2025年隧道工程试题及答案

2025年隧道工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.关于隧道围岩分级的说法，正确的是（）。A.围岩基本质量指标BQ仅考虑岩石单轴饱和抗压强度B.地下水状态对BQ值的修正系数范围为0.9～1.3C.围岩级别越高，自稳能力越强D.断层破碎带通常对应IV级及以上围岩答案：D解析：围岩基本质量指标BQ需综合考虑岩石单轴饱和抗压强度（Rc）和岩体完整性指数（Kv），A错误；地下水修正系数范围为0.6～1.0（水量越大修正系数越小），B错误；围岩级别越高（如I级→VI级），自稳能力越弱，C错误；断层破碎带因岩体极破碎，通常对应IV级及以上围岩，D正确。2.下列隧道支护结构中，属于主动支护的是（）。A.喷射混凝土B.模筑混凝土衬砌C.钢拱架D.仰拱回填答案：A解析：主动支护通过与围岩共同变形、传递应力发挥作用，喷射混凝土能及时封闭围岩，抑制松弛，属于主动支护；模筑衬砌、钢拱架为被动承载结构，仰拱回填为基底加固措施，均为被动支护，故选A。3.采用新奥法施工时，二次衬砌的施作时机应满足（）。A.围岩变形速率持续大于1mm/dB.位移总量达到预计总位移的80%～90%C.初期支护表面出现大量贯穿性裂缝D.掌子面开挖后立即施作答案：B解析：新奥法要求二次衬砌在围岩变形基本稳定后施作，通常位移速率小于0.1～0.2mm/d，位移总量达到预计值的80%～90%，此时围岩应力重分布基本完成，衬砌承受的后期荷载最小，B正确；A、C为变形未稳定的标志，D不符合“适时闭合”原则。4.某公路隧道设计净宽10.5m，净高5.0m，其建筑限界应（）。A.包含检修道但不包含侧向宽度B.宽度不小于10.5m，高度不小于5.0mC.仅考虑行车道宽度D.需预留设备洞室空间答案：B解析：建筑限界是隧道内最小有效使用空间，需满足设计净宽和净高要求（即宽度≥10.5m，高度≥5.0m），包含行车道、侧向宽度、检修道等，设备洞室为附加空间，不纳入建筑限界基本尺寸，故选B。5.隧道施工中，超前小导管注浆的主要作用是（）。A.提高掌子面土体强度B.加固拱部围岩，形成棚架效应C.降低地下水渗透压力D.替代初期支护承受荷载答案：B解析：超前小导管通常沿拱部外轮廓打设，注浆后与周围岩体形成加固圈，在开挖面上方形成棚架，防止拱部围岩坍塌，主要作用是加固拱部围岩，B正确；掌子面加固常用水平旋喷或超前大管棚，A错误；小导管注浆对地下水有一定封堵作用，但非主要目的，C错误；初期支护仍需由喷射混凝土、钢拱架等承担，D错误。6.关于隧道监控量测必测项目的说法，正确的是（）。A.围岩内部位移量测属于必测项目B.拱顶下沉和净空收敛为必测项目C.锚杆轴力监测为必测项目D.地表沉降仅在深埋隧道中必测答案：B解析：根据《公路隧道施工技术规范》，必测项目包括洞内外观察、拱顶下沉、净空收敛、地表沉降（浅埋隧道），B正确；围岩内部位移、锚杆轴力属于选测项目，A、C错误；地表沉降在埋深小于2倍洞径的浅埋隧道中为必测，D错误。7.某铁路隧道穿越Ⅴ级围岩，采用三台阶七步开挖法，其核心土的长度应控制在（）。A.1～2mB.3～5mC.6～8mD.8～10m答案：B解析：三台阶七步开挖法中，核心土的主要作用是稳定掌子面，其长度一般为3～5m（约为1倍洞径），过短则无法有效支撑，过长则影响施工效率，故选B。8.隧道防排水设计中，“防”的主要措施是（）。A.铺设防水板+土工布B.设置环向、纵向排水管C.初期支护背后注浆D.