隧道施工技术平时作业题

1、湖北三峡职业技术学院?交通学院 隧道施工技术课程习题集 任务一了解隧道常识 解释名词 1、隧道建筑在地下的通道建筑物。工程中还常将未加护的毛洞称为坑道。 2、围护指坑道周围一定范围内对坑道稳定有影响的那部分岩体。或表述为坑道周围一定范围内受隧道工程施工和使用中车辆荷载影响的那部分岩体。 3、支护为维护围岩稳定而施作的人工结构。 4、隧道工程理论是人们对隧道及地下洞室工程问题的基本认识即概念、力学模型的模拟建立、工程措施的选择原则以及工艺流程的设计思想的总和或核心表述。它体现人们对工程问题的基本认识和解决工程问题的基本策略。 5、隧道工程设计是出于开拓并持续安全应用地下通道空间的目的勘察地形、地

2、质、地物等环境条件确定隧道位置并根据隧道围岩自稳能力的强弱选择确定为保持隧道稳定所需提供帮助的多少即需要的加固范围以及选择确定支护的材料种类、结构形式、力学性能、参与时机、施作方法、监测方法、质量标准等支护技术参数并评估支护的有效性和经济性的一系列工程规划活动。 6、隧道工程施工是指按照规定的使用目的、规定的设计要求、规定的技术标准使用适当的人员、资金、机械、材料运用适当的施工方法、施工技术和施工管理在指定的地层中修建隧道及地下洞室建筑物的建筑活动。 7、隧道施工方法隧道施工方法是开挖和支护等工序的组合。 8、隧道施工技术是指在各种建筑环境条件下隧道施工过程中所需的各项技术手段和措施。 9、隧

3、道施工管理是以履行施工合同为目的建立和运行隧道施工管理体系并在运行的过程中加以改进的过程方法。即对施工过程的计划、实施、检查、改进PDCA的程序和方法。 简要回答 1、隧道结构是有哪几部分组成的 隧道结构是由围岩、支护、洞口、附属设施四部分组成的 2、隧道的种类、规模和工程特点 种类 行业习惯上常按隧道的作用将其划分为交通隧道、输水隧道、市政隧道、矿山隧道四类。专业上按隧道所处的地质条件来分可以分为土质隧道和石质隧道按埋置的深度来分可- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 -功能性构造部分避车洞、下锚段、人行横洞铁路紧急停车带、人车行横通道公路排水沟槽系统电缆管槽系统通风巷道系统附属设施明暗交界处的结构部分洞口人工结构部分也是辅助部分可以选择后期支护又称为内层衬砌初期支护又称为外层衬托支护天然结构部分也是主体部位不可替代围岩隧道结构组成以分为浅埋隧道的深埋隧道按隧道所在的位置来分可以分为山岭隧道、水下隧道、水底隧道和地铁隧道等。 规模 一般可从长度和断面两个方面来加以区分 1我国公路铁路隧道的长度等级划分为 长度在500m及以下为短隧道 长度在500m以上至1000m为中长隧道铁路隧道500m-3000m 长度在1000m以上至3000m为长隧道铁路隧道300

5、0m-10000m 长度在3000m以上为特长隧道铁路隧道10000m以上 2我国铁路隧道的开挖断面等级划分为 断面积在10及以下为小断面 断面积在10以上至50为中等断面 断面积在50以上至100为大断面 断面积在100以上为特大断面。 特点 1隧道工程主体结构埋设于地面以下因此隧道周围区域的工程地质和水文地质条件对隧道施工是否能够顺利进行起着重要的、甚至决定性的作用。地质条件不同则施工方案会有较大的差异。 2隧道是一个狭长的建筑物作业面受限施工速度比较慢。往往使一些长大隧道的工期也比较长成为新建线路上控制工程。 3与桥梁和线路工程相比隧道施工受昼夜更替、季节变换、气候变化等自然条件的影响较

