中南大学隧道工程简答题.doc

简答题1隧道功能及特点 功能：克服高程障碍 克服平面障碍 避开不良地质 避开其它建筑、工程等障碍 规避不良气。优点：缩短线路、降低能耗 节约土地 保护环境 提高交通服务水平 。缺点：工程造价高 施工难度大 施工风险高 维修困难 2隧道工程勘测设计的主要内容 初测（初勘）为初步设计提供资料，应完成的勘测工作有：隧道所在地区自然条件的调查、对周围环境影响调查、工程地质及水文地质勘查、地形测量、导线测量等。 定测（详勘）是根据有关单位批准的初步设计文件及审核意见，在初测基础上进一步核对、落实、深化相关勘测资料，对复杂地质问题给出可靠性结论，为施工图设计提供资料。初步设计是根据初勘资料，选择几个可行方案进行方案性设计，其目的在于：选择最优工程方案，进一步分析技术可行性，为编制预算提供依据。 施工图设计根据详勘资料，对初步设计评审批准的方案进行详细设计，其目的在于：为施工提供具有可操作性的设计文件，为施工招投标、施工行为、施工管理、交竣工验收提供依据。2 隧道工程位置选择的重要性 关系工程造价 关系施工难易 关系施工安全 关系施工工期 关系运营成本与安全 3垭口选择、：从地形上考虑，隧道宜选在山体比较狭隘的鞍部即垭口附近的底部通过，因为垭口处的山体相对较薄，隧道的穿越长度较短，有利于降低工程投资，但地质条件对垭口位置影响也较大，应优先选择地质相对较好的垭口。隧道位置高，隧道长度短，施工工期短，但两端展线长，线路拔起高度大，通过能力小，运营条件差； 隧道位置低，则与前者相反，但施工难度增加。宜采用低位置方案，但必须进行多种因素综合比选。4傍山隧道位置选择的原则 ：保证最小覆盖层厚 尽量内靠 注意周围既有建筑对隧道稳定的影响 尽可能“裁弯取直”5选择洞口位置时应遵循的原则是什么？其工程意义是什么？ 原则：早进晚出。工程意义：在决定洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，虽然使隧道长了些，但却较安全可靠。应把握好合理的边、仰坡的坡率、和刷坡高度的衡量尺度，科学合理的选择洞口位置。尽可能避开不良地质 尽可能垂直等高线进洞，避免地形偏压 洞口选择对地形地质的考虑；洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方 。洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使洞门结构物不致受到偏压力作用。当隧道附近有河流、湖泊、溪水等水源时，洞口标高应在洪水位安全线以上，以防洪水倒灌到隧道中去。为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体开挖太甚，也不使新开出的暴露面太大。若进洞处岩壁陡立，基岩裸露，则最好不刷动原生坡面，不挖开山体。考虑施工场地。考虑环境保护。6隧道线路设计设计要点 ：平面设计：在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线。隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工。当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直缓点)距洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。公路隧道不设超高的最小曲线半径。 7曲线隧道加宽的原因是什么？如何加宽？铁路曲线隧道的净空加宽值是由以下的需要来决定：车辆中间部分向曲线内侧的偏移 外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移 车辆两端向曲线外侧的偏移。单线铁路隧道总加宽值为：d总= d内1+ d内2+ d外=4050R+2.7E+4400R=8450R+2.7E。圆曲线终点至缓和曲线中点并向直线方向延伸13m,这一段采用圆曲线的加宽断面d总，缓和曲线其余半段向直线方向延伸22m,这一段取加宽值一半，d总/2。8衬砌的作用 ：承受围岩压力、地下水压力 保证围岩稳定、行车安全 降低通风阻力 提高照明质量 改善驾驶员行车心理10隧道通风的目的：稀释隧道内的有害气体 稀释隧道内的粉尘 保持隧道内的氧气含量 降低隧道内的湿度11隧道照明的作用：黑洞效应与白洞效应，从洞外进入洞内，视觉会一下子变得很黑，长隧道看到黑洞，短隧道看到黑框，从洞内接近洞口处，外部亮度极高，出口看上去是个白洞；驾驶员视觉适用滞后现象（不太暗；烟雾导致能见度下降问题；眩光问题12隧道工程防排水的特点与难点: 隧道工程整体处于地下水环境中，防水难度大；隧道施工环境恶劣，难以做到精细化施工；隧道隐蔽工程多，检测和维修都非常困难；防排水系统设计存在缺陷。13我国隧道工程的治水原则是？治水措施主要有哪些？“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的治水原则。 防：采用防水混凝土使衬砌本身达到一定的抗渗强度，采用止水带封闭衬砌变形缝，设置防水层等。排：采用弹塑软式透水管、打孔波纹管等暗管在衬砌与围岩之间组成纵横交错的排水管网，然后将水经由暗管引入隧道内，再从洞内水沟排走。