仰拱设置泄水孔答案：A解析：“防”指阻止地下水渗入隧道内部，主要通过铺设防水板（如EVA、PVC）和缓冲层（土工布）实现；排水管、注浆、泄水孔属于“排”或“堵”的措施，故选A。9.关于TBM（全断面硬岩掘进机）施工的特点，错误的是（）。A.适用于中硬岩及以上围岩B.对断层破碎带适应性强C.掘进速度快，超欠挖小D.初期投资高，转场成本大答案：B解析：TBM对围岩完整性要求较高，在断层破碎带、软岩等地段易发生卡机、坍塌，适应性较差；中硬岩及以上围岩（如花岗岩、大理岩）是其优势地层，A正确，B错误；TBM通过刀盘切割岩体，掘进速度快（日进尺可达10～30m），超欠挖控制在±5cm内，C正确；设备购置、运输、组装成本高，转场需拆解，D正确。10.隧道洞口段施工时，“早进晚出”原则的目的是（）。A.减少洞口边仰坡开挖高度B.提高初期支护强度C.增加通风时间D.便于材料运输答案：A解析：“早进晚出”指隧道洞口尽量避免大挖大刷，提前进洞以减少边仰坡开挖高度，保护山体原有的稳定状态，防止洞口滑坡、坍塌，A正确；与支护强度、通风、运输无直接关联，B、C、D错误。二、填空题（每空1分，共15分）1.隧道围岩分级的基本指标是______和______。答案：岩石单轴饱和抗压强度（Rc）；岩体完整性指数（Kv）2.新奥法的核心是______，其三大支柱为______、______、______。答案：利用围岩自承能力；光面爆破；初期支护；监控量测3.隧道净空是指______所包围的空间，需满足______和______的要求。答案：衬砌内轮廓线；建筑限界；洞内设备安装4.隧道施工通风方式中，压入式通风的风筒出口距掌子面距离应不大于______m，抽出式通风的风筒入口距掌子面距离应不大于______m。答案：15；55.隧道防排水应遵循“______、______、______、______”的原则，因地制宜综合处理。答案：防；排；截；堵6.高地应力软岩隧道的主要变形特征为______、______、______。答案：大变形；持续时间长；具有流变性三、简答题（每题8分，共40分）1.简述矿山法与TBM法在隧道施工中的适用条件及优缺点。答案：（1）适用条件：矿山法（钻爆法）适用于各种围岩级别（尤其破碎、软岩地层），对地形、地质适应性强；TBM法适用于中硬岩（Rc=50～200MPa）、完整性好（Kv≥0.5）的长隧道（长度＞3km），对断层、软岩、富水地层适应性差。（2）优点：矿山法设备简单、成本低、灵活多变，可应对复杂地质；TBM法掘进速度快（日进尺10～30m）、超欠挖小（±5cm）、作业环境好（机械化程度高）。（3）缺点：矿山法进度慢（日进尺1～5m）、超欠挖大（±15cm）、安全性受爆破影响；TBM法初期投资高（设备价约2～5亿元）、转场成本大、地质适应性差。2.说明隧道二次衬砌的作用及施作时机控制要点。答案：（1）作用：①作为安全储备，承受围岩后期变形压力及偶然荷载（如地震）；②提供平整的内表面，满足建筑限界和美观要求；③与初期支护、防排水系统共同构成隧道整体结构，封闭围岩，防止风化。（2）施作时机控制要点：①围岩变形基本稳定：位移速率＜0.1～0.2mm/d（拱顶下沉）或＜0.2～0.5mm/d（净空收敛）；②位移总量达到预计总位移的80%～90%；③初期支护表面无明显裂缝或仅存在少量稳定微裂缝；④浅埋隧道需地表沉降稳定（速率＜0.1mm/d）。3.隧道监控量测的目的是什么？列举5个必测项目并说明其监测意义。