6、小因此一般均可以常年全天候稳定地安排施工但在浅埋区段受地下水影响明显时应注意规避。 4地下工程的施工环境较差在施工过程中还可能进一步恶化。 5隧道是一种埋设于地下的大型隐蔽工程建成困难建好困囊一旦建成要更改就更困难。 6隧道大多穿越崇山峻岭工地一般都位于偏僻的深山峡谷之中往往远离已有交通线运输不便物资供应困难。 3、现代隧道施工技术的几个基本概念 1隧道工程设计 隧道工程设计是出于开拓并持续安全应用地下通道空间的目的勘察地形、地质、地物等环境条件确定隧道位置并根据隧道围岩自稳能力的强弱选择确定为保持隧道稳定所需提供帮助的多少即需要的加固范围以及选择确定支护的材料种类、结构形式、力学性能、参与时

7、机、施作方法、监测方法、质量标准等支护技术参数并评估支护的有效性和经济性的一系列工程规划活动。 2隧道工程施工 隧道工程施工是指按照规划的使用目的、规划的设计要求、规定的技术标准使用适当的人员、资金、机械、材料运用适当的施工方法、施工技术和施工管理在指定的地层中修建隧道及地下洞室建筑物的建筑活动。 3隧道施工方法 隧道施工方法是开挖和支护等工序的组合。隧道工程常用的施工方法有新奥法NATM、明挖法、盖挖法、盾构法Shield、掘进机法、沉埋法。 4隧道施工技术 隧道施工技术是指在各种建筑环境条件下隧道施工过程中所需的各项技术手段和措施。 5隧道施工管理 隧道施工管理是以履行施工合同为目的建立和

8、运行隧道施工管理体系并在运行的过程中加以改进的过程方法。即对施工过程的计划、实施、检查、改进PDCA的程序和方法。 6隧道工程理论 隧道工程理论是人们对隧道及地下洞室工程问题的基本认识即概念、力学模型的模拟建立、工程措施的选择原则以及工程流程的设计思想的总和或核心表达。它体现人们对工程问题的基本认识和解决工程问题的基本策略。 4、隧道及地下工程的两大理论体系其核心内容是如何表述的有何区别 “松弛荷载理论”的核心内容是稳定地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撑。这样作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。 “围岩承载理论”的核心

9、内容是围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的如果在这个过程中提供必要的帮助或限制则围岩仍然能够进入稳定状态。 两种理论的根本区别是在开挖坑道后或预计围岩稳定能力不足时传统的松弛荷载理论由于当时的技术、材料的限制和对围岩认识的不透主要着力研究如何对围岩施加外部的支撑包括临时性的钢木构件和永久性的混凝土初衬即更注意结果和对结果的处理。亦即将围岩视为荷载的来源继而被动接受了开挖坑道后围岩的任何变化结果并采取直观简单的方法和结构来承受围岩压力以期维持围岩的稳定。而现代“围岩承载理论”则是由于新技术、新材料的成功应用和对围岩认识的加深主要着力研究如何对围岩施加内部的加固即更

10、注重过程和对过程的控制。亦即将围岩视为隧道的结构主体和承载主体继而主动控制开挖坑道后围岩的变化过程并采取积极有效地方法和措施以加固围岩以期充分利用围岩固有的自稳能力。 5、现代隧道施工技术的发展方向表现在哪些方面 1加强对施工中隧道地质勘探和预报技术研究 加强对施工中隧道地质勘探和预报技术的研究和应用避免发生突水、突泥、坍方等重大、特大工程事故在今后隧道施工中将更为重要和突出。 2加强对围岩动态量测技术及预报分析技术研究 隧道施工阶段在凭经验不能准确有效地判断围岩稳定程度及其发展趋势时量测就是对围岩稳定程度和发展趋势进行准确判断的有效手段更是预报围岩动态和指导施工、保障安全的可靠依据。 3加强

