2025年大学《海洋技术》专业题库- 海底隧道施工材料及技术

2025年大学《海洋技术》专业题库——海底隧道施工材料及技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在题干后的括号内）1.海底隧道工程面临的主要环境挑战不包括：(A)高静水压力(B)高盐腐蚀性(C)地震活动(D)温度波动2.用于海底隧道盾构机外壳或沉管结构的主要钢材，首要考虑的性能是：(A)硬度(B)耐腐蚀性(C)焊接性(D)韧性3.下列哪种外加剂通常用于提高混凝土的早期强度和抗渗性能？(A)引气剂(B)减水剂(C)早强剂(D)膨胀剂4.海底隧道衬砌结构长期承受水压，要求混凝土具备的主要性能是：(A)抗磨性(B)抗渗性(C)抗冲击性(D)抗冻融性5.在海底隧道矿山法或盾构法施工中，用于防止地下水渗入开挖面和初期支护结构的主要材料是：(A)钢筋网(B)锚杆(C)防水卷材(D)喷射混凝土6.下列哪种材料通常不作为海底隧道沉管法管节的外壳材料？(A)高强度混凝土(B)预应力混凝土(C)玻璃钢(D)钢筋混凝土7.海水环境中最常见的混凝土腐蚀类型是氯离子侵蚀，其主要危害是：(A)碱骨料反应(B)硫酸盐侵蚀(C)钢筋锈蚀(D)碳酸化8.盾构法施工中，用于保证隧道衬砌环片间防水密封的关键部位是：(A)管片接缝(B)盾构机刀盘(C)主驱动系统(D)螺旋输送机9.冷冻法（冻结法）海底隧道施工中，主要利用哪种材料形成临时冻结帷幕？(A)水泥浆(B)盐水溶液(C)冷冻剂（如氨或二氧化碳）(D)粉煤灰10.评价材料耐久性的一个重要指标是渗透系数，渗透系数越小，表示材料的：(A)抗渗性能越差(B)密实度越低(C)抗渗性能越好(D)强度越高二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.海底隧道施工中使用的钢材，通常需要进行表面处理以增强其______性能。2.防水混凝土通常通过采用低水胶比、掺加______等手段来提高其抗渗能力。3.沉管法施工中，管节之间的连接通常采用______或______等形式。4.为了抵抗海底隧道衬砌结构在长期荷载作用下的徐变变形，有时会采用______混凝土。5.盾构法施工中，管片拼装成型后，接缝处常设置弹性密封垫或填充______以实现防水。6.海底隧道工程中，对防水材料的基本要求包括良好的防水性、耐久性、______和施工适应性。7.冻结法施工中，钻孔注浆的主要目的是______和提供初期支撑。8.选择海底隧道施工方法时，需要综合考虑地质条件、埋深、跨度、______、环保要求等因素。9.高性能混凝土（HPC）通常具有高强度、高耐久性、良好的______和______等特点。10.钢筋在海水环境中发生锈蚀后，会体积膨胀，导致混凝土结构开裂破坏，这是______破坏的重要特征。三、名词解释（每题3分，共12分）1.耐久性2.渗透系数3.矿山法（NATM）4.沉管法四、简答题（每题5分，共20分）1.简述海水环境对混凝土的主要侵蚀机理。2.与矿山法相比，简述盾构法施工在材料应用方面的主要特点。3.为什么海底隧道衬砌结构通常需要具有良好的抗渗性能？4.在海底隧道工程中，选择防水材料时需要考虑哪些主要因素？五、论述题（10分）结合海底隧道工程的实际环境特点，论述在选择和应用结构材料（如混凝土、钢材）时，应重点关注哪些性能指标，并说明原因。试卷答案一、选择题1.(C)2.(B)3.(C)4.(B)5.(C)6.(C)7.(C)8.(A)9.(C)10.(C)二、填空题1.耐腐蚀2.防水剂（或膨胀剂，或掺合料）3.