隧道工程作业完整版

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=，外轨超高值 E=，隧道竣工后，测得 DK23+15、 DK23+20、 DK23+25各 起

3、拱线处内外侧宽值如表 1 所示，试按隧限 2A 计算各点侵限情况。表1桩号外侧宽 /m内侧宽 /mDK23+15DK23+20DK23+252、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 W，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 W3 W1 W2 40cm 则：

4、内侧加宽 W1 =，外侧加宽 W2 =。由“隧限 2A”的图 3-4-2 (教材)所示：隧道起拱线处曲线半径为。 则对该隧道，不侵限的条件为： 外侧： +100=；内侧： +100=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：E0.76V 0.76 120 10.94cm 15cmR1000内侧加宽值为：W140502.7E40502.7 10.94 33.6cmR1000外侧加宽值为：W4400244004.4cm2R1000总加宽值为：W3W1 W233.64.4 3

5、8.0cm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：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，

6、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 131. 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. 级围岩中的一直墙型隧道，埋深 26m，围岩容重 22KN/m3，计算内摩擦角 320， 隧道宽 6m，高 8m。试按浅埋隧道确定围岩压力。3. 某隧道埋深为 30m，围岩为级，净宽为 12m，净高为

7、 10m，围岩天然容重 20KN/m3，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 20KN/m3，内摩擦角 280，隧道宽 6m，高 8m，试确定围岩压力。5. 某隧道内空净宽，净高 8m，级围岩。已知：围岩容重 20KN/m3，围岩似摩擦角 530，摩擦角 300，试求埋深为 3m、 7m、 15m处的围岩压力。6. 一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深40m，围岩岩石容重 23KN/m3，内摩檫角 360，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。7. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深 50m，围岩容重

8、 24KN/m3， 360，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/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 1.7 153 Kpahq1536.12m25(2 2.5)hq(2 2.5) 6.12 (12.24 15.3) m >8m属于浅埋隧道。2. 级围岩中的一直墙型隧道，埋深26m，围岩容重 22KN/m3，计算内摩擦角 320，隧道宽

9、 6m，高 8m，试确定隧道围岩压力。解：1 0.1(6 5) 1.1q 0.45 23 10.45 4 22 1.1 43.56 Kpahq q 43.56 2.0m q 22Hq (2 2.5)hq (2 2.5) 2 (4 5) m <26m 属于深埋隧道。q 0.45 23 10.45 4 22 1.1 43.56 Kpae 0.15q = Kpa某隧道埋深为 30m，围岩为级，净宽为 计算该隧道围岩压力。3.12m，净高为 10m，围岩天然容重 20KN/m3，试解：0.1(125) 1.70.452510.45 16 201.7 244. 8 Kpahq244.82012.2

10、4mHq(2 2.5)hq(2 2.5) 12.24 (24.5 30.6) m属于深埋隧道。0.45 25 10.45 16 20 1.7 244.8 Kpa0.3 0.5) q0.30.5) 244.8= Kpa沙性土质隧道，埋深8m，试确定围岩压力。解：此时令侧压力系数4.h=40m，围岩容重 20KN/m3，内摩擦角 280，隧道宽 6m，高1，上覆土体产生围岩压力，则隧道顶部垂直压力：Pv 40 0 6 tan 2808 tan(450 28 ) =812KPa水平压力：e1 812 tan 2 ( 45280)=294KPa2e2 (812 20 8)tan2(45 280) =3

11、51 KPa25. 某隧道内空净宽，净高 8m，级围岩。已知：围岩容重 20KN/m3，围岩似摩擦角 530，摩擦角 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 )：1 0.1(6.4 5) 1.14q0.452410.458 201.1482.08 KPahqq 82.084.104m20Hq(2 2.5)hq(22.5)4.104(8.208 10.26) m埋深3m时，属于浅埋。q= h=60KPa，e= (q1 Ht ) tan2 ( 450 02 t 2埋深7m时，属于浅埋。tant

12、an 0(tan2 0 1)tan 0tan 0 tantantan 0tan1 tan(tan0 tan tan 0 tanqh(1h tanB) = KPae1h=e2H=KPa埋深15m时，属于深埋。qhq =，e=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 23KN/m3，内摩擦角 360，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：B H t tan（450a12) 38 tan(450 0 ) 7.08m确定自然平衡拱的宽度：b1a1 tan9.74m隧道

13、的垂直压力为：2 ab1 223 3 9.74 1344.12 KPa水平侧压力为： e(2b1 h) tan2 ( 450)= KPa（2）普氏理论计算： 确定自然平衡拱的跨度：B1 Bt 2H t tan(450360) 6 2 8 tan(450 36 ) 14.16m平衡拱高度为： h14.16/2 8.85mkb8/10隧道的垂直压力为：h 23 8.85203.55 Kpa水平压力e120203.55tan2 (45036 ) = Kpa2(203.5523 8)tan2(450 36 ) = Kpa7. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中， 压强度 Rb=12Mpa，隧道宽 6m，高

14、 8m，30埋深 50m，围岩容重 24KN/m3， 360，岩体抗 试确定围岩压力。解：岩石坚固性系数 f kb =12/10= ，B a1 2压力拱高Ht tan(450) 3 8 tan(450 0) 7.08mh为 h a1 =1.2隧道顶部垂直压力 qh=24× = Kpae1 141.6 tan 2 ( 450360)= Kpa2e2 (141.6 24 8)tan2(45 3600 )= Kpa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. 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

15、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=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。maxN 780h 0.61450KN /m2，14503150 1039.67mm6Mh26 43.50.62725KN /m2 , 2maxk725150 1034.83mm墙底中心下沉量 1 2 =+=

16、墙底转角2h/2316.1 10 3rad0.6/25. 解：求墙底中心水平位移：在轴力 N 作用下：墙底中心应力287 574KN /m20.5由温氏假定：574中 3 1.64mm 中 k 350 103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 152360KN /m2h20.52则：墙底中心水平位移 1.64 cos 60 0 0.82mm边由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移3603350 1031.03mm墙底截面转角1.03 10h/2 0.5/234.12 10 3rad第六章 作业1. 隧道施工方法的种类和选择依据。2. 采用台阶

17、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

18、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？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时间关系曲线，如图b。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。图a3. 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 20KN/m3，弹性模量 E=104MPa，粘结力C=，围岩内摩擦角 300，侧压力系数 =1，泊松比 =。试问： 开挖后不支护状态下，围岩是否出现塑性区？ 如果出现，

19、问塑性区半径是多少？ 假定支护阻力 Pi =，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。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4m为宜。2. 解：该段地层断面 I 和断面 III 明显压力不对称， 存在偏压现象； 应在隧道断面 III 所在