2025年隧道工程降水与排水技术试题及答案

2025年隧道工程降水与排水技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.隧道工程中，当含水层渗透系数为15m/d、降水深度需达到8m时，最适宜采用的降水方法是（）。A.轻型井点B.喷射井点C.管井井点D.电渗井点2.关于隧道洞内排水系统设计，下列说法错误的是（）。A.临时排水沟应设置于隧道两侧，坡度不小于0.5%B.中心深埋水沟适用于地下水丰富且长期稳定的隧道C.仰拱底部盲管应与边墙泄水孔连通，形成汇水网络D.洞内排水沟断面尺寸需根据最大涌水量和流速（≤2m/s）确定3.采用真空井点降水时，真空泵的真空度需维持在（）以上才能保证有效降水。A.50kPaB.65kPaC.80kPaD.95kPa4.隧道穿越松散堆积体时，为防止降水引发地面沉降，优先采用的协同技术是（）。A.超前小导管注浆B.地表回灌C.管井减压D.水平井点5.某隧道围岩渗透系数为0.1m/d，地下水类型为裂隙水，应选用的降水设备是（）。A.深井泵B.潜水泵C.射流泵D.隔膜泵6.降水井布置时，当隧道埋深H=30m、影响半径R=50m，单井出水量q=80m³/h，总涌水量Q=1200m³/d，理论最小井数为（）。A.6口B.8口C.10口D.12口7.关于隧道排水盲管施工，下列要求错误的是（）。A.环向盲管间距需根据围岩渗水量调整，一般5-10mB.纵向盲管应设置于边墙基础以上30cm处C.盲管与喷射混凝土密贴，固定点间距≤1mD.盲管连接处采用三通接头，包裹防堵滤网8.当隧道掌子面出现股状涌水（流量＞50L/s）时，优先采用的处理措施是（）。A.超前帷幕注浆B.增设临时集水井C.加强排水泵功率D.调整开挖进尺9.某降水工程采用大井法计算总涌水量，若将含水层厚度由原假设的15m修正为12m（其他参数不变），则计算涌水量将（）。A.增大20%B.减小20%C.增大25%D.减小25%10.隧道排水系统验收时，关键检测指标不包括（）。A.排水沟坡度B.盲管抗压强度C.出水口流量D.衬砌背后渗压二、填空题（每空1分，共20分）1.隧道工程降水按作用时间分为________和________两类。2.渗透系数K的常用单位是________或________。3.轻型井点的滤管长度一般为________m，井管间距宜控制在________m。4.隧道洞内排水应遵循“________、________、________、________”的原则。5.管井井点的成井工艺包括________、________、________、________四个关键步骤。6.当隧道穿越富水断层破碎带时，需采用________与________联合技术控制地下水。7.降水引起的地面沉降主要与________、________、________三个因素相关。8.隧道中心水沟的最小坡度不应小于________，深度需满足________要求。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述真空井点降水的工作原理及适用条件。2.隧道施工中，如何根据地下水类型（孔隙水、裂隙水、岩溶水）选择降水方案？3.分析隧道排水盲管堵塞的主要原因及预防措施。4.说明降水井群布置时“等效半径”的物理意义及计算方法。5.对比隧道洞内临时排水与永久排水系统的设计差异。四、计算题（每题10分，共20分）1.某隧道工程需在粉质黏土层（渗透系数K=0.5m/d）中进行降水，含水层厚度M=10m，降水后要求水位降至隧道底部以下2m（原地下水位埋深2m，隧道底部埋深8m）。采用圆形井点系统，等效半径r0=25m，影响半径R=1.95s√(KM)（s为水位降深）。试计算总涌水量Q（采用裘布依公式：Q=1.366K(2Ms-s²)/lg(R/r0)）。2.某隧道洞内涌水经监测，最大小时涌水量Qmax=200m³/h，设计采用排水沟排水（设计流速v=1.2m/s，水力半径R=0.3m，粗糙系数n=0.017）。