隧道工程知识点.docx

第一章 绪论 一 隧道分类 0 隧道：以任何方式修建，最终使用于地表下面的条形建筑物，空洞内部净空断面在2m⒉以上者均为隧道。 1 按岩层分为 ：岩石隧道（软岩，硬岩）、土质隧道。  2 按隧道长度分为：特长隧3000；长隧道1000-3000; 中长隧道500-1000；短隧道500； 3 按断面面积分为 ：特大断面隧道100大断面50-100中等断面10-50小断面3-10极小3 第二章 隧道的勘察 1 隧道勘察的方法，主要有：收集与研究既有资料 、调查与测绘、勘探、实验与长期观察。 2 调查与测绘是工程地质勘察的主要方法 3 勘探按岩石的物理性质可采用 挖探 、钻探、地球物理勘探。挖探主要为：坑探和槽探。 4 工程地质调查主要有：直接观察和访问当地群众 第三章 隧道总体设计 1 越岭隧道平面位置的选择：平面位置选择是指隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口选择，着重考虑以下因素 :A 路线总方向上的垭口B 地质条件C 隧道长度D 两侧展线难易程度E 工程量大小以及路桥隧总体线形 2 哑口位置选择应考虑：A 优先考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，此时垭口在两侧具有良好展线的横坡时，一般越岭隧道最短。B 虽远离路线总方向，但垭口两侧具有良好的展线条件，又不损失越岭高程的垭口。C 隧道一般选在分水岭垭口两边河谷标高差不多，并且两边河谷平面位置接近处。D 工程地质和水文地质条件良好的垭口。 3、越岭隧道高程的选择：考虑运营条件的改善和通航能力的提高，宜采用低高程方案，但必须进行地形、地质、施工、运营、经济技术等多种因素综合比较来确定最优隧道高程。 3不良地质条件主要：有滑坡，崩坍，松散堆积，泥石流，岩溶及含盐，含煤，地下水发育  不良地质隧道的施工注意事项：1）施工前对工程地质和水文地质资料详细分析，深入调查，制定相应施工方案和措施，备注材料，组织设计，使工程优质、安全、高效。2）特殊地质地段隧道施工，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。 4 隧道洞口位置选择原则：A 洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方; B 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路;C 洞口应尽可能设在路线与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力;D 隧道标高应在洪水位以上;E 考虑洞口稳定性，边坡以及仰坡均不宜开挖过高;F 洞口附近有水沟或沟渠横跨路线时，应慎重处理，设置桥涵净空不宜过小;G 洞口以外应当留有生产活动的场所。（洞口位置选择是隧道勘测设计的重要环节） 5 隧道的平面线形设计 ：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并确保视距要求。 6 隧道净空断面与横断面  隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界、通风及其它所需的断面积。  建筑限界： 指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。 7 设计衬砌断面积主要解决 ： 内轮廓线 、轴线 、厚度。 第四章 隧道围岩工程性质、分级与围岩压力 1 地面结构：一般由结构和地基组成。   地下结构：由周边围岩和支护结构所共同组成并相互作用的结构体系，其中以围岩为主。 2 围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护结构上的压力，时隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。 3隧道围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体。 4 岩体的构成要素 ：1）不同尺寸和类型的岩块（结构面）2） 岩块间的填充物3）岩块间相互作用的应力状态4） 环境因素（地下水，地温） 5 隧道围岩分级方法：A 按岩石强度为单一岩性指标的分级方法（代表为土石分类法）B  以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法（代表为泰沙基分级法）C 以地质勘探手段相联系的方法（代表为 弹性波速度分级法和RQD法）D 多种因素的分级方法（代表为 “岩体质量—Q”分类法）E 以工程对象为代表的分类法（代表为 围岩分级法） 6 公路隧道围岩分级：按岩石坚硬程度和岩体完整性程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ进行初步分级 A 岩石坚硬程度定性—坚硬、较坚硬、较软、软、极软。