地下工程考试试题及答案

地下工程考试试题及答案一、单项选择题（共10题，每题1分，共10分。每题的备选项中，只有1个最符合题意）1.我国《工程岩体分级标准》（GB/T50218-2014）中，围岩基本质量指标BQ的核心计算依据是（）A.岩石单轴抗压强度与岩体完整性系数B.岩石抗拉强度与岩体节理密度C.岩体变形模量与内摩擦角D.围岩应力状态与地下水发育程度2.新奥法施工体系中，初期支护的核心作用是（）A.承担全部围岩压力，替代二次衬砌B.约束围岩变形，充分发挥围岩自承能力C.作为永久防水屏障，阻挡地下水渗入D.满足建筑限界与装饰要求3.下列地层中，最适宜采用土压平衡盾构施工的是（）A.完整中风化花岗岩地层B.粒径大于300mm的密实卵石层C.粉质黏土、粉砂互层的软弱地层D.高承压水的岩溶地层4.根据《地下工程防水技术规范》，地下工程防水等级为一级时的防水标准是（）A.不允许渗水，结构表面无湿渍B.不允许漏水，结构表面可有少量湿渍C.有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂D.有漏水点，不得有线流和漏泥砂5.下列隧道监控量测项目中，属于所有施工段均需开展的必测项目是（）A.围岩体内位移B.锚杆轴力C.拱顶下沉D.围岩压力6.隧道超前小导管预支护的外插角宜控制在（）范围内，以保证预支护效果与施工便利性。A.1°~5°B.10°~15°C.20°~30°D.30°~45°7.地下工程围岩压力分类中，由于围岩发生塑性变形、流变变形受到支护约束而产生的压力称为（）A.松动压力B.变形压力C.冲击压力D.膨胀压力8.新奥法施工中，二次衬砌的最佳施作时机是（）A.初期支护完成后立即施作B.围岩变形完全终止后施作C.围岩变形速率趋于稳定，且已产生变形达到总变形量的80%~90%时施作D.初期支护出现明显裂缝后施作9.隧道竖井施工中，井口锁口圈的核心作用是（）A.防止地表水流入竖井B.承受井口周边荷载，防止井口岩体坍塌C.作为提升设备的安装基础D.固定井口防护栏杆10.下列关于普氏围岩压力理论的说法，正确的是（）A.围岩压力与洞室跨度无关B.围岩压力随普氏系数增大而增大C.自然拱内岩体的自重即为垂直松动围岩压力D.适用于所有埋深的地下工程二、多项选择题（共5题，每题2分，共10分。每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，多选、少选、错选均不得分）1.影响地下工程围岩压力大小的主要因素有（）A.岩体物理力学性质B.支护结构刚度C.施工方法与开挖进尺D.洞室形状与尺寸E.洞室埋深与地应力状态2.与传统矿山法相比，盾构法施工的主要优点有（）A.对周边地层与环境扰动小B.适应各类软弱与中等硬度地层C.施工不受气候与天气条件影响D.单位长度造价更低E.长隧道施工速度快、效率高3.下列支护形式中，属于地下工程初期支护范畴的有（）A.喷射混凝土B.系统锚杆C.钢筋网与钢拱架D.模筑钢筋混凝土衬砌E.超前小导管注浆4.浅埋暗挖法的“十八字”施工方针包括（）A.管超前、严注浆B.短开挖、强支护C.快封闭、勤量测D.大跨度、快衬砌E.弱爆破、早拆除5.地下工程结构自防水的主要技术措施有（）A.采用高性能防水混凝土B.优化混凝土配合比，提高抗渗等级C.铺贴外贴式防水卷材D.涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料E.设置中埋式止水带三、判断题（共10题，每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.