截：在洞口边、仰坡开挖线5m以外，设置排水沟，并加以铺砌，将地表水拦截在边、仰坡范围之外；或对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。堵：普遍采用的方法是压浆，还可以采用压浆分段堵水，使地下水集中在一处或几处后再引入隧道内排出。14隧道常用防排水工程措施：地表截、排水沟；洞内外围岩注浆堵水；初期支护半圆排水管（形排水管）排水；环向排水盲管排水；拱脚纵向排水管排水；横向排水管导水；边沟或中央排水管排水；土工布+防水板防水；防水混凝土衬砌堵水；衬砌施工缝止水条（带）堵水；15围岩对隧道设计施工的影响：隧道开挖难易程度; 隧道开挖后的稳定程度；隧道支护结构承受荷载的大小。 16为什么要分级：隧道工程所赋存的地质环境千差万别，它给隧道工程所带来的问题也是各式各样的，人们不可能对每一种特定情况都有现成的经验和行之有效的处理方法，围岩分级的目的， 作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益； 确定结构上的荷载（松散荷载）；给出衬砌结构的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准基础等；17围岩的分级方法：以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级法（a.以岩石强度为基础的分级法，b.以岩石物性指标为基础的分级法）以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法，与地质勘探手段相联系的分级方法，组合多种因素的分级方法。具体方法：土石分类法，岩石坚固性系数(f值)分级法普氏法，泰沙基法，我国交通隧道围岩分级法，弹性波速分级法，岩体质量分级法，岩石质量指标18铁路隧道围岩分级理论基础：以围岩的稳定性判断为基础。属于“以岩体构造和岩性特征为代表”的分级方法。主要考虑4种因素：岩石坚硬程度，围岩完整状态（结构面发育程度，地质构造影响程度），地下水，围岩初始地应力。基本分级+围岩弹性纵波速度=铁路隧道围岩分级表19隧道工程的受力特点：荷载的模糊性，初始地应力复杂 ，扰动范围、程度，受工法、时间影响 ，存在围岩弹性抗力 ，结构的模糊性，围岩也是承载结构 ，围岩范围不明确 ，围岩承载能力不明确，参数的模糊性，非均质，非连续，各向异性。隧道结构分析的基本流程，围岩等级的确定，支护衬砌结构参数的确定，围岩和结构力学参数的确定，围岩和结构的应力应变分布，围岩和结构的分析、评价，调整或修正20两种结构方法的特点区别：荷载结构模型：以支护结构作为承载主体和计算分析对象； 围岩对支护结构的作用体现为两点：围岩压力；围岩弹性抗力。围岩自身承载力间接考虑。采用结构力学方法计算。适用于：过分松弛、坍塌围岩。受力变形特征：围岩对衬砌变形起双重作用：围岩产生主动压力使衬砌变形，又产生被动压力阻止衬砌变形。这种效应的前提条件是围岩与衬砌必须全面地紧密地接触。 地层结构模型 ：支护结构与围岩视为一体，同为承载结构和计算分析对象，且以围岩作为承载主体；支护结构约束围岩的变形；采用岩体力学方法和数值计算； 围岩体现为形变压力。适用于：围岩具有自稳和承载能力。基本原理：隧道开挖所引起的应力重分布由围岩和支护结构体系共同承担，从而达到新的应力平衡；由于支护结构阻止围岩变形，必然要受到围岩给予的作用力而发生变形，这种作用力和围岩的松动压力极不相同，它是在支护结构与围岩共同变形过程中对支护施加的压力，称为“形变压力”。 形变压力的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）。 21有限单元法的基本流程：问题的界定与简化，离散化，单元插值，单元分析，建立平衡方程，系统（整体）分析，建立结构平衡方程，求解系统（整体）方程，计算单元应力，其它物理量的计算与分析，工程问题分析与评价 22各种隧道施工方法及适用条件：明挖法：将隧道上覆岩土体、围岩全部开挖，敞开浇筑隧道结构后重新回填形成暗埋隧道结构的施工方法。施工条件好，质量容易保证。适用于埋深浅，地面周边无道路和建筑物的情况。周边有建筑物时，应采取较强维护结构。盖挖法：将隧址地表浅层开挖后迅速施工临时或永久盖板，在盖板的覆盖和保护下开挖岩土体，最终建成隧道的施工方法。特点及适用条件：影响地表的时间短，施工条件较好，质量较容易保证。适用于城市内埋深浅，地面条件复杂，有道路、广场等不宜长期阻断、占用的情况。沉埋法：在河底或海底浅埋隧道中，先在干坞内预支隧道管段，浮运至隧址区，将管段沉入到预处理好的水下地基中进行拼装、固定和覆盖的施工方法。特点及适用条件：可使水下隧道埋深很浅，管段质量容易保障，工艺要求很高。适用于埋深很浅、流速不大的海底或河底隧道。盾构法：采用盾构机进行隧道施工的一种方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、设备昂贵。适用于软土、土质、软岩地区的规模较大的工程。隧道掘进机法：采用隧道掘进机进行隧道施工的方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、设备昂贵。适用于中硬岩中的规模较大的工程。