定量—岩石单轴饱和抗压强度Rc B 岩体完整程度： 定性—完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎 。  定量—岩体完整性系数Kv表示。分级需考虑的指标和因素：a岩体结构的特征与完整性b岩石强度c围岩基本质量指标BQ d地下水等影响因素                       7 质量指标BQ修正值 P61    修正值（BQ）=BQ -100(K1+K2+K3)  注：K1地下水的影响修正系数  K2主要软弱结构面产状影响修正系数  K3初始应力状态影响修正系数 8 深埋隧道围岩压力的确定采用— 工程类比法为基础 9 浅埋和深埋隧道分界原则按荷载等效高度值并结合地质条件、施工方法等因素综合判定 10  影响坑道围岩稳定性的因素： 1）客观存在的地质因素：A 岩土体结构状态（通常用其破碎程度或完整状态表示B 岩土的工程性质C 地下水状态D 围岩的初始应力场 2）设计、施工因素，或人为因素A 隧道形状和尺寸B支护方法和时间C 施工方法D 埋深 第五章 隧道结构构造 1 公路隧道结构构造： 主体构造物和附属构造物 1）主体构造物：A 洞身衬砌   B 洞门构造物（明洞） 2）附属构造物A 通风 B 照明 C 排水、消防、通讯等 2 洞身衬砌组合类型： 喷混凝土衬砌、喷锚衬砌以及复合式衬砌。 3 支护分为：初期支护（一次支护）：为了保证施工的安全、加固围岩和阻止围岩的坍塌而设置 二次支护（永久支护）： 为了保证隧道的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构 4 洞门： 指隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。（必考） 5 洞门主要作用：（必考） A 保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定，引离地表水B 减少洞口土石方开挖量C 作为隧道的标志性建筑物 6 洞门形式：A 端墙式洞门—适用于地形开阔，石质较稳定的地区B 翼墙式洞门—适用于洞口地质较差，山体纵向推力较大，以及需要开挖路堑的地方。C 环框式洞门—适用于石质坚硬稳定，地形陡峭无排水要求的地方。D 台阶式洞门—适用于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高E 遮光棚式洞门—— 7 洞门的构造要求：A 仰坡坡脚至洞门端墙顶帽背的水平距离，一般不超过1.5mB 洞门端墙顶宜高出仰坡坡脚不小于0.5m;  C 洞门端墙与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱顶外缘的高度，一般不小于1m; D 一般隧道门端墙、翼墙、挡土墙设计为仰斜式墙身时，墙背坡度不宜缓于1:0.3 8 常用明洞类型：拱形明洞和棚式明洞 拱形明洞：A 路堑对称型—适用于洞顶地势平缓，路堑两侧地质条件基本相同。B 半路堑单压型—适用于靠山侧或原山坡有坍塌、落石等情况，外侧地形陡峻无法填土地段C 路堑偏压型—适用于两侧山坡高差较大的路堑，高侧边坡有坍塌、落石或泥石流；D 半路堑偏压型—适用于半路堑靠山侧边坡较高，有坍塌、落石或泥石流等不良地质现象，而外侧地面较宽敞和稳定。 9 堵水措施：喷射混凝土、塑料板堵水、混凝土衬砌堵水。 第六章 隧道结构计算 1 弹性抗力：在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩，相应产生被动抵触力，即“弹性抗力” 2 隧道结构荷载按性质分为： A 主动荷载——主动作用于结构，并引起结构变形的荷载，包括主要荷载和附加荷载。 B  被动荷载——因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抗力，即弹性抗力，它对结构变形起限制作用 第七章 隧道的喷锚支护 1 现代支护理论：A 一切方法和手段措施围绕围岩的稳定为目的B 支护与围岩视作统一的复合体，支护和围岩共同作用C 在复合体中，围岩是主体，最大限度地发挥承载力，也要发挥支护的承载力D 凭借现场试验和监测手段，判断围岩级别，获得围岩参数E 对不同的地质条件和各种特征的围岩灵活地采用不同支护方式和计算模型 2 现代支护理论代表——新奥法。 3 锚杆支护结构 P135   锚杆的类型：全长黏结型，端头锚固型，摩擦型和预应力型。   锚杆支护的原理作用：锚杆的连接作用；减跨作用；组合作用；整体加固作用   锚杆的联结作用：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，并尽可能地深入到稳定的岩层中锚杆的这种作用称为联结作用。   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。 4 喷锚支护：以喷射混凝土，锚杆，钢筋网等组合起来的支护形式。   