隧道工程复习纲要

隧道工程复习纲要第一单元：1.我国中西部山区修建高速公路，通常桥梁和隧道所占比例较高，大约40%~50%。2.我国建成最长隧道：秦岭终南山隧道，全长：18km。贵州最大跨度：大阁山隧道：496m世界最长：挪威公路隧道：24.8km贵州最长：凉风垭隧道。3.需要解决问题：1，隧道地质勘查技术，隧道地质超前预报技术，地质类别评判技术。2，隧道施工工艺，隧道围岩变形自动检测预警技术，机械自动喷射混凝土技术，现场衬砌拼装技术，防排水技术，长竖井施工技术，深水施工技术，富水和软岩隧道的人工冻结施工技术。3，运营监控技术，高效节能照明技术，最佳自动风控调控技术，静电除尘技术。4，隧道安全标准，隧道内交通标志设置技术，隧道灾害检测技术，隧道防渗漏技术，隧道降噪防光污染技术，隧道防火救灾救援逃生技术，隧道灾害处理技术。5，隧道废气处理技术，废水回收处理技术，隧道区域环境及生态保护技术。 1.现代隧道发展的特点：1，隧道越修越长。2，曲线隧道多3，纵向式通风方式占主导地位。4，双洞取代单洞。5，隧道功能多样化。2.隧道分类：按地层：岩石隧道，土顶隧道。按所处位置分：山岭隧道，城市隧道，水底隧道。按施工方法分：矿山法，明挖法，盾构法，沉埋法，盾构机法。按埋深：浅埋隧道，深埋隧道。按长度：>3000m特长隧道。100060，较坚硬岩60~30(暴露一两年尚不易风化)。较软岩30~15，软岩15~5，极软岩<5（暴露后数日至数月即出现风化壳）。3.公路隧道围岩分级：1级BQ>550，2级BQ:550~451,3级450~351,4级350~251，5级<250。4.初始应力场泛指隧道开挖前岩体的初始应力场，它的形成与岩体构造，性质，埋藏条件以及构造运动的历史等有密切关系。初始应力场是由自重应力分量与构造应力分量组成。5.隧道开挖后，围岩从相对静止的状态变为变动的状态。 应力重分布的三个状态：1区称为低应力区，2区称为高应力区，3区称为原始应力区。1.围岩压力确定的方法：1，直接测量法。2，经验法或工程类比法。3，理论估算法。2.影响隧道围岩稳定性的因素：1，地质因素：岩土体结构状态，岩土的工程性质，地下水状态，围岩的初始应力场。2，设计，施工因素：隧道形状和尺寸，支护方法和时间，施工方法，埋深。3.洞身衬砌的形状类型:1,直墙式衬砌。2，曲墙式衬砌。3，圆形断面衬砌。4，矩形断面衬砌。5，偏压衬砌。6，喇叭口隧道衬砌。4.洞身衬砌的组合类型：1，喷锚支护。2，复合式衬砌。5.洞门构造类型：1，端墙式洞门。2，翼墙式洞门。3，削竹式洞门。4，遮光棚式洞门。5，隧道洞口建筑的尺寸要求。6.端墙式洞门的适用条件：岩质较好的稳定围岩，以及地形开阔的的确，是最常见的洞门形式。7.翼墙式洞门的适用条件：地质较差的围岩，以及需要开挖路堑的地方。8.隧道洞口建筑的尺寸要求：洞口仰坡地脚至洞门墙背应有不小于1.5m的水平距离。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度不应小于1m。洞门墙顶应高出仰坡脚0.5m以上。9.辅助坑道：1，横洞。2，平行导坑。3，竖井。4，斜井。5，使用于通风的竖井。 1.明洞类型：1，拱形明洞。2，棚式明洞。2.拱形明洞适用条件：隧道进出口两端的接长明洞或在路堑边坡不稳定地段修建的独立明洞。3.棚式明洞的适用条件：山坡塌方，落石数量较少，山体侧压力不大，或因受地质地形条件的限制，难以修建拱形明洞时。4.综合治水原则：“截，堵，排”相结合。截：就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不进入隧道工程范围内。堵：就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其他防水材料为辅助防水层，阻隔地下水。排：就是人为设置排水系统，将地下水排出隧道。结合：就是因地制宜，综合考虑，适当选择治水方案，做到技术可行，费用经济，效果良好，保护环境。5.截水措施：在地表水上游设截水导流沟。地下水上游设泄水洞或洞外井点降水。6.堵水措施：喷射混凝土堵水。塑料板堵水。模筑混凝土衬砌堵水。注浆堵水。7.排水措施：盲沟。排水沟。泄水孔。8.抗力区：衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成“脱离区”的趋势，另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区”。9.弹性抗力：在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩，相应地产生被动抵抗力。10.局部变形理论：认为应力和变形之间呈线性关系。相当于认为围岩是一组各自独立的弹簧。 1.隧道结构体系的设计模型：1，工程类比为主的经验设计法。2，以现场测量和试验为主的实用设计方法。3，荷载-----结构模型。4，连续介质模型。2.荷载结构计算模型：主要适用于围岩因过分变形而发生松弛坍塌。概念清醒，计算简易，易于接受。3.岩体力学计算模型：将支护结构与围岩视为一体，作为共同承载的隧道结构体系。4.半衬砌：拱圈直接支承在坑道围岩侧壁上时，称为半衬砌。常适用于坚硬和较完整的围岩（1~3级）中，或用先拱后强施工法时，拱圈也处于半衬砌工作状态。