隧道工程作业答案

《隧道工程》课程作业参考答案第一章隧道工程勘测设计1.答：依隧道类型不同而不同：①对于长大隧道，线路选线应服从于隧道选址；②对于中、短隧道，选址应服从于线路。2.答：早进晚出。保护洞口边仰坡的稳定。3.答：①地质构造、岩体强度、水文地质条件、不良地质；②越岭线隧道的位置应选择穿越垭口；河谷线隧道应使隧道外侧最小覆盖厚度满足工程要求，以避免偏压。第二章隧道主体建筑结构1.解：超高E＝0.76×V2/R=16.21cm>15cm取为15cmd内＝4050/1200+2.7E=43.9cmd外＝4400/1200=3.7cmd总＝d内＋d外＝47.6cm(取为50cm)d偏＝(d内－d外)/2=(43.9-3.7)/2=20.1cm分段里程：d总与d偏断面：进口DK150+310～＋345d总/2与d偏/2断面：DK150+345～出口DK150+8102.答：因台阶的不同高差逐渐改变了起坡点的高度，起坡点越高则刷坡点越低。第三章隧道附属建筑1.答：①铁路隧道中供行人躲避列车，或堆放维修器材的洞室；②大避车洞：碎石道床，对侧150m间距；整体道床，对侧210m间距；小避车洞：对侧30m间距；③应避开不同衬砌类型衔接处、变形缝处、不同断面加宽处、不同围岩分界处。2.答：①有自然通风和机械通风两种基本方式，而机械通风又有：洞口风道式通风、喷阻式通风、辅助坑道通风以及射流式通风。②风流中性点指风速为零的点，它不会出现在纵向式通风中，而只会出现在半横向式和全横向式通风之中。3.答：①为了让司机的眼睛逐渐适应洞内外的亮度状况；②接近段——在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，不需设照明；入口段——进入隧道洞口的第一段，使司机的视力开始适应隧道内的照明光线；过渡段——介于入口段和中间段之间的照明区段，解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化；中间段——司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明；出口段——单向交通隧道中，应设置出口段照明，让司机逐渐适应由洞内到洞外的光线变化。而双向交通隧道中，无出口段照明。第四章隧道围岩分类与围岩压力5 1.答：影响围岩稳定性的主要因素：①地质因素；②人为因素围岩分级主要考虑：地质因素围岩分级的基本要素：4种①岩性要素――强度、变形性质等（力学性质）；②地质构造要素―指围岩的完整性状态；③地下水要素――地下水对围岩的软化作用；④地应力要素――初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。我国铁路隧道围岩分级主要考虑因素有4种：①岩体的结构特征与完整性状态；②岩石强度；③地下水；④初始地应力这是Ⅳ级围岩，软岩。2.解：①求自然拱高度；②判断深浅埋分界；③分别按土柱法、一院法、统计法求围岩压力。结果(小数点后四舍五入)：埋深3m时：q=128KPa，e=31KPa；埋深7m时：q=60KPa，e=16KPa；埋深15m时：q=84KPa，e=(13～25)KPa；第五章隧道衬砌结构计算1.解：运用温氏假定解之。①②2.什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)解：①抗力设置方向提问，见教材P108。②见图1：5 抗力Ri′=Ki.Si′.δi′，将其沿x、y方向分解为：Rix=-Ri′.sinφi①Riy=Ri′.cosφi②见图2，将节点产生的水平位移与垂直位移合成为径向位移：δi′=-uix.sinφi+uiy.cosφi故有：Ri′=Ki.Si′.δi′=Ki.Si′.(-uix.sinφi+uiy.cosφi)将其代入①②，得：Rix=Ki.Si′.(sin2φi.uix-sinφi.cosφi.uiy)Riy=Ki.Si′.(-cosφi.sinφi.uix+cos2φi.uiy)写成矩阵形式后得抗力单刚(元素)：Ki.Si′.sin2φi-Ki.Si′.cosφi.sinφi-Ki.Si′.cosφi.sinφiKi.Si′.cos2φi000000003.解：求墙底中心水平位移：墙底中心应力σ中＝287kn.m/0.5m=574KN/m2由温氏假定：δ中＝σ中/Kd=574KN/m2/350000kn/m3=0.164cm(1Mpa=1000kn/m2)墙底中心水平位移＝0.164×cos600=0.082cm墙底中心垂直位移＝0.164×sin600=0.142cm在弯矩M作用下，墙底边缘应力σ边=M/W=15/(0.52/6)=360kn/m2，由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移δ边=σ边/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm墙底截面转角β=0.103/25=0.00412=0.236°第六章隧道施工方法1.答：①地质因素，在软弱围岩中，为了及时形成封闭支护结构，应减小台阶长度；5 ②进度因素，在较好围岩中为了加快进度，在机械设备允许的情况下，应适当延长台阶长度。③“环”法：利用核心土稳定工作面，且能及时施作拱部初期支护。2.答：落底——开挖隧道底部中槽——开挖隧道中部导坑——于隧道断面中先行开挖的部分均称为导坑，有上部弧形导坑、侧壁导坑、中导坑等。挖马口——先拱后墙法施工中，开挖边墙。3.答：错误——长台阶法、断定围岩变形已经稳定。4.答：错误——不宜立即喷射混凝土、锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。第七章隧道钻爆施工作业1.答：临时支护—仅在开挖过程中对围岩起支承作用，如木支撑；初期支护—隧道开挖后及时施作，兼有临时支护与加强围岩自稳能力的作用，如喷锚支护；永久支护—隧道结构的支承结构，如整体式衬砌。2.解：炮眼深度：p175,(取开挖宽度的0.5～0.7倍，均值为0.6)炸药用量：由(7-1)式，炸药用量炮眼数量：由(7-3)式，第八章隧道施工的辅助坑道及辅助作业1.答：通风、压缩空气、供水、供电。2.答：①工期的要求；②地形条件、地质条件、隧道类型(长度)、工程造价。3.答：①机械通风——风管式、巷道式、风墙式；②风管式；③压入式、抽出式、混合式。4.解：由(8-1)式,所需风量因是Ⅰ级围岩，故应采用全断面法，即通风断面积为75m2，由(8-4)式验算风量：不能满足洞内稳定风流的风速要求，应加大风量。第九章新奥法1.解：①，计算出；由9-9式，求得∵∴洞周出现塑性区。②由9-23-1式，③由9-25式，2.解：将t=0，代入，得。①求第6天施工实测相对位移：u=u0+u*=20+64=84mm<144mm(稳定)②位移速度,第6天时(稳定)5 ③位移加速度(稳定)结论：隧道稳定。3.解：①位移速度，令，解得t=30.6天≈31天(要31天后才能稳定)②位移加速度(稳定)③隧道稳定，不需要采取加强措施。5