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 做法：A 合理选择和布置洞室 B 采用控制爆破技术—减少对围岩扰动强度 C 尽可能采用全断面一次开挖—减少对围岩扰动次数 D 初期支护及时快速—抑制围岩变形的有害发展  E 合理利用开挖面空间效应抑制围岩变形2）使围岩变形适度发展，合理利用围岩自承能力 具体做法：A 初期支护分次施作（初期支护必须保证围岩达到稳定状态，二次支护主要是提高支护的安全度，限制变形过量。）B 调节支护封底时间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）合理安排施工程序 5 新奥法思想核心：A 保护围岩 B调动和发展围岩的自承能力。 6 柔性支护：喷锚支护；锚杆支护；喷射混凝土支护；格栅钢架支护。优点：可支撑围岩，防止围岩产生有害变形；喷锚支护能与围岩形成一个共同承载体，与围岩同时变形，从而有效发挥围岩自承能力。支护方法：初期支护分次操作，喷射混凝土时采用分层喷射；在喷射层中设置纵向变形缝；通过监控调节仰封底时间和二次衬砌的施作时间。 第八章 隧道施工方法 1 新奥法施工基本原则：少扰动，早喷锚，勤测量，紧封闭。具体如下：A 施工中必须充分保护岩体B 允许并控制岩体的变形，充分发挥岩体的承载能力C 为改善支护结构受力特性，应尽快使之闭合D 施工的各个阶段，应进行现场量测监视。 2  新奥法：新奥地利隧道施工法，以控制爆破为主要掘进手段，以喷射混凝土和锚杆为主要支护措施，通过检测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。在喷锚支护技术总结发展而来。 新奥法分类  1)全断面法：按照隧道设计轮廊线一次爆破成型。适用于较完整的、坚硬围岩。优点：A 工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；B 工作空间大，便于大型机械化施工；C 施工进度高；D 施工环境好  2）台阶法。适用于跨度较大，围岩较破碎的情况。 A 长台阶:将断面分为上下断面，上下相距远，上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。法适用于凡是在全断面法中开挖面不自稳，但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况B 短台阶法:也是分上下断面开挖，断面相距较近。—适用于I-V级围岩，尤其适用于IV、V级围岩 优点：缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护受力条件 缺点：上台阶出渣时对下半断面施工干扰大，不能平行作业。C 超短台阶法：也分上下，上台阶仅超前3-5m。—适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。优点：初期全断面闭合时间更短，利于控制围岩变形。城市隧道施工能有效控制地表沉陷。缺点：机械作业干扰较大，生产效率低。3）分部开挖法：分为台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法适用于一般土质 或易坍塌的软弱围岩中。  3 膨胀土围岩对隧道施工的危害：A围岩裂缝B坑道下沉C底膨D围岩膨胀突出和坍塌 E 衬砌变形和破坏。 4 溶洞 ：溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械陷塌作用而造成的基本水平方向延伸的通道。对施工的影响：穿越隧道时，溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；位于隧道底部时使隧道基底难以处理；掘进饱含水分的得充填溶槽时，含水物涌出坑道，难以遏止，使地表下沉；遇到水囊暗河时岩溶水泥沙涌入隧道 5 塌方的主要原因：A 自然因素——地质状态、受力状态、地下水变化。B 人为因素——不适当的设计或不适当的施工作业方法。 6 隧道通风要考虑的问题：（1）空气有害物质的容许浓度（2）需风量计算问题（3）自然通风的能力（4）机械通风方式的讨论（5）通风方式及通风设备选择。 7 通风的目的:(1)对有害气体进行稀释，保证洞内卫生条件（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，提高隧道内行车的舒适性。 8 隧道通风方式的选择：（1）隧道长度（2）隧道交通条件（3）隧道所处地层的地质条件（4）隧道所处地区的地形和气象条件。 9 光面爆破：指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符号规定要求的爆破。   作用：减少超挖和欠挖，加快进度；开挖轮阔圆顺，减少应力集中；减少边坡对围岩的扰动，利于不良地质；   原理：使周边炮眼起爆后优先沿各孔的中心连线形成贯通裂缝，然后由于爆破气体的作用，使裂解的岩体向洞内抛散。