隧道工程复习资料大全

隧道工程复习思考题第一章绪论什么是隧道？通常指用作地下通道的工程建筑物。隧道在我国交通建设中的地位和作用是什么？重要性：隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施； 必要性：快速畅通的交通网是经济发展的前提，低等级公路已不适应高速经济发展的需要； 紧迫性：目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。社会经济发展，交通必先行。隧道工程的发展前景和需要解决的难题有哪些方面？发展：今后的隧道技术研究方向为非爆破的机械化施工，合理规划与环境保护，设计可靠合理，使用安全等方面。问题：数量大，难度大，造价高。对围岩的性质还只能从定性的角度去衡量，工程应用中偏离较大，计算模型的选用和计算理论不完全符合实际，施工技术水平和管理方法还比较落后。隧道按照用途分为哪些类型？(1)交通隧道：提供运输的孔道和通道（铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下铁道、人行地道。）(2)水工隧道：是水利工程和水利发电枢纽的一个重要组成部分。（引水隧道，尾水隧道，导流隧道（泄洪隧道），排沙隧道。）(3)市政隧道：是城市中为安置各种不同市政设施的地下孔道。（给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道。）(4)矿山隧道：其作用主要是为采矿服务的。（运输巷道、给水隧道、通风隧道。）在我国《隧规》中隧道按照长度分为哪些类型？(1)特长隧道：L>3000m (2)长隧道：3000m≥L>1000m (3)中长隧道：1000m≥L>500m (4)短隧道：L≤500m第二章隧道勘察隧道勘察的目的和意义是什么？隧道勘察的目的：1.查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件2.为规划、设计、施工提供资料3.对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计和施工建议 4.隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见初步勘察和详细勘察有何异同？初勘步骤：收集资料，工程地质选定隧道线位，初步勘察资料整理详细勘察：1.目的：为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料 2.任务：在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围3.步骤：(1)前期的准备工作(2)沿线地质勘察(3)试验(4)资料整理(5)编写详勘报告隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？电法勘探；电磁法勘探（地质雷达）；地震勘探；声波探测；重力勘探；磁力勘探；放射性勘探第三章隧道总体设计名词解释：垭口：当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程较低处。8 分水岭：相邻水系（或河流）之间的山岭或河间高地。越岭隧道：线路穿过分水岭而修建的隧道。傍山隧道：山区道路通常傍山沿河而行，地势往往变得陡峻。为改善线形、提高车速、缩短里程、节省时间，常需修建隧道，这种隧道叫做傍山隧道隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间隧道建筑限界：是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。隧道行车限界：保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限界墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道仰拱：为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构。隧道衬砌：是一种超静定支护结构,是隧道的主体建筑物隧道内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间为隧道的净空断面。隧道外轮廓线：指为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度的外缘线。该线又称为最小开挖线隧道实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状。越岭隧道选址要考虑哪些原则？傍山隧道选址要考虑哪些原则？一．越岭隧道选址：1）垭口选择：①优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口②虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件，又不损失越岭高程的垭口。③隧道一般选在分水岭垭口两边河谷标高相差不多，并且两边河谷平面位置接近处。④工程地质和水文地质条件良好的垭口。2）越岭隧道标高选择：必须进行地形、地质、施工、运营、经济等多种因素综合比较确定最优隧道标高。二．傍山隧道选址:①傍山隧道在埋深较浅的地段，一定要注意洞身覆盖厚度问题。②考虑河岸冲刷对山体和洞身稳定的影响③考虑既有建筑物对洞身稳定的影响。④线路沿山嘴绕行应与直穿山嘴的隧道方案进行比较。隧道主体建筑物和附属建筑物各包括哪些项目？主体建筑物：洞门，洞身衬砌，明洞。附属建筑物：通风、照明、防排水、安全设备、电力、同心设备等。隧道平面设计的原则是什么？隧道平面线形，一般采用直线、避免曲线。如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，其半径大小不宜小于不设超高时的平面曲线半径，并确保视距要求。隧道纵坡有哪些类型？控制隧道纵坡大小的主要因素是什么？单面坡和人字坡控制因素：(一)隧道规范要求纵坡应不小于0.3％，并不大于3％（二）1.通风问题2.排水问题。3.施工作业安全及工程费用。在什么情况下需要设置仰拱？在围岩情况较差的情况下为了保证二衬混凝土的封闭成环而设置。当衬砌有侧压力时需要设置仰拱。