11、对隧道施工机械化与成本关系的研究 在我国人力资源丰富的条件下机械化达到什么程度才是技术、经济、工期、投资、社会等各方面都可以接受的平衡点机械化程度与隧道工程投资或施工成本的关系如何是值得深入研究的问题。 4加强对山岭隧道掘进技术的研究 开发更高效环保爆破器材推广应用高效节能的凿岩机械。 5加强对初期支护技术及其耐久性的研究 完善初期支护施工工艺如使用液压凿岩台车钻眼等提高初期支护的有效性是保证施工质量、保证施工安全的基本条件。如何保证结构的可靠度尤其是如何保证初期支护具有足够的耐久性。 6加强对提高内层衬砌施工速度及其整体性、防水性能的研究 在高速铁路和高速公路线上的隧道中为增强衬砌的整体性已

12、经不再允许先作墙拱后作仰拱而是明确要求“完全顺作”也不再允许将仰拱分成左右两幅施作。防水方面采取“多重防水技术”。“分区隔离防排水技术”。 7加强对注浆加固地层改良技术的应用研究 应特别加强地层改良技术如注浆加固技术、冷冻固结技术、电渗固结技术、超前小导管或超强管棚注浆加固技术的应用研究以提高在不良地质条件下隧道施工的安全性具有十分重要的意义。 8加强对隧道施工现代管理方法的应用研究 9促进勘察、设计、施工一体化趋势 在隧道施工过程中根据实际围岩动态来进行支护设计当然是最经济、合理和有效地。勘察、设计、施工一体化的做法。 任务二认识隧道结构 单层衬砌主要是采用混凝土或钢筋混凝土为材料就地模筑而

13、成也称为“模筑衬砌”结构层次单一、形状比较复杂受力不太合理已经很少使用。 复合衬砌由初期支护和内层衬砌组成。 拼装衬砌是将衬砌分解为管片进行工厂预制然后运到现场安装。它既可以按传统松弛荷载理论设计为单层衬砌也可以按现代围岩承载理论设计为内衬砌是一种有一定发展前途的衬砌形式。立即承载荷载施工速度快但整体性差受力状态不太好防水性能较差在富水地层需要有较多的支持措施。 初期支护初期支护是帮助围岩获得初步稳定并保证隧道施工期间的安全以便挖除坑道内岩体的一系列支护结构和工程措施。 后期支护内层衬砌内层衬砌一般是在施作初期支护并使围岩变形基本稳定后再施作的。 锚喷支护锚喷支护是初期支护最基本的结构形式也是

14、在常规条件下的隧道工程中使用最多的工程措施。锚喷支护就是锚杆系统锚杆和局部锚杆加喷射混凝土素喷、网喷或钢纤维喷射混凝土有时加设钢拱架型钢拱架或格栅钢架的组合。 超前支护针对掌子面前方围岩包括将被挖出的岩体而采用的一系列支护措施。 地层改良注浆加固是为了改良松散地层的工程力学性能而将适宜的胶结材料按一定的注浆工艺注入到松散地层中的工程措施。也称为“地层改良”。 锚杆锚杆或锚索是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。 喷射混凝土以压缩空气为动力将掺有速凝剂的混凝土拌合料与水汇合成为浆状喷射到坑道的岩壁上并迅速凝结而成的细石混凝土。 钢拱架钢拱架因其整体刚度和强度均较大对围岩松弛变形的限制

15、作用更强可及时阻止有害松动也可以承受已发生的松弛荷载保证坑道稳定与安全还可以作为超前支护的反支点。 6、隧道支护结构有哪几种类型其力学意义有何区别 单层衬砌复合衬砌拼装衬砌。 初期支护是帮助围岩获得初步稳定并保证隧道施工期间的安全。内层衬砌主要是承受后期围岩压力并提供安全储备保证隧道的长期稳定和行车安全。 7、隧道洞门有哪几种结构类型 洞口环框、端墙式洞门、翼墙式洞门三种 8、隧道附属设施有哪几种 安全避让设施大小避车洞、排水设施和电力及通讯信号的安放设施等。还有一些专门的构造设备。如洞门的检查梯、仰坡的截水沟、洞内变压器洞库、电力牵引接触网的绝缘梯车间、无人值守增音室等。 9、隧道附属设施的

