向位移： i=-uix. sini+uiy. cosi故有：Ri= Ki.Si.i= Ki.Si.( -uix. sini+uiy. cosi) 将其代入，得：Rix= Ki.Si.( sin2i. uix- sini. cosi. uiy)Riy= Ki.Si.( -cosi.sini.uix+cos2i.uiy)写成矩阵形式后得抗力单刚(元素)： Ki.Si. sin2i -Ki.Si. cosi.sini -Ki.Si. cosi.sini Ki.Si.cos2i 0 0 0 0 0 0 0 0 3.解：求墙底中心水平位移： 墙底中心应力中287kn.m/0.5m=574KN/m2由温氏假定：中中/Kd=574 KN/m2 /350000 kn/m3=0.164cm (1Mpa =1000kn/m2)墙底中心水平位移0.164cos 600=0.082cm墙底中心垂直位移0.164sin 600=0.142cm在弯矩M作用下，墙底边缘应力边=M/W=15/(0.52/6)=360kn/m2，由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移边=边/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm墙底截面转角=0.103/25=0.00412=0.236第六章 隧道施工方法 1.答：地质因素，在软弱围岩中，为了及时形成封闭支护结构，应减小台阶长度； 进度因素，在较好围岩中为了加快进度，在机械设备允许的情况下，应适当延长台阶长度。 “环”法：利用核心土稳定工作面，且能及时施作拱部初期支护。2.答：落底开挖隧道底部中槽开挖隧道中部导坑于隧道断面中先行开挖的部分均称为导坑，有上部弧形导坑、侧壁导坑、中导坑等。挖马口先拱后墙法施工中，开挖边墙。3.答：错误长台阶法、断定围岩变形已经稳定。4.答：错误不宜立即喷射混凝土、锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。第七章 隧道钻爆施工作业1.答：临时支护仅在开挖过程中对围岩起支承作用，如木支撑；初期支护隧道开挖后及时施作，兼有临时支护与加强围岩自稳能力的作用，如喷锚支护；永久支护隧道结构的支承结构，如整体式衬砌。2. 解：炮眼深度：p175, (取开挖宽度的0.50.7倍，均值为0.6)炸药用量：由(7-1)式，炸药用量 炮眼数量：由(7-3)式，第八章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业1.答：通风、压缩空气、供水、供电。2.答：工期的要求；地形条件、地质条件、隧道类型(长度)、工程造价。3.答：机械通风风管式、巷道式、风墙式；风管式；压入式、抽出式、混合式。4.解：由(8-1)式,所需风量 因是级围岩，故应采用全断面法，即通风断面积为75m2，由(8-4)式验算风量：不能满足洞内稳定风流的风速要求，应加大风量。第九章 新奥法 1.解：，计算出； 由9-9式，求得 洞周出现塑性区。 由9-23-1式， 由9-25式， 2.解：将t=0，代入，得。求第6