《隧道工程》作业任务完全版

1、思考题1.什么是隧道?绪论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?5.6.你认为隧道工程需要解决的难题有哪些?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。第二章思考题隧道工程地质调查与勘测的内容有哪些?施工地质超前预报的内容有哪些?简述岩石与岩体的区别。岩体的工程性质有哪些?围岩的定义，围岩分级的目的?围岩分级的基本因素有哪些?影响围岩稳定性的主要因素有哪些?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？它们在位置的选择上采取什么原则?地质条件对隧道位置选

2、择有哪些影响?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?什么是隧道净空?铁路隧道的横断面是根据什么设计的?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的理简述曲线铁路隧道加宽的原因和方法。由是什么?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+15、DK23+20、DK23+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。

3、表1桩号外侧宽/m内侧宽/mDK23+2.532.7715DK23+2.542.7620DK23+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。线路中线和隧道试计算隧道加宽值 W，中线偏移值 d,并绘图说明隧道断面的变化位置、中线的关系。1. 解:E 9.5cm 15cm， d(Wi W2)/2 12.5cm，曲线加宽 W3Wi W240 cm则：内侧加宽W1 =32.5cm

4、，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:外侧：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：E 0.76 0.7610.94cm 15cmR1000内侧加宽值为： W140502.7E 里0502.7 10.9433.6cmR1000外侧加宽值为:44004400VV 2 R 10004.4cm总

5、加宽值为:W3 Wi W2 33.64.438.0cm中线偏移值为:d (Wi W2)/2(33.64.4)214.6cm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:直銭斷両（浅和曲盪中点加隧道面娈化平面示意a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、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

6、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/m 3,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. 川级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重丫= 22KN/m 3，计算内摩擦角$= 32,隧道宽6m，高8m。试按浅埋隧道确定围岩压力。

7、20KN/m 3隧道宽6m ,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 试计算该隧道围岩压力。4.沙性土质隧道，埋深 h=4m，围岩容重丫= 2KN/m 3,内摩擦角$= 28,高8m，试确定围岩压力。5.某隧道内空净宽6.4m，净高8m ,级围岩。已知：围岩容重丫= 20KN/m3，围岩似摩擦角0 = 53，摩擦角0= 30，试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。6直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m,围岩岩石容重Y= 23KN/m 3，内摩檫角0=36,岩石抗压强度 Rb =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

8、。7. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深5m，围岩容重丫 = 24KN/m 3,0= 36,岩体抗压强度Rb=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/m 3,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:10.1(12 5)1.70.45 24 10.45 8 251.7153K paHq(2 2.5)hq(2 2.5) 6.12(12.24 15.3)m8m属于浅埋隧道。2.川级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m,围岩容重丫= 22KN/m 3,计算内摩擦角0= 32

9、0,隧道宽6m，高8m，试确定隧道围岩压力。解:0.1(65)1.10.452310.454 221.143.56 Kpahq43.56222.0mHq(22.5)hq(2 2.5)2(4 5) m 26m属于深埋隧道。q 0.45 2310.45 422 1.143.56 Kpae 0.15q =6.5 Kpa20KN/m 33.某隧道埋深为30m ,围岩为V级，净宽为12m ,净高为10m ,围岩天然容重试计算该隧道围岩压力。解:1 0.1(125)1.7hqHq0.45 25 1q 244.820(2 2.5)hq0.45 16 20 1.7244.8K pa12.24m(2 2.5)1

10、2.24(24.5 30.6)m属于深埋隧道。q 0.45 2510.45 16 20 1.7244.8 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/m 3,内摩擦角$= 28,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:Pv 上6tan288tan(450 孕=812K Pa水平压力:2e1812 tan (45型)=294KPa2280e (81220 8)ta n2(45 旦)=351 KPa23，围岩似摩5.某隧道内空净宽 6

11、.4m，净高8m ,W级围岩。已知：围岩容重丫= 20KN/m擦角0 = 530，摩擦角0 = 300，试求埋深为3m、7m、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（小数点后四舍五入）:10.1(6.45)1.14hqHq埋深埋深e1e24 10.45 2q 82.08200.45 8 20 1.1482.08 KPa4.104m(22.5)hq(22.5)3m时，属于浅埋。7m时，属于浅埋。tantanh(1q=ta n4.104(8.208 10.26)m1h=60KPa , e= (q Ht)tan2(450 )=15.67KPa ；2

12、2f 2tan 0 J(tan 0 1)tan 0 =3.5378 tan 0 tantantan=0.14141 tan (tan 0 tan tan 0 tanh tan )=143.67 KPaB=19.8K Pa=42.42 KPa埋深15m 时，属于深埋。q hq=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Y= 23KN/m 3，内摩擦角$=36,岩石抗压强度 Rb =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:Ba12Htta n(4508

13、ta n(450 专)7.08m确定自然平衡拱的宽度:bia1tan9.74m隧道的垂直压力为:2 ab1223 39.741344.12 KPa水平侧压力为：e(2b1 h)ta n2(4502)=82.2 KPa(2 )普氏理论计算:确定自然平衡拱的跨度:B1Bt 2Ht tan(450-)6 2 8tan(450 芋)14.16m平衡拱高度为：hbfkb14.16/28/108.85m隧道的垂直压力为:h 23 8.85203.55 Kpa水平压力e12 0203.55tan (45筲=52.94 Kpa2e2360(203.55 23 8)tan2(450 詈)=100.8 Kpa7.

14、 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深50m，围岩容重丫 = 24KN/m 3,= 36,岩体抗压强度Rb=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=1.2Ba1 3 Httan(450 -) 3 8tan(450 寸)7.08mai压力拱高h为h-=5加隧道顶部垂直压力 q h =24 X5.9=141.6 Kpaeie2141.6 ta n2（450 手）=36.76 Kpa（141.6 24 8）tan2（45 茅）=86.6 Kpa1.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。第5章作业33.4

15、.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?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150 MP a/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Kd=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。N 型 1450KN/m2 ,h 0.66M 6 43.5*9.67mm150 103maxh20.62725KN /maxk725 O 4.8

16、3mm 150 103墙底中心下沉量2 =9.67+4.83=14.5mm墙底转角2h/2般 16.110 3rad5.解：求墙底中心水平位移:在轴力N作用下:墙底中心应力 中287574 KN /m20.5由温氏假定： 中574 31.64mm350 103则：墙底中心水平位移=1.64 cos 6000.82mm墙底中心垂直位移=1.64sin 601.42mm在弯矩M作用下:墙底边缘应力边6M6 150.522360KN /m2由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移3603501031.03mm墙底截面转角边h/21.03 100.5/24.12103rad第六章作业31.隧道施工方法的种类

17、和选择依据。2.采用台阶法施工时，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

18、七章作业1.某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?a）,测得并说明加强初3.已知一座深埋圆形隧道，开挖直径m10m，拱顶以上岩层覆盖厚度 495m，围岩容重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（图各测力计的压力一一时间关系曲线，如图b。试据此分析该断面的压力特征, 期支护时应采取的措施。丫=20KN/m 3,弹性模量E=1O4MPa，粘结力C=1.5MPa，围岩内摩擦角0= 30,侧压力系数入=1 ,泊松比卩=0.2。试问： 开挖后不支护状态下，围岩是否出现塑性区?如果出现，问塑性区半径是多少?4.假定支护阻力Pi=8.5MPa，问洞室周边位移是多少?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 二20+1弘“ + 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6天后的隧道稳定性。值为64mm。试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖5.某铁路隧道，位移时态曲线方程为U 12 6.321 n(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?3.54m为宜。