围岩分级中，地下水对所有级别围岩的稳定性均有显著影响，因此必须对所有围岩的基本质量指标进行大幅折减。（）2.新奥法要求初期支护具有足够大的刚度，完全限制围岩变形，才能保证结构安全。（）3.泥水盾构与土压平衡盾构的核心区别在于，泥水盾构需要设置泥水处理系统，通过泥水压力平衡掌子面。（）4.地下工程衬砌厚度越大，结构安全储备越高，因此设计中应优先通过加厚衬砌提高结构安全性。（）5.隧道埋深大于2倍洞径时，地表沉降监测可作为选测项目，无需强制开展。（）6.超前小导管预支护仅适用于Ⅴ级及以下的极破碎围岩，Ⅳ级围岩严禁使用。（）7.普氏自然拱理论认为，地下工程开挖后，拱顶上方会形成稳定的自然拱，拱外岩体的应力由自身承担，不会传递到支护结构上。（）8.沉管隧道的管段只能在专门建造的干坞中预制，无法在船厂或其他临时场地制作。（）9.地下工程防水应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的基本原则。（）10.新奥法施工中，二次衬砌仅作为安全储备，不承担任何围岩压力与结构自重。（）四、简答题（共4题，每题8分，共32分）1.简述地下工程围岩分级的主要目的及需考虑的核心影响因素。2.简述新奥法的基本原理及施工核心要点。3.简述盾构法施工的主要工艺流程及适用条件。4.简述地下工程初期支护与二次衬砌的作用及协同工作机制。五、计算题（共2题，每题12分，共24分）1.某山岭隧道工程，经现场勘察与室内试验获取岩体参数：饱和单轴抗压强度Rc=40MPa，岩体完整性系数Kv=0.55，洞室地下水状态为点滴状出水，无控制性软弱结构面，地应力状态为低应力区。试根据《工程岩体分级标准》（GB/T50218-2014）计算该岩体的基本质量指标BQ、修正后的岩体基本质量指标[BQ]，并判断围岩级别。（已知参数：①当Rc>90Kv+30时，取Rc=90Kv+30；当Kv>0.04Rc+0.4时，取Kv=0.04Rc+0.4；②地下水修正系数K1：BQ>450时取0.1，350<BQ≤450时取0.2，250<BQ≤350时取0.4~0.6；③无控制性软弱结构面时，软弱结构面产状修正系数K2取0；④低应力区初始应力修正系数K3取0；⑤围岩级别划分：Ⅰ级BQ>550，Ⅱ级451~550，Ⅲ级351~450，Ⅳ级251~350，Ⅴ级≤250）2.某深埋山岭隧道，开挖宽度B=7.5m，开挖高度H=6.8m，围岩为粉质黏土，普氏系数f=2.5，围岩重度γ=19kN/m³，围岩内摩擦角φ=28°。试按普氏自然拱理论计算该隧道拱顶的垂直松动围岩压力值，以及侧墙中部的水平松动围岩压力值。六、案例分析题（共1题，14分）背景资料：某山区双向四车道高速公路隧道，左洞长1320m，右洞长1295m，设计净宽10.25m，净高5.0m。隧道进口段为浅埋偏压段，覆盖层厚度为4~13m，地层为强风化花岗岩，岩体破碎，地下水丰富，雨季地表汇水易渗入洞内。施工采用新奥法，初期支护设计为Φ22超前锚杆（长3.5m，间距40cm）+Φ8钢筋网（20cm×20cm）+25cm厚C25喷射混凝土+Φ25系统锚杆（长3.5m，间距1.2m×1.2m），二次衬砌为40cm厚C30钢筋混凝土。施工过程中，进口左洞开挖至距洞口28m处时，监测数据显示拱顶沉降速率达到12mm/d（设计允许值为5mm/d），周边收敛速率达8mm/d，初期支护表面出现多条纵向裂缝，最大裂缝宽度达3mm，且裂缝仍在扩展，现场施工负责人立即下令暂停施工。问题：1.分析该隧道进口浅埋偏压段出现沉降超标、支护开裂的主要原因。（6分）2.针对当前险情，应采取哪些应急处置措施？（4分）3.简述隧道浅埋偏压段施工的核心技术要点。