《隧道工程》作业完整

1、绪论思考题1 .什么是隧道？2 .隧道的种类有哪些？3 .隧道设计包括的内容有哪些 ？4 .和地面结构相比，隧道工程有哪些特点？5 .试从隧道的广泛用途上论述学习、研究与发展隧道技术的重要意义。6 .你认为隧道工程需要解决的难题有哪些？第二章思考题1、隧道工程地质调查与勘测的内容有哪些？2、施工地质超前预报的内容有哪些？3、简述岩石与岩体的区别。4、岩体的工程性质有哪些？5、围岩的定义，围岩分级的目的？6、围岩分级的基本因素有哪些？7、影响围岩稳定性的主要因素有哪些？8、简述我国铁路隧道设计规范的围岩分级方法。第三章思考题：1、影响隧道位置选择的因素有哪些？2、越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们

2、在位置的选择上采取什么原则？3、地质条件对隧道位置选择有哪些影响？4、隧道洞口位置的选择遵循哪些原则？确定洞口位置考虑哪些因素？5、 什么是隧道净空？6、铁路隧道的横断面是根据什么设计的？7、简述曲线铁路隧道加宽的原因和方法。8、曲线铁路隧道和直线隧道衔接的方法是什么？向直线方向延长13m和22m的理由是什么？9、公路隧道建筑限界包含哪些内容？10、隧道衬砌断面设计的原则是什么？计算题1、某隧道位于半径 R=800m的圆曲线上，通过三级围岩地段，设计为直墙式衬砌，曲线加宽40cm,中线偏移值d=12.5cm,外轨超高值 E=9.5cm,隧道竣工后，测得 DK23+1S DK23+20DK23+

3、25各起拱线处内外侧宽值如表1所示，试按隧限一2A计算各点侵限情况。表1桩号外侧宽/m内侧宽/mDK23+152.532.77DK23+202.542.76DK23+252.5452.752、某单线铁路隧道位于圆曲线半径R=1000m缓和曲线长 Lc=100m的曲线上，曲线全长L=309.44m,隧道进口桩号 DK27+844,出口 DK28+344, ZH点桩号 DK27+958,设计最高行车 速度为120km/h。试计算隧道加宽值 WW中线偏移值d,并绘图说明隧道断面的变化位置、线路中线和隧道中 线的关系。1 .解：E 9.5cm 15cm, d(W1 W2)/2 12.5cm,曲线加宽

4、W3 W1 W2 40cm则：内侧加宽 W1=32.5cm,外侧加宽 W2=7.5cm。由“隧限一2A”的图3-4-2 (教材)所示：隧道起拱线处曲线半径为2.44m。则对该隧道，不侵限的条件为：夕卜侧：2.44+7.5/100=2.515m ;内侧：2.44+32.5/100=2.765m因此：DK23+15 DK23+20 DK23+25外侧都不侵限；DK23+15内侧不侵限，DK23+20 DK23+25内侧侵限。2 .解:外轨超高值为:V20.76 20.76 0- 10.94cm 15cm1000内侧加宽值为:外侧加宽值为:W24050R4400R2.7E44001000总加宽值为:

5、W3W1W231233.640502.7 10.94 33.6cm10004.4cm4.4 38.0cm中线偏移值为：d (W1 W2)/2 (33.6 4.4)2 14.6cm则分段里程:d总与d偏断面：ZH点DK27+948- + 993d总/2 与 d偏 /2 断面：DK27+993出口 DK28+344示意图如下:直线断面 和曲限中百加周曲建加宽断面，加宽用二百面加宽阚2一-二随道I#而变化平面示意图第四章习题：1 、隧道衬砌的类型及适用条件？2、洞门有何作用，有哪些洞门形式，适用于什么地质条件？3、什么是明洞？试述明洞的结构类型、受力特点和适用条件？4、如何做好隧道的防水与排水？5、

6、避车洞布置的原则是什么？其底面标高是如何确定的？6、高速铁路隧道出口设置缓冲结构的原因是什么？有哪些相应的工程措施？7、某单线曲线隧道，设计行车速度160km/h ，位于 II 级围岩内，采用直墙式衬砌，衬砌厚度为40cm,加宽值 W=30cm中线偏距d=10cm,线路上部建筑为次重型，试查表确定 其主要尺寸，并绘制衬砌施工断面图。7. 见教材图 4-1-4 ，设计参数见表4-1-1第五章 作业 11 .某公路隧道进口 30米处围岩是IV级，容重25kN/m3,开挖断面宽度12米，净高为8m 隧道上覆岩体厚度8 米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？2 .m级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m