隧道掘进机法：采用顶推设备将预制管段向前推进的隧道施工方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制。适用于软土中的中小断面的隧道。23两种隧道设计施工的基本理论：松弛荷载理论，稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承。 传统矿山法：以松弛荷载理论为基础，隧道开挖后立即用木、型钢等进行刚性支撑，开挖一定长度后，撤换临时支撑，立模一次性浇筑整体式衬砌的施工方法。岩承理论（20世纪50年代） 围岩稳定是因为岩体自身有一定的承载自稳能力；不稳定的围岩丧失稳定有一个过程，如果在这个过程中给围岩提供必要的支护，则围岩仍然能够进入稳定状态。新奥法：以“岩承理论”为基础，以柔性支护（主要为锚喷支护）为主要手段，通过监控量测和优化设计，使围岩和支护结构发生适度可控的变形，既保护围岩的自稳能力，又充分发挥围岩承载能力的一种隧道修建方法。 24监控量测的意义: 对于保证施工安全具有重要意义:对降低工程造价有重要意义,对实现新奥法理念有重要意义,对隧道运营养护具有重要意义,对于特殊工程设计和施工有重要指导意义,对其它工程具有借鉴参考意义 26提出“零开挖”进洞的依据:减少围岩扰动，保护围岩自稳能力；保护生态环境和景观，建设和谐公路；贯彻“早进晚出”的隧道建设思想；减少工程量，缩短工期，降低造价。27“零开挖”进洞的技术手段:科学分析，灵活处理；加强超前支护；严控施工过程；加强施工监控和反馈分析；28公路隧道工程的特点:断面大,形状扁平,运营环境要求高公路隧道施工的特点:地质信息不充分;作业环境差;工序复杂;隐蔽工程多，维修困难，质量要求高29公路隧道常见问题:围岩与支护结构大变。塌方;内轮廓不满足要求；结构强度不满足要求；结构裂损；渗漏水30高质量开挖的重要性：有利于保证围岩稳定；有利于保证工程质量；有利于降低工程造价。高质量开挖的特征：开挖轮廓符合设计要求，超挖小，无欠挖；爆破强度低，对围岩的扰动强度小；开挖次数少，对围岩的扰动次数少；爆破下来的岩体块度适中，便于装渣运输31喷射混凝土施工技术及质量控制要点：超挖回填不规范（空洞、块石、石棉瓦），厚度不足（凹凸起伏），回弹料重复使用导致强度不足，平整度不满足要求，影响防排水工程 32锚杆作用机理:悬吊固定岩块的作用；组合梁的作用；内压加固作用；直接抗剪的作用；注浆加固的作用33钢支撑质量控制要点:基底（必须清除松散岩土体，支撑在未扰动岩土体上；基底承载力不足时，采取各种措施进行处治或补强，如扩大拱脚、增大纵向连接、增设锁脚钢管等。）连接（材料：连接板+高强螺栓。位置：选择应力小的位置。外形：顺畅）纵向间距。竖向垂直度。材料符合设计要求。34衬砌的作用：承受围岩压力、地下水压力；保证围岩稳定、行车安全；降低通风阻力；提高照明质量；改善驾驶员行车心理35公路隧道衬砌拱顶空洞问题：产生原因：重力作用、混凝土收缩、流动性不足；泵送压力不足、防水层过紧。预防措施：保证流动性、保证泵送压力； 合适的泵送角度、预留注浆管；合适的防水层松铺系数36膨胀性围岩对隧道的危害及措施：围岩开裂：吸水或卸荷可导致膨胀开裂；失水干缩也可导致崩解、开裂。隧道下沉：（承载力低）围岩大变形（挤出、收敛、底鼓或坍塌）结构大变形（裂损或大幅下沉、收敛）放：开挖小断面释放高应力； 增大预留变形量，允许发生较大变形。抗：强支护手段（永久的或临时的）37黄土隧道施工要点：短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测” ；宜采用短、超短台阶法、环形开挖留核心法。；做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。38岩溶对隧道的危害 ：涌水突泥 ；塌方 ；难以跨越 ；结构不安全 “引、堵、越、绕” 引:遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵管或小桥等设施渲泄水流，或开凿泄水洞将水排出洞外 ；堵:对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部将将水排出洞外；越:设计相应结构，跨越溶洞。结构应视溶洞规模及溶洞与隧道的相对关系而确定；绕 ：可采用迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方的施工，以节省时间，加快施工进度，同时处理溶洞。39辅助坑道的作用:增加作业面，以加快施工速度，缩短工期； 改善施工条件、减少施工干扰；有利于合理布置施工中的管路、线路。40隧道工程施工特点：1.施工全过程受制于地质条件2.大型隐避工程3.施工环境差4.多处偏远山区5.工作面很少6.施工不受气候影响41隧道衬砌有哪些类型？各自的适用条件是什么？1）整体式混凝土衬砌：是指就地灌注混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。其工艺流程为，先立模，再灌注，然后养生、最后拆模。模筑衬砌的特点是：对地层条件的适应性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌台车等。 整体式混凝土衬砌又分为整体式混凝土直墙式和曲墙式衬砌两种形式。整