答案：（1）目的：①掌握围岩动态，判断围岩稳定性及支护结构安全性；②为施工参数调整（如开挖方法、支护强度）提供依据；③验证设计理论，积累工程经验，优化后续设计。（2）必测项目及意义：①洞内外观察：及时发现围岩节理发育、渗水、支护裂缝等异常，早期预警；②拱顶下沉：监测拱部围岩沉降，判断拱部稳定性；③净空收敛：监测隧道周边位移，反映围岩径向变形及支护效果；④地表沉降（浅埋隧道）：监测地表变形，防止坍塌或影响地面建筑物；⑤锚杆轴力（部分规范列为必测）：监测锚杆受力状态，判断其是否失效。4.简述隧道光面爆破的技术要点及质量控制指标。答案：（1）技术要点：①合理布置周边眼：眼距E=10～15倍炮眼直径（40～60cm），抵抗线W=E/(0.8～1.0)；②采用低爆速、低猛度、高爆力的炸药（如乳化炸药）；③周边眼采用间隔装药或空气间隔装药，确保沿炮眼连线形成贯通裂缝；④严格控制装药量：周边眼装药集中度q=0.15～0.3kg/m（硬岩取高值，软岩取低值）；⑤起爆顺序：先掏槽眼→辅助眼→周边眼，周边眼采用同时起爆或微差起爆。（2）质量控制指标：①开挖轮廓圆顺，超挖≤15cm，欠挖≤5cm；②周边眼痕迹保存率：硬岩≥80%，中硬岩≥60%，软岩≥40%；③围岩无明显爆震裂缝，初期支护与围岩密贴。5.分析高地应力软岩隧道的变形机理及主要控制措施。答案：（1）变形机理：高地应力软岩（如千枚岩、泥岩）强度低（Rc＜30MPa）、遇水易软化，当围岩应力超过其强度时，发生塑性变形；同时，软岩具有流变性（蠕变、松弛），导致变形持续时间长（数月至数年），且变形量随时间增长逐渐趋于稳定。（2）主要控制措施：①优化开挖方法：采用短台阶、留核心土或双侧壁导坑法，减少一次开挖跨度，缩短围岩暴露时间；②加强初期支护：采用大刚度支护（如I20a以上型钢拱架+25cm厚喷射混凝土）、长锚杆（4～6m）或锚索，及时闭合仰拱形成封闭环；③预留变形量：根据地应力大小及软岩特性，预留10～30cm变形空间，避免初期支护被压溃；④注浆加固：对围岩进行超前小导管注浆或径向注浆，提高围岩强度和整体性；⑤动态调整支护参数：通过监控量测实时掌握变形速率，必要时增设临时支撑或二次衬砌提前施作。四、计算题（每题10分，共20分）1.某高速公路隧道设计开挖断面为三心圆，净宽12.5m，净高7.0m，初期支护采用C25喷射混凝土（厚度25cm），钢拱架为I20b工字钢（间距0.8m）。现场实测某断面开挖轮廓线与设计轮廓线的偏差如下（以设计轮廓线为基准，正为超挖，负为欠挖）：拱顶+18cm，拱腰左侧+15cm，拱腰右侧+16cm，边墙左侧-3cm，边墙右侧-2cm，仰拱+20cm。计算该断面的平均超挖值及超挖面积（π取3.14，结果保留2位小数）。答案：（1）平均超挖值计算：超挖值取各测点绝对值（欠挖按0计算），测点共6个（拱顶、左右拱腰、左右边墙、仰拱）。各测点超挖绝对值：18cm、15cm、16cm、0（-3cm为欠挖）、0（-2cm为欠挖）、20cm。平均超挖值=（18+15+16+0+0+20）/6=69/6=11.50cm。（2）超挖面积计算：设计开挖断面为三心圆，净宽B=12.5m，净高H=7.0m，初期支护厚度d=0.25m，因此设计开挖宽度B’=B+2d=12.5+0.5=13.0m，设计开挖高度H’=H+d=7.0+0.25=7.25m（仰拱部分需单独计算）。实际开挖轮廓线各点超挖值对应的面积增量可近似为各测点超挖值与对应弧长的乘积之和（简化计算）。拱顶、拱腰、仰拱为曲线段，边墙为直线段。