7、,围岩容重T = 22KN/m3,计算内摩擦角 3=32°,隧道宽6m,高8s试按浅埋隧道确定围岩压力。3 .某隧道埋深为30m,围岩为V级，净宽为12m,净高为10m,围岩天然容重 20KN/R3,试计算该隧道围岩压力。4 .沙性土质隧道，埋深 h=40m,围岩容重丫 = 20KN/n3,内摩擦角3 = 280,隧道宽6m,高 8m,试确定围岩压力。5 .某隧道内空净宽 6.4m,净高8m, IV级围岩。已知：围岩容重丫 = 20KN/R3,围岩似摩擦角。=530,摩擦角。=300,试求埋深为3nl 7nl 15m处的围岩压力。36 .一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m,围

8、岩岩石容重 丫 =23KN/m,内摩榛角 。= 360,岩石抗压强度 R=8Mpq隧道宽6m,高8m,使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压 力。7 . 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50nl围岩容重丫= 24KN/R3, ()= 360,岩体抗压强度R=12Mpa隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。答案：1 .某公路隧道进口 30米处围岩是IV级，容重25kN/m3,开挖断面宽度12米，净高为8m，隧道上覆岩体厚度8 米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？解： 1 0.1(12 5) 1.7q 0.45 24 10.45 8 25 1.7 153Kpahq1536.12mHo (2 2.

9、5)h0(2 2.5 6.12 (12.24 15.3) m>8mq q属于浅埋隧道。2 .m级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m,围岩容重丫 = 22KN/m3,计算内摩擦角()=320,隧道宽6nl高8m,试确定隧道围岩压力。解： 1 0.1(6 5) 1.13 1q 0.45 20.45 4 22 1.1 43.56 Kpahq43.56222.0mHa(2 2.5)ha(2 2.5) 2 (4 5) m <26mq q属于深埋隧道。 _ 3 1_ _q 0.45 20.45 4 22 1.1 43.56 Kpae 0.15q =6.5 Kpa3 .某隧道埋深为30m,围岩为V

10、级，净宽为12m,净高为10m,围岩天然容重 20KN/m3,试计算该隧道围岩压力。解： 1 0.1(12 5) 1.7一 _ 51一 _一_ 一q 0.4520.4516 201.7244.8Kpahq244.82012.24mHa (2 2.5)ha(2 2.5) 12.24 (24.5 30.6) mq q属于深埋隧道。 一 _ _ 5 1 _一q 0.45 20.45 16 20 1.7 244.8 Kpae (0.3 0.5) q (0.3 0.5) 244.8=73.44122.4 Kpa4 .沙性土质隧道，埋深 h=40m,围岩容重丫 = 20KN/m3,内摩擦角4 = 28&#

11、176;,隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解：此时令侧压力系数1,上覆土体产生围岩压力，则隧道顶部垂直压力:c40 cPv0 6tan2808tan(450 280) =812KPa水平压力:一一 2， 一e1812 tan (45280-)=294KPae (812 20一、 2， 一8) tan (45280一)=351 KPa5.某隧道内空净宽角。=53°,摩擦角6.4m,净高8m, IV级围岩。已知：围岩容重 丫 = 20KN/m3,围岩似摩擦0 = 300,试求埋深为3nl 7nl 15m处的围岩压力。解:求自然拱高度;判断深浅埋分界；分别按浅或深埋隧道求围岩压力。结果

12、（小数点后四舍五入广1 0.1(6.45) 1.144 10.45 2410.45 8 201.14 82.08 KPahqq 82.08204.104m(22.5)hq(22.5) 4.104(8.208 10.26) m埋深3m时，属于浅埋。q=h =60KPa,1 一一. 2 ,00、e= (q - Ht)tan (45)=15.67KPa；22埋深7m时，属于浅埋。tantan 0,2，、，(tan 0 1)tan0YF=3.5378tan 0 tantantan 0tan1 tan (tan 0 tan tan 0 tan=0.1414h(1h tan 、)=143.67 KPaBe

13、1h =19.8KPae2H =42.42 KPa埋深 15m时，属于深埋。qhq=82.1KPa, e=(12.3 24.6)KPa6.一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m,围岩岩石容重 丫 =23KN/n3,内摩擦角 。= 36°,岩石抗压强度 R=8Mpa,隧道宽6m,高8m,使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力。解：(1)泰沙基理论计算： 确定自然平衡拱的半跨:ai7.°8mB H t tan(45° ) 3 8tan(45° ) 222确定自然平衡拱的宽度:bitan9.74m隧道的垂直压力为： p 2 abi 2 23 3 9.74 1