根据谢才公式v=(1/n)R^(2/3)I^(1/2)，计算排水沟所需最小坡度I（保留两位小数）。五、案例分析题（共20分）背景：某城市地铁隧道穿越第四系冲洪积层，地层为粉土（K=2m/d）、中砂（K=15m/d）交互层，地下水位埋深1.5m，隧道埋深12m，断面宽度10m。施工中采用管井井点降水，布置15口井（单井出水量q=60m³/h），但降水3d后，隧道开挖面仍存在明水渗出，且周边地面出现0.03%的沉降率（规范允许≤0.02%）。问题：1.分析降水效果未达预期的可能原因（8分）。2.提出针对性改进措施（12分）。答案一、单项选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.A7.B8.A9.B10.B二、填空题1.临时降水；永久排水2.m/d；cm/s3.1.0-1.5；0.8-1.64.截；排；堵；引5.钻孔；下管；填滤料；洗井6.超前注浆；辅助降水7.土层压缩性；降水深度；降水时间8.0.2%；防冻或防淤三、简答题1.工作原理：通过真空泵抽取井管内空气，形成真空负压，降低井内水位，利用水位差使地下水向井管汇集，经水泵排出。适用条件：渗透系数0.1-20m/d的黏性土、粉土、砂土；降水深度3-6m；场地狭窄或对周边沉降敏感的工程。2.孔隙水（松散土层）：优先采用管井或轻型井点，配合明沟排水；裂隙水（基岩裂隙）：局部采用水平钻孔疏干，结合深层管井降压；岩溶水（溶洞、暗河）：需先探测溶洞分布，采用帷幕注浆封堵，辅以导洞引流，避免大规模降水引发地面塌陷。3.堵塞原因：喷射混凝土碎渣进入盲管；围岩泥质成分遇水膨胀堵塞孔隙；施工中盲管弯折、接口脱落；防堵滤网破损。预防措施：盲管安装后覆盖无纺布；喷射混凝土前临时封堵管口；采用抗压强度≥0.5MPa的HDPE盲管；定期清理已安装盲管内杂物。4.等效半径r0是将不规则形状的降水区域等效为圆形时的半径，用于简化群井涌水量计算。计算方法：矩形基坑r0=0.29(a+b)（a、b为长宽）；不规则形状r0=√(F/π)（F为降水区域面积）。5.设计差异：临时排水（施工期）——采用明沟或临时集水井，坡度≥0.5%，断面按最大施工涌水量设计；永久排水（运营期）——需设置中心深埋水沟（坡度≥0.2%）、纵向盲管（与环向盲管连通）、边墙泄水孔（间距≤10m），材料需耐腐蚀，满足100年使用要求。四、计算题1.解：s=8m（原水位埋深2m，隧道底埋深8m，需降至以下2m，故总降深=8+2-2=8m）；R=1.95×8×√(0.5×10)=1.95×8×√5≈1.95×8×2.236≈34.87m；Q=1.366×0.5×(2×10×8-8²)/lg(34.87/25)=0.683×(160-64)/lg(1.395)=0.683×96/0.1445≈0.683×664.4≈453.8m³/d。2.解：由v=(1/n)R^(2/3)I^(1/2)，得I=(v×n/R^(2/3))²；R=0.3m，R^(2/3)=0.3^(0.666)≈0.448；I=(1.2×0.017/0.448)²=(0.0204/0.448)²≈(0.0455)²≈0.00207，即0.21%。五、案例分析题1.可能原因：①中砂层渗透系数大（15m/d），管井单井出水量不足（60m³/h），总抽水量（15×60×24=21600m³/d）小于实际涌水量（粉土与中砂交互层，实际Q可能＞25000m³/d）；②井深未穿透主要含水层，仅疏干上层粉土，中砂层仍补给地下水；③井间距过大（等效半径r0=√(π×(10/2)²)=√(78.5)=8.86m，若井距＞1.5r0=13.3m，可能存在降水盲区）；④洗井不彻底，滤管被泥质堵塞，实际出水量低于设计值；⑤地面沉降因粉土压缩性高，降水导致孔隙水压力消散，未及时回灌。2.改进措施：①补充勘察，采用群孔抽水试验重新测定实际渗透系数和总涌水量；②加密管井（井距调整为8-10m），增设5-8口井