假设拱顶至拱腰弧长L1=π×(B’/2)×(60°/360°)=3.14×6.5×(1/6)≈3.40m（三心圆拱顶圆心角通常为60°）；左右拱腰弧长L2=2×L1≈6.80m；仰拱弧长L3=π×(B’/2)×(60°/360°)=3.40m；边墙直线段高度h=H’-拱顶高度=7.25-（B’/2×tan30°）=7.25-（6.5×0.577）≈7.25-3.75=3.50m，左右边墙总长度L4=2×3.50=7.00m（欠挖部分不计入超挖面积）。超挖面积=拱顶超挖值×L1+左右拱腰超挖值×L2/2+仰拱超挖值×L3+边墙超挖值×L4（边墙无超挖，故为0）=0.18×3.40+(0.15+0.16)×(6.80/2)+0.20×3.40=0.612+0.31×3.40+0.68=0.612+1.054+0.68≈2.346m²≈2.35m²（保留2位小数）。2.某铁路隧道长度3500m，设计为单线隧道（断面积50m²），采用压入式通风。已知施工人员最多50人，一次爆破炸药量45kg，隧道内允许最低风速0.25m/s。计算该隧道所需通风量（结果保留整数）。答案：压入式通风量需满足以下3个条件，取最大值：（1）按施工人员呼吸需要：Q1=3×N=3×50=150m³/min（每人每分钟需3m³新鲜空气）。（2）按爆破排烟需要：Q2=7.8×(A×L×S²)¹/³/t，其中A为炸药量（45kg），L为隧道长度（3500m），S为断面积（50m²），t为排烟时间（取30min）。计算得：(45×3500×50²)¹/³=(45×3500×2500)¹/³=(393,750,000)¹/³≈733.8Q2=7.8×733.8/30≈7.8×24.46≈190.8m³/min。（3）按最低风速需要：Q3=60×v×S=60×0.25×50=750m³/min（v为风速，m/s；60为分钟换算系数）。比较Q1=150、Q2≈191、Q3=750，取最大值750m³/min。五、案例分析题（25分）背景资料：某新建高速公路隧道为双向四车道，全长4200m，设计时速100km/h，围岩以Ⅴ级为主（千枚岩，遇水软化，地应力较高，最大水平主应力18MPa）。施工至DK12+300～DK12+350段时，掌子面出现涌水（水量约80m³/h），拱部围岩局部坍塌（塌腔高度约2.5m），初期支护（I20a钢拱架@0.8m，25cm厚C25喷射混凝土）表面出现多条环向裂缝（宽度1～3mm），监控量测显示拱顶下沉速率达1.2mm/d，净空收敛速率1.8mm/d。问题：1.分析该段隧道坍塌及变形异常的主要原因。（8分）2.提出应急处理措施及后续施工改进建议。（17分）答案：1.坍塌及变形异常的主要原因：（1）地质因素：Ⅴ级千枚岩遇水软化，强度降低（软化系数＜0.5）；高地应力（18MPa＞5倍围岩强度）导致围岩易发生塑性变形；（2）水的影响：涌水软化围岩，降低岩体抗剪强度，同时水压力增加围岩荷载；（3）施工因素：初期支护刚度不足（I20a钢拱架间距0.8m，可能无法抵抗高地应力）；未及时封闭仰拱（初期支护未形成封闭环，结构受力不利）；超前支护（如小导管）长度或注浆效果不足，未有效加固拱部围岩；（4）监控量测反馈不及时：变形速率超过控制标准（正常Ⅴ级围岩拱顶下沉速率应＜0.5mm/d），未提前调整支护参数。2.应急处理措施及后续改进建议：（1）应急处理措施：①立即停止掌子面开挖，对塌腔进行回填：采用喷射混凝土封闭塌腔表面，然后用片石混凝土或沙袋回填（避免空洞继续扩大）；