（4分）参考答案一、单项选择题1.A2.B3.C4.A5.C6.B7.B8.C9.B10.C二、多项选择题1.ABCDE2.ABCE3.ABCE4.ABC5.AB三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题1.（1）主要目的（4分，每点1分）：①为地下工程支护结构设计提供依据，合理确定支护类型、衬砌厚度与材料参数；②为施工方法选择提供参考，结合围岩级别确定开挖方式、循环进尺与预支护措施；③为工程定额编制、造价估算与施工组织设计提供基础支撑；④为施工监测方案制定、安全风险分级管控与事故预判提供依据。（2）核心影响因素（4分，每点1分，答出4点即可）：①岩石的物理力学性质，如饱和单轴抗压强度、变形模量、内摩擦角等；②岩体的完整性，即节理裂隙的发育程度、间距、延伸性及岩体完整性系数；③地下水的赋存状态与发育程度，包括水量、水压及对岩体的软化、侵蚀作用；④地应力的大小、方向及应力场特征；⑤软弱结构面的产状、性质及与洞轴线的空间组合关系。2.（1）基本原理（4分，每点1分）：①围岩是具有自承能力的结构体，地下工程开挖后应充分保护并利用围岩的自承能力，将围岩作为承载体系的核心组成部分；②初期支护应具备刚柔并济的特性，允许围岩产生有限的塑性变形，避免支护承受过大的变形压力，同时约束围岩变形过度发展，防止围岩松动失稳；③以监控量测为核心手段，实时掌握围岩与支护结构的变形、受力动态，动态调整设计参数与施工工序，实现信息化施工；④二次衬砌作为永久支护的安全储备，在围岩变形趋于稳定后施作，承担后期围岩流变压力、水压力及结构自重等荷载，提高结构耐久性与安全性。（2）施工核心要点（4分，每点1分）：核心要点可概括为“少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭”：①少扰动：严格控制开挖方式与循环进尺，减少对围岩的爆破或机械扰动；②早锚喷：开挖后及时施作锚喷初期支护，快速封闭围岩，防止围岩风化与松动；③勤量测：按规范要求开展监测，及时分析数据指导施工；④紧封闭：根据围岩条件尽早使支护结构闭合成环，提高整体承载能力。3.（1）主要工艺流程（5分，每点1分）：①施工准备阶段：完成盾构机选型设计、始发井与接收井施工、洞门端头地基加固、测量控制网布设等工作；②盾构始发阶段：盾构机在始发井内组装调试，凿除洞门围护结构，安装洞门密封装置，盾构机推进至地层内，完成初始掘进；③正常掘进阶段：刀盘切削土体，通过土压或泥水压力维持掌子面稳定，同步注浆填充盾尾间隙，拼装管片形成衬砌环，循环推进完成隧道主体施工；④盾构接收阶段：盾构掘进至接收井附近时，凿除接收井洞门围护结构，盾构机进入接收井并完成吊出拆解；⑤附属工程施工：开展联络通道、废水泵房、内部结构、轨道铺设等附属设施施工。（2）适用条件（3分，每点1分，答出3点即可）：①地层适应性广，适用于软土、粉砂、卵石、软岩等各类软弱至中等硬度地层；②适用于埋深较大、对周边环境控制要求高的城市地下隧道、过江过海隧道等工程；③施工不受天气条件影响，对地面交通、建筑物及周边环境扰动小；④长隧道施工经济优势明显，通常隧道长度大于300m时，盾构法的经济性与效率优于矿山法。4.（1）初期支护作用（3分，每点1分）：①施工阶段及时约束围岩变形，防止围岩松动坍塌，快速发挥围岩自承能力，保证施工安全；②承担开挖后的瞬时围岩压力、水压力与施工荷载，是施工期的主要承载结构；③作为永久支护的组成部分，与围岩共同形成承载环，长期承担主要的围岩荷载。（2）二次衬砌作用（3分，每点1分）：①作为永久安全储备，承担初期支护未分担的围岩流变压力、长期水压力及偶然荷载；②提高结构耐久性，隔绝地下水、有害气体对围岩与初期支护的侵蚀；③平整结构表面，满足建筑限界、防水及美观要求。