设置仰拱时要考虑水压力，设置仰拱不仅是满足地基承载力的要求，更重要的是使结构即使封闭，提高结构的整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力，抵御结构的下沉变形，达到调整围岩和衬砌的应力状态的目的，使衬砌处于稳定状态。圆形衬砌、直墙式衬砌、曲墙式衬砌各适用于何种围岩类型？圆形衬砌：常用于盾构法和水下隧道、膨胀性围岩以及接近圆形的山岭隧道。直墙式：围岩较好，一般不产生较大的侧压力，不需要设置仰拱，可以采用直墙，此时隧道的净断面积最小。一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ级围岩.曲墙式：Ⅳ级以下8 第四章隧道结构构造隧道洞身衬砌有哪些类型？各适用于何种场合围岩？(1)直墙衬砌：一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ级围岩.(2)曲墙式衬砌：Ⅳ级以下(3)喷锚衬砌，喷混凝土衬砌(4)复合衬砌(5)偏压衬砌：当山体地面坡陡于1:2.5(6)喇叭口衬砌(7)圆形断面衬砌：山岭隧道为了抵御膨胀性围岩压力(8)矩形断面衬砌：沉管法，明挖法施工时。初期支护和二次支护的作用是什么？在其间设置隔离层有何作用？初期支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施；二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构。作用：当地一层产生形变及形变压力较大时，仍给予极少量变形的可能，可降低形变压力。而当第一次衬砌支护力不够时，可将少量变形压力均匀的传布到二次衬砌上，并依靠二次衬砌进一步制止继续变形，且不使一次衬砌出现裂缝时，二次衬砌也出现裂缝。由于两层衬砌之间有了隔离层，则防水效果良好，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。隧道洞门有哪些类型？（1）端墙式洞门（2）翼墙式洞门（3）环框式洞门（4）台阶式洞门（5）遮光棚式洞门在什么情况下设置明洞？明洞是指采用明挖法修筑的隧道结构。当隧道埋深较浅，上覆岩（土）体较薄，难采用暗挖法时，则应采用明挖法开挖隧道。在什么情况下需设置竖井或斜井？竖井作用：增加开挖工作面，通风需要。水对隧道结构有哪些危害？在施工期间，地下水的作用不仅降低围岩的稳定性（尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重），增加开挖难度，且增加了支护的难度和费用，甚至需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩外，若对地下水处理不当，则可能造成更大的危害。在运营期间，地下水常从混凝土衬砌的施工缝、变形缝（伸缩缝和沉降缝）、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中。隧道综合治水的原则是什么？“以排为主，防、排、截、堵相结合”截水、排水和堵水的措施有哪些？(1)截水措施：在地表上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞，或洞外井点降水(2)排水措施：利用盲沟，泄水管，渡槽，中心排水沟或排水侧沟等将水排出洞外（3）堵水措施a、喷射混凝土堵水b、塑料板堵水c、注浆堵水d、模注混凝土衬砌堵水第五章隧道围岩分类与围岩压力隧道围岩分级的意义是什么？隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础。1.作为选择施工方法的依据；2.进行科学管理及正确评价经济效益；3.确定结构上的荷载4.给出衬砌结构的类型及尺寸；5.制定劳动定额，材料消耗标准基础等。围岩单一性指标有哪些？1.岩石的单轴饱和极限抗压强度2.岩石的抗压、抗拉强度、弹性模量等物理学参数；3.岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。 围岩综合性指标有哪些？岩体的弹性波传播速度，岩石质量指标，围岩的自稳时间。围岩分级岩性指标选择的原则是什么？8 1.首先应考虑选择的围岩稳定性有重大影响的主要因素，如岩石强度、岩体的完整性、地下水、地应力、结构面产状，以及他们的组合关系作为分级指标；2.其次选择测试设备比较简单、认为因素小、科学性较强的定量指标；3.再考虑分级标准时要有一定的综合性，如复合指标等。我国公路隧道围岩分级特点是什么？1.强调岩体的地质特征的完整性和稳定性避免单一的岩石强度指标的分级方法；2.分级指标应采用定性和定量指标相结合的方式；3.明确工程目的和内容，并提出相应的措施；4.分级应简明，便于使用；5.应考虑吸收其他围岩分级的优点，并尽量和我国其他工程分级一致。我国公路隧道围岩分级主要考虑哪些指标因素？岩体的结构特征与完整性；岩石强度；地下水新公路隧道围岩分级的基本步骤？1）按岩体基本质量指标BQ进行初步分级；2）根据天然应力，地下水和结构面方位等对BQ进行修正；3）按修正后的【BQ】进行详细分级。施工围岩分级有何特点？其分级的评定指标有哪些？施工阶段的判定是最直接、最可靠的判定，由于施工后的隧道地质状态已完全暴露，这给围岩级别的判定创造了极好的条件。评定指标有：围岩坚硬程度、围岩完整程度、地下水状态。什么是围岩？什么是围岩压力？围岩：指的是隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩（土）体。围岩压力：是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。围岩压力按作用力发生形态分为：⑴松散压力：⑵形变压力：⑶膨胀压力：⑷冲击压力：什么是初始应力场、构造应力场和重力应力场？初始应力场：泛指隧道开挖前岩体的初始静应力场；构造应力场：地质力学把构造体系和构造形式在形成过程中的应力状态称为构造应力场；自重应力场：是岩土体内由自身重量引起的应力场隧道开挖后初始应力场将如何变化？隧道的开挖，移走了隧道内原来受力的部分岩体，破坏了围岩的初始应力场的平衡状态，围岩从相对静止状态转变为变动状态。围岩力图达到一个新的平衡，其应力和应变开始一个新的变化运动，运动的结果使围岩的应力重新分布并向开挖的隧道空间变形。确定围岩压力有哪些方法？