通常，拱脚截面很小，它与围岩之间的摩擦力很大，可以认为拱脚没有沿隧道径向的位移，只有切向位移，所以在计算图示中，在固端用一根径向刚性支承连杆加以约束。5.抗力的分布图形：上零点B（即脱离区与抗力区的分界点）与衬砌垂直对称中线的夹角假定为45°。下0点a在墙角。最大抗力H假定发生在最大跨度处附近。6.抗力图形的分布按一下假定计算：拱部BH段抗力按二次抛物线分布。7.对混凝土和石砌矩形截面构件，当偏心距e小于等于0.2d时，按抗压强度控制承载能力验算。当e>0.2d时，按抗拉强度控制承载力。8.喷锚支护的特点 ：1，及时性。2，紧贴性。3，柔韧性。4，深入围岩内部加固。5，支护组合和设置时间的灵活性。6，密封性。1.喷锚支护比传统的现浇混凝土支护优越：由于喷锚结构能及时支护和有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力，所以喷锚支护结构比模注混凝土衬砌的受力更为合理。2.锚杆支护的作用：1，锚杆的联结作用。2，锚杆的减跨作用。3，锚杆的组合作用。4，锚杆支护的整体加固作用。3.混凝土支护的作用：1，使洞室内轮廓线较为平顺。2，提高节理裂隙间的联结力、摩阻力和抗剪强度，减少应力集中现象出现。防止岩层表面风化。使围岩稳定下来，发挥围岩体的自承能力。4.“及时”，对差的围岩是指“尽快”，对好的围岩是指“适时”。5.支护与围岩共同作用的力学假定：1，围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩体在塑性变形和剪切破坏的极限平衡中仍表现有剩余强度。2，隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数为1。3，隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体中的孔洞问题。6.由RP公式可以知道 ：围岩体中塑性区半径R与支护力P的关系。给予围岩内缘的支护力P越小，则围岩体中出现的塑性区越大；若让围岩体中出现的塑性区越大，则围岩对支护的变形压力P越小。1.由围岩位移支护特性曲线可以看出：1，隧道开挖后，如支护非常快，且支护刚度又很大，没有或很少有变形，支护需提供很大支护力P，围岩仅负担产生弹性变形u的压力，故刚度大的支护是不合理的。2，若隧道开挖后不加支护，这种情况在新奥法中是不允许的，从时间上围岩状况上都已不适于作喷锚支护，只能按传统施工方法作模筑混凝土衬砌。3，较佳的支护工作点应当在D点以左，临近D点处。2.喷锚支护施工原则：1，采取各种措施，确保围岩不出现有害松动。2，使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力。3，保证喷锚支护与围岩形成共同体。4，选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效。5，采取正确的施工方法。3.选择隧道施工方案时要考虑的因素:1,工程的重要性。2，工程地质和水文地质条件。3，施工技术条件和机械装备状况。4，施工中动力和原材料供应情况。5，工程投资与营运后的社会效益和经济效益。6，施工安全状况。7，有关污染，地面沉降等环境方面的要求和限制。4.新奥法的基本原则：少扰动，早喷锚，勤测量，紧封闭。5.新奥法基本施工方法:1，全断面法。2，台阶法（长台阶法，短台阶法，超短台阶法）。3分部开挖法（台阶分部开挖法，单侧壁导坑法，双侧壁导坑法，中隔壁法）6.钻眼机具：1，风动凿岩机。2，液压凿岩机。3，凿岩台车。 1.炮眼布置：1，掏槽眼布置（斜眼掏槽，直眼掏槽）。2，辅助眼布置。3，周边眼布置。2.超前支护技术：1，超前锚杆，小钢管。2，管棚。3，超前小导管注浆。4，预注浆加固围岩。3.初期支护：1，喷射混凝土。2，锚杆。3，钢支撑。4，喷锚支付。4.溶洞：溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械坍塌作用而造成的基本水平方向延伸的通道。5.遇溶洞的处理方法：引，堵，越，绕。6.岩爆：埋藏较深的隧道工程，在高应力，脆性岩体中，由于施工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块弹射剥落出来。7.明挖法：1，放坡开挖法。2，支护开挖法。3，盖挖法。8.通风的目的：1，对有害气体进行稀释，保证隧道内卫生条件。2，对烟雾进行稀释，保证隧洞内行车安全。3，对异味进行稀释。9.隧道通风方式：1，自然通风。2，机械通风（纵向通风，半横向通风，全横向通风，混合式通风）。10.自然通风判断方式：LN<600000(双向交通)，LN<2000000(单向交通。)11.照明器的布置：平面：对称布置，交错布置，中间布置。横断面：双排布置，单排布置。 1.公路隧道常见问题：1，衬砌渗漏。2，衬砌开裂。3，界限受侵。4，衬砌结构同围岩结合不密实。5，通风、照明不良。2.隧道检测：材料检测，施工检测，环境检测。3.激光断面法测量原理：以某物理方向为起算方向，按一定间距依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。