16、标高设计要求 对于10km以上的特长隧道还应考虑设置方向装换场地或称回车道设置。隧道内紧急停车带的间距一般可取为500-800m。超过2km以上的隧道必须考虑设置宽2.5m、长25-40m的紧急停车带间隔约为750m。除了长度在100m以下且常年干燥无水的地层以外一般水文地质条件下的隧道均应设置排水设施。 任务三认识围岩稳定性 9、成洞的三种情形及影响围岩稳定地因素 1、围岩工程地质条件主要是指围岩所处的原始应力状态围岩的破碎程度和结构特征围岩的强度特性和变形特性地下水的作用等条件。 2、隧道工程结构条件主要是指隧道所处的位置坑道的形状尤其是顶部形状坑道的大小跨度和高度等条件。 3、隧道工程施

17、工条件主要是指施工方法即对围岩的扰动程度施工速度即围岩的暴露时间支护的施作时间即其发挥作用的时机支护的力学性能及其与围岩的接触状态。 自然成拱作用 即自然界地层的天然洞室其顶部形状都趋向于形成穹隆形拱形 10、地质体工程地质学中将这些地质界面称之为结构面将这些块体称之为结构体并将岩体看作是由结构面和结构体组成的具有结构特征的地质体。 岩体岩体是在漫长的地质历史中经过造岩、构造变形和次生蜕变而成的地质体。 围岩指坑道周围一定范围内对坑道稳定有影响的那部分岩体。或表述为坑道周围一定范围内受隧道工程施工和使用中车辆荷载影响的那部分岩体。 结构体工程地质学中将这些地质界面称之为结构面将这些块体称之为结

18、构体。 结构面工程地质学中将这些地质界面称之为结构面。 填充物 结构特征指结构体、结构面及填充物的特征总和。具体包括结构体的形状、大小结构面的产状、分布、规模、密集程度、空间组合形式和表面形态填充物的性质和充填状况、含水情况等。 11、岩体力学性质的影响因素有哪些 变形特性、强度特性和结构特征。 有哪几项结论 1、岩体的变形特性既不同于岩石结构体也不同于结构面而是呈现为“四个阶段” 2、岩体的变形都不是瞬间完成的而是表现为或强或弱的“流变特性” 3、岩体的抗压强度比岩石的抗压强度低得多且具有明显的“各向异性” 4、岩体的抗剪强度主要受岩体内结构面的性质和形态所控制 5、岩体的结构特征对其力学性

19、质有着重要?跋旒潭跋熳叛姨宓钠苹敌翁?12、岩体的力学性质是从哪几个方面反映的 岩体的变形特性、强度特性和结构特征。 13、何谓岩体的流变特性 无论是受压或是受剪岩体的变形都不是瞬间完成的而是随着时间的增长逐渐达到最终值的。岩体变形的这种时间效应称之为岩体的“流变特性”。 何谓岩体的强度特性 14、岩体的结构分为哪几类 1整体块状结构 2层状结构 3碎裂结构 4散体结构 15、岩体原始应力的一般特性有哪些 多面性和地壳构造运动的多样性。 16、岩体垂直应力一般特性有哪些 岩体垂直应力随深度增加而增大并且主要表现为自重压应力。 岩体水平应力一般特性有哪些 1水平应力有明显的区域性。2水平应力有强