直接测量法，经验法或工程类比法，理论估算法。《隧规》深埋围岩压力计算公式的适用条件是什么？1.H/B<1.7，式中H为隧道高度；2.深埋隧道；3.不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道；4.采用钻爆法施工的隧道。深埋隧道和浅埋隧道的分界如何确定？Hp＝（2～2.5）hq，当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋，H＜Hp时为浅埋。深埋隧道和浅埋隧道的围岩压力如何计算？深埋隧道围岩压力的确定方法：均布竖向压力q=0.45×2s-1×γω(kN/m2)式中：S—围岩级别，如属II级，则S＝2；γ—围岩容重，(kN/m3)；ω＝1+i(B-5)—宽度影响系数；B—隧道宽度,(m）；i—以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。当B<5m，取i＝0.2；当B>5m,取i＝0.1。 浅埋隧道围岩压力的确定方法：埋深(H)小于或等于等效荷载高度hq时，荷载视为均布竖向压力q=γH（式中:q—匀布竖向压力；γ—深度上覆围岩容重；H—隧道埋深，指隧道顶至地面的距离。）侧向压力e，按匀布考虑时，其值为：e=γ(H+1/2Hi)tan2(450–Φ/2)（式中:e—侧向匀布压力；γ—围岩容重，以kN/m3计；H—隧道埋深，以m计； Hi—隧道高度，以m计；Φ一围岩计算摩擦角，可查有关规范。）8 围岩应力现场量测有哪些方法？直接量测：主要采用仪器为压力盒、压力传感器等设备；间接量测：利用量测隧道衬砌的应变、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法，即间接量测法。如电阻应变片、钢筋应变计、遥测应变计、混凝土应变砖等影响隧道围岩稳定性的自然因素和人为因素有哪些？自然因素：岩土体结构状态，岩石的工程性质，地下水的作用和影响，围岩的初应力状态；人为因素：隧道的形状和尺寸，尤其是跨度影响较为显著，支护结构的类型及支护时间，施工方法。第六章隧道结构计算共同变形理论：把围岩视为弹性半无限体，考虑相邻质点之间变形的相互影响。局部变形理论：应力和变形之间呈线性关系。围岩弹性抗力：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。隧道结构计算模型有哪些？以工程类比为主的经验设计法；以现场量测和试验为主的实用设计法；荷载—结构模型方法；岩体力学模型方法，包括解析法和数值法。隧道结构上的主要荷载有哪些？附加荷载有哪些？主要荷载有：围岩压力、回填土荷载、衬砌自重、地下静水压力等；附加荷载有：灌浆压力、冻胀压力、混凝土收缩应力、温差应力以及地震力等。第七章锚喷支护设计与施工锚喷支护：喷射混凝土，锚杆，钢筋网喷混凝土等结构组合起来的支护形式。锚喷支护的工艺和受力机理有何特点？特点：及时性、粘贴性、柔性、深入性、灵活性、封闭性；什么是锚喷支护的联结作用、组合作用和整体加固作用？联合作用：隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将它们联结起来，并尽可能的深入到稳定的岩层中；组合作用：依靠锚杆将一定厚度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，组成组合拱或者组合梁，组织岩层的滑移和坍塌；整体加固：通过有规律布置锚杆群，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压和黏结加固，组成一个承载环。在锚杆预应力作用下，每根锚杆周围围岩的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，每根锚杆的压缩区彼此联结。什么是喷射混凝土支护的局部稳定原理和整体稳定原理？局部稳定原理：危石除用锚杆支护外，也可用喷射混凝土层支护。在危石重力作用下混凝土喷层可能出现冲切破坏和撕裂破坏；整体稳定原理：喷混凝土层与围岩表面紧密粘结、咬合使岩体密贴，组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。锚喷支护结构设计的力学原理是什么？采用的是围岩体和柔性支护共同变形的弹塑性理论什么是隧道围岩支护特性曲线？它有何特点？1）对于一定的支护结构，作用在支护结构上的变形压力pa与支护结构外缘所产生的径向位移间的比值为一常数k，称为支护的刚度系数。将pa=k*u绘出称为支护特性曲线。1）p144绘出围岩支护特性曲线，并注明锚喷支护区和柔性支护区。P1458 围岩塑性区半径与哪些因素有关？与支护力有关，与原岩的一次应力有关。支护力越小，塑性区越大；原岩一次应力越大，塑性区半径越大。锚喷支护施工的原则有哪些？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.保证锚喷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；6.依据现场检测数据指导施工。什么是隧道的开挖面空间效应？洞室在掘进过程中，由于受到开挖面的约束，使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部位移，这种现象称为开挖面的“空间效应”第十章隧道施工隧道施工过程包括哪些环节？在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。隧道工程与地面工程相比有哪些特点？1）整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用。2）公路隧道式一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出两个工作面。相对于桥梁、线路工程来说，隧道的施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程。3)地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化。4）公路隧道大多穿越崇山峻岭，因此，施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供应困难。