（3）协同工作机制（2分）：初期支护与围岩紧密贴合，共同构成主要承载体系，承担80%以上的施工期与运营期围岩荷载；二次衬砌在围岩变形基本稳定后施作，与初期支护形成整体受力体系，当初期支护刚度不足、围岩流变发展或水压力增大时，二次衬砌逐步分担更多荷载，共同保证结构长期安全稳定。五、计算题1.（12分）（1）验证参数适用条件（4分）：根据规范要求，对Rc与Kv的取值进行验证：90Kv+30=90×0.55+30=79.5MPa已知Rc=40MPa<79.5MPa，因此Rc取实际值40MPa。0.04Rc+0.4=0.04×40+0.4=2.0已知Kv=0.55<2.0，因此Kv取实际值0.55。（2）计算基本质量指标BQ（3分）：根据公式BQ=100+3Rc+250Kv，代入参数得：BQ=100+3×40+250×0.55=100+120+137.5=357.5（3）计算修正后的岩体基本质量指标[BQ]（3分）：修正公式为[BQ]=BQ-100×(K1+K2+K3)已知BQ=357.5，处于350<BQ≤450区间，地下水为点滴状出水，因此K1取0.2；无控制性软弱结构面，K2=0；低应力区，K3=0。代入得：[BQ]=357.5-100×(0.2+0+0)=337.5（4）判断围岩级别（2分）：根据围岩级别划分标准，Ⅳ级围岩的[BQ]范围为251~350，本工程修正后的[BQ]=337.5，属于Ⅳ级围岩。2.（12分）（1）计算自然拱高度h0（4分）：普氏自然拱理论认为，深埋隧道开挖后，拱顶上方会形成稳定的自然拱，自然拱高度计算公式为：h0=B/(2f)式中：B为洞室开挖跨度（m），f为围岩普氏系数。代入参数得：h0=7.5/(2×2.5)=1.5m（2）计算拱顶垂直松动围岩压力q（3分）：垂直松动围岩压力为自然拱范围内岩体的自重应力，计算公式为：q=γh0式中：γ为围岩重度（kN/m³）。代入参数得：q=19×1.5=28.5kPa（3）计算侧墙中部水平松动围岩压力e（5分）：侧墙水平松动压力按朗肯主动土压力计算，步骤如下：①计算主动土压力系数Ka：Ka=tan²(45°-φ/2)=tan²(45°-14°)=tan²31°≈0.6009²≈0.361②计算侧墙中部的垂直应力σv：侧墙顶部垂直应力为拱顶松动压力q=28.5kPa，侧墙底部垂直应力为q+γH，中部垂直应力为上下平均值：σv=q+γ×(H/2)=28.5+19×(6.8/2)=28.5+64.6=93.1kPa③计算侧墙中部水平松动压力：e=σv×Ka=93.1×0.361≈33.6kPa六、案例分析题（14分）1.主要原因（6分，每点2分，答出3点即可得满分）：（1）地质条件不利：进口段为强风化花岗岩，岩体破碎，自承能力差；地下水丰富，雨季地表水渗入后软化岩体，进一步降低围岩强度与完整性，导致围岩压力增大。（2）浅埋偏压效应：覆盖层厚度仅4~13m，属于浅埋段，围岩无法形成稳定自然拱，松动压力大；偏压作用导致支护结构受力不均，局部应力集中引发开裂。（3）支护参数不足：超前锚杆长度仅3.5m，对于破碎强风化围岩，预支护范围不足，无法有效控制前方围岩变形；系统锚杆长度3.5m，未能锚固至后方稳定岩层，锚固作用未充分发挥；喷射混凝土厚度与刚度不足以抵抗偏压荷载。（4）施工管控不到位：开挖循环进尺过大，围岩暴露时间过长，变形未得到及时约束；地下水引排措施不足，围岩与支护界面受水软化降低粘结力；监测预警不及时，未在变形初期调整施工参数。2.应急处置措施（4分，每点1分，答出4点即可得满分）：（1）