20、烈的方向性。3水平应力大多数为压应力且随深度增加而增大。 17、应力场 岩体中任何一点都受到“地应力”的作用即岩体肯定总是存在于一定的“应力状态”之中。 工程中将岩体存在的应力状态称为“应力场”。 应力重分布 将应力状态的改变称之为“应力重分布”。 围岩的应力历程 指在隧道施工过程中应力岩体从一次应力场经历二次应力场到达三次应力场这样一个应力状态改变的过程。 围岩的二次应力场和位移场 将改变过程中的应力状态称为“二次应力场”。 18、围岩的破坏失稳形态有哪几种 1脆性破坏2块状运动3弯曲折断4松动解脱5塑性变形 19、对围岩稳定性的定性解释有哪几个方面 1围岩二次应力状态与其强度能力的关系2围

21、岩二次应力状态与其变形能力的关系3围岩局部稳定性与整体性的关系4隧道结构条件与围岩稳定性的关系5隧道施工条件与围岩稳定性的关系。 20、围岩的稳定性分级的目的和原则 目的为了工程应用的便利有必要将围岩按其稳定性的好坏能力的强弱划分为有限个级别以便于进行工程类比。 原则1、分级目的明确、形式简单、级数适中 2、分级指标清晰、便于识别易于区分 3、分级数据易得、便于定量易于划分 21、铁路公路隧道设计规范将隧道围岩稳定性分为几级类 划分为-共六个基本级别 22、国家标准GBJ86-85锚杆喷射混凝土支护技术规范将隧道围岩稳定性分为几级类 六级 任务四理解隧道设计 23、隧道在线路上的作用表现在哪几

22、个方面 穿越分水岭缩短线路长度降低线路拔起高度减缓线路坡度穿过稳定山体避开不良地质条件获得线路稳定。 24、隧道总体平面、纵断面、横断面设计原则有哪些 宜直不宜曲宜坡不宜平尽量做大 25、机车车辆限界是在统计了机车和车辆横断面最大轮廓尺寸的基础上考虑机车车辆技术改造预留空间需要以及考虑列车装载规章允许的扩大货物后都不允许超出的界限。 直线建筑物接近限界 隧道建筑限界铁路/公路线上所有的建筑物不得侵入的范围。 净空铁路公路隧道净空是指轨面路面以上衬砌内轮廓线所包围的空间。 26、隧道净空确定依据 隧道净空的大小应以不侵入隧道建筑限界为准。 27、曲线隧道为什么要进行净空加宽 1由于曲线外轨超高引

23、起车体内倾所要求的加宽值 2由于车体平移所要求的加宽值 28、铁路曲线隧道的净空加宽办法 当隧道位于平面曲线半径等于或小于250m的地段时应在曲线内侧加宽。 29、隧道衬砌断面的拟定方法 第一是选定衬砌断面的大小即确定所需内轮廓即净空的尺寸大小保证车辆安全通过第二是选定衬砌指单层衬砌或内层衬砌断面计算轴线的形状调整并保证衬砌结构受力合理且形状简单第三是选定单层衬砌或内层衬砌的厚度检算并保证衬砌结构有足够的强度、刚度和稳定性。 30、隧道支护设计原则 “围岩不稳支护帮助遇强则弱按需提供先柔后刚量测监控动态调整”。 设计程序 1、根据隧道使用年限及重要性确定安全系数。 2、在满足直线建筑限界要求、功能要求和构造要求保证隧道净空大小够用的条件下依据围岩稳定能力的强弱、岩体结构类型、围岩压力的作用和分布状态应用工程类比方法初步拟定支护结构的横断面几何形状和尺寸等各项支护参数。 3、然后应用理论计算方法检算支护结构内力及围岩内应力并调整横断面几何形状和尺寸使支护受力状态及围岩应力分布均趋于合理。 4、在施工过程中队“围岩-支护”结构体系的力学动态进行必要而有效的现场监控量测以验证各项参数的合理性发现和控制施工过程中出现的不良状况并依据实际状况的变化对相应的支护参数乃至