5）公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外，施工中还要做到不留后患隧道常用施工方法有哪些？8 矿山法，掘进机法，沉管法，顶进法，明挖法等隧道施工方法的选择需要考虑哪些问题？1）工程的重要性一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来2）隧道所处的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）施工中动力和原料供应情况5）工程投资与运营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新奥法施工有哪些开挖方法？全断面法、台阶法、分部开挖法新奥法施工基本原则：少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭全断面开挖方法有哪些优点？工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此施工进度高台阶法施工有哪几种类型？长台阶法，短台阶法（短台阶法优点：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值；缺点：上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。），（长短台阶法优点：超短台阶法初期支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。缺点：上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，施工速度较慢）分部开挖法施工有哪几种类型？台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法隧道施工中的不良地质类型有哪些？膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层、松散地层。流沙、岩爆、瓦斯地层不良地质条件下开挖及支护可能出现的危害有哪些？土石坍塌，坑道支撑变形，衬砌结构断裂不良地质地段隧道施工原则是什么？以"先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进"为指导原则隧道开挖遇到溶洞常用处理方法有哪些？岩溶地段隧道常用处理的溶洞方法，有“引、堵、越、绕”四种隧道坍方的主要原因有哪些？如何进行预防？1）不良地质及水文地质条件2）隧道设计考虑不周3）施工方法和措施不当4）施工组织管理不到位；预防：1）隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要2）加强坍方的预测3）加强初期支护，控制坍方隧道内出现坍方如何处理？1）详细观测坍方范围、形状、坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，经认真分析，制定处理方案。2）处理坍方应先加固未坍塌地段，防止继续发展3）处理坍方的同时，应加强防排水工作。4）坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强5）采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。浅埋隧道，要进行地表下沉测量。隧道开挖遇到松散地层时可采取哪些方法处理？一般采取先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的施工原则。具体施工方法：1）超前支护2）超前小导管预注浆3）降水、堵水8 附加：膨胀土围岩有哪些特性？1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力，常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。2）膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。膨胀性围岩对隧道施工产生哪些危害？围岩裂缝、坑道下沉、底膨、围岩膨胀突出和坍塌、衬砌变形和破坏岩爆产生的条件是什么？岩爆有哪些特点？地层的岩性条件和地应力的大小事产生岩爆与否的两个决定性因素。从能量的观点来看，岩爆是否发生及其表现形式就主要取决于岩体中是否储存了足够的能量，是否具有释放能量的条件及能量释放的方式等;特点：1）岩爆在未发生前并无明显的预兆2）岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状3）岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远处，岩爆发生频率随暴露后的时间延长而降低19.预防岩爆有哪些措施？岩爆产生的前提条件取决于围岩的应力状态与围岩的岩性条件。在施工中控制和改变这两个因素就可能防止或延缓岩爆的发生。因此，防治岩爆发生的措施主要有二：一是强化围岩，二是弱化围岩隧道施工中防止瓦斯的措施有哪些？1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖（原因：工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快的缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯）3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法，使瓦斯的浓度吹淡到允许限度限度内，将其排出坑外4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下A、洞内总回风风流中小于0.75％。B、从其他工作面进来的风流中小于0．5％。C、掘进工作面2％以下。D、工作面装药爆破前1％以下5）瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积累6）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆7）采用防爆设施8