焊接（或螺栓连接）4.高性能（或高强）5.填充胶（或密封膏）6.经济性7.封闭冻结土体（或形成帷幕）8.水压（或水深）9.可泵性、和易性（或工作性）10.钢筋锈蚀三、名词解释1.耐久性：材料在预期的使用环境和条件下，能够抵抗各种物理、化学和生物作用，保持其使用性能的能力。2.渗透系数：表示水或其他液体在多孔介质中渗透难易程度的指标，数值越小，表示材料越不透水。3.矿山法（NATM）：新奥法（NewAustrianTunnelingMethod）的简称，一种隧道掘进与支护相结合的施工方法，强调开挖、支护、衬砌及时，并充分利用围岩的自承能力。4.沉管法：一种水下隧道施工方法，将预先在陆上或船坞上制作好的隧道管节，沉放到预先开挖好的水底隧道基槽中，并连接成整体形成隧道结构。四、简答题1.海水环境对混凝土的主要侵蚀机理包括：氯离子侵蚀（海水中的氯离子侵入混凝土内部，到达钢筋表面后引发电化学腐蚀）、硫酸盐侵蚀（海水中的硫酸盐离子与混凝土中的水泥水化产物反应生成膨胀性产物，导致混凝土开裂破坏）、碳化（空气中的二氧化碳渗入混凝土，与水化产物氢氧化钙反应生成碳酸钙，降低混凝土的碱度，使钢筋失去钝化膜保护而锈蚀）、海水结冰循环（反复冻融导致混凝土结构疏松、开裂）。2.与矿山法相比，盾构法施工在材料应用方面的主要特点包括：主要材料为盾构机本身及其构件（如刀盘、盾壳、主驱动密封、螺旋输送机等），对钢材的强度、耐腐蚀性、焊接性要求高；衬砌材料通常为预制钢筋混凝土管片或复合衬砌，需保证高强、抗渗、耐久；密封材料（如盾尾密封、管片接缝密封）是关键，需适应高压水环境；对防水混凝土的性能要求通常更高。3.海底隧道衬砌结构需要具有良好的抗渗性能，主要原因在于：衬砌结构长期承受巨大的水压（来自海水和可能的地下水），如果抗渗性能差，水会渗入结构内部，可能导致：混凝土中的钢筋发生锈蚀，降低结构承载力；水渗透到结构表面，影响隧道内部环境，造成结露、设备腐蚀；水对混凝土产生渗透破坏，如硫酸盐侵蚀或冻融破坏；水渗漏到隧道外部，可能影响隧道上方地基稳定或造成环境污染。4.在海底隧道工程中，选择防水材料时需要考虑的主要因素包括：材料的防水性能（如抗渗等级、渗透系数），需满足工程的设计水压要求；材料的耐久性（如耐腐蚀性、耐老化性、耐久年限），需能在恶劣的海水环境中长期可靠工作；材料的力学性能（如强度、弹性模量、抗拉强度），需满足结构承载要求；材料的施工性能（如粘结性、铺贴方便性、与基面兼容性），需便于施工操作；材料的经济性（如价格、寿命周期成本）；材料的环保性要求。五、论述题选择和应用海底隧道工程的结构材料时，应重点关注以下性能指标及其原因：1.耐久性（特别是抗海水腐蚀性）:海底环境具有高盐度、高水压、可能存在的化学侵蚀（如H₂S）以及潜在的冻融循环，对材料的腐蚀性非常强。材料的耐久性直接决定了隧道结构的使用寿命和安全性，是选择材料的首要考虑因素。选择耐腐蚀性能好的材料（如不锈钢、特殊涂层钢材、抗硫酸盐水泥、添加防腐剂或掺合料的混凝土）可以有效延长结构寿命，降低维护成本。2.高强度和抗渗性:海底隧道结构（特别是衬砌）承受巨大的外部水压，需要具备足够的结构强度来抵抗水压和荷载作用。同时，结构必须具有优异的抗渗性能，以防止海水渗入导致钢筋锈蚀、混凝土结构破坏和内部环境恶化。高强、高抗渗混凝土，高强度钢材是基本要求。3.良好的耐久性组合（抗渗、抗冻融、抗化学侵蚀等）:除了抗海水腐蚀，材料还需要抵抗其他环境因素的作用。例如，在高纬度地区或特定地质条件下可能存在冻融循环，材料需具备抗冻融性；材料需能抵抗海水中的硫酸盐侵蚀等。这些综合耐久性指标确保材料在各种不利环境条件下均