14、344.12 KPa12°水平侧压力为：e (2b1 h)tan (45 )=82.2 KPa 22(2)普氏理论计算：确定自然平衡拱的跨度：B1Bt 2Ht tan(45°6 2 8tan(45° ) 14.16m平衡拱高度为：h 14.16/2 8.85m fkb8/1°隧道的垂直压力为：q h 23 8.85 203.55 Kpa水平压力e12°3.55tan2(45° 竺-)=52.94 Kpa22 。36，e2 (203.55 23 8) tan (45) =100.8 Kpa27. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50

15、nl围岩容重丫 =24KN/m3,。= 360,岩体抗压强度R=12Mpa，隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解：岩石坚固性系数fkb=12/10=1.2 ,B .,_0、,_00、 aH t tan(45 ) 3 8tan(45) 7.08m222压力拱tWj h为h =5.9m1.2隧道顶部垂直压力 q h =24 X 5.9=141.6 Kpaei_20141.6 tan (45360)=36.76 Kpa2(141.6 24 8)tan2(45 36r)=86.6 Kpa2第5章作业31 .隧道结构的受力特点？隧道结构体系的概念？2 .试绘出半衬砌拱圈的弯矩图和轴力图的大致形状。3

16、.什么是围岩弹性抗力？计算模型中有哪几种处理方式？温氏假定与它有什么关系？4 .已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN弯矩M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m,围岩抗力系数为150MPa/m）试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。5 . 一对称等厚平拱，衬砌厚度为50 cm,已知内力如下图示，墙底抗力系数&=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角（注：图中1、2、3为截面编号）。4.解：运用温氏假定解之。7800.621450 KN /m ,1450150 1039.67mm6M 6 43.5h20.62725KN/m2, 2max725 34.

17、83mm150 103墙底中心下沉量12 =9.67+4.83=14.5mm墙底转角2h/2篇 16.1 103rad5.解：求墙底中心水平位移:在轴力N作用墙底中心应力,574KN/m2由温氏假定:上二1.64mm 350 103则：墙底中心水平位移=1.64 cos600 0.82mm墙底中心垂直位移=1.64sin 6001.42mm在弯矩M作用下:墙底边缘应力边6M6 150.52360KN /m2由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移360 31.03mm350 10墙底截面转角辿h/21.03 100.5/24.12103rad第八早作业1 .隧道施工方法的种类和选择依据。2 .采用台

18、阶法施工时，影响台阶长度的主要因素是什么？环形开挖留核心土法是如何稳定开挖工作面的?3 .比较新奥法和隧道围岩变形控制分析工法。4 .某隧道位于软弱破碎地层中，采用长台阶法施工。施工过程中发现洞室周边位移加速度等于零，因而断定围岩变形已经稳定。指出错误，并改正之。5 .新奥法施工时，隧道开挖后，为了调动围岩的承载能力，不宜立即喷射混凝土，而应经 量测后，再施喷。为了隧道的稳定，复合式衬砌应在锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝 土衬砌。指出错误，并改正之。4 .应该是：改为短台阶法；并未稳定。5 .应该是：立即喷射混凝土；经监控量测，围岩基本稳定后，再修筑内层模筑混凝土 衬砌。第七章作业1 .某

19、隧道在开挖过程中用多点位移计 对拱顶围岩内部位移进行了量测，不同时 刻各点的位移值不同，结果绘于右图。试 据此图判断拱顶围岩的松动范围；如用锚 杆加固，其长度如何确定？2.某隧道在钢支撑架设时，在同一架钢支撑上安装了三支液压测力计（图a）,测得各测力计的压力一一时间关系曲线，如图bo试据此分析该断面的压力特征，并说明加强初期支护时应采取的措施。3.已知一座深埋圆形隧道，开挖直径10m,拱顶以上岩层覆盖厚度 495m,围岩容重丫= 20KN/m3,弹性模量E=104MPa粘结力C=1.5MPa,围岩内摩擦角。=300,侧压力系数 入=1, 泊松比 科=0.2。试问： 开挖后不支护状态下，围岩是否

20、出现塑性区? 如果出现，问塑性区半径是多少？假定支护阻力R=8.5MPa,问洞室周边位移是多少?4 .某公路隧道，对量测数据进行回归分析后，知位移时态曲线方程为E = 20 + 133Q + 1。已知隧道极限相对位移值为144mm开挖6天后洞周实测相对位移值为64mm试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖6天后的隧道稳定性。5 .某铁路隧道，位移时态曲线方程为 u 12 6.32ln(1 t)。若以位移速度小于 0.2mm/日为隧道稳定的判断准则，试从位移速度和位移加速度这两方面判断隧道能否稳定？需要多长时间才能稳定？是否需要采取加强措施？1 .解：由图可见，在距岩面 3m处，位移随时间变化不大，围岩的松动范围应该在该处附近。如用锚杆加固，锚杆长度应该超过围岩松动范围，锚杆长度应采用3.54m为宜