隧道工程复习资料.doc

隧道工程一、填空题1.围岩压力计算公式计算出的围岩压力是松散压力。2.隧道宜长不宜短，应“早进洞，晚出洞”这是因为尽量避免大刷大挖边仰坡。3.从通风效果和灾害救援的角度来看全横向式通风最好。4．隧道洞口开挖土石方前应尽早完成洞口排水系统。5.隧道中采用钠光灯照明的原因是因为钠光灯对烟雾的穿透性能好。6.与洞身一般地质地段隧道地质条件相比，隧道洞口地段具有埋深浅、施工易受边坡和地形稳定性影响、风化厚度大，岩石破碎、易受地表水冲刷和渗透等特点7．隧道建筑限界包括车道，路肩，路缘带，人行道宽度、车道人行道的净高、通风，管道，照明设施所需的足够空间、富裕量和施工允许误差。8．锚杆的种类以锚固方式来分，可分为粘结式、摩擦式、组合式、混合式。9．隧道施工的基本作业为钻爆、出渣、支护、衬砌。10.隧道内影响司机视觉的主要因素有适宜亮度、观察时间的长短、观察对象的大小、颜色及其背景的对比度。11．在隧道洞口修建明洞的目的主要是预防塌方、落石等灾害。12.我国公路隧道围岩分类标准将围岩共分为6类。13.当隧道位于曲线上时，采用大半径的曲线，并避免曲线深入隧道内。14.对向交通隧道采用机械通风界限为LN大于等于600KM两/h。15.设置仰拱的隧道，路面下应以浆砌片石或贫砼材料密实回填。16.浅埋段和洞口加强段的开挖施工严禁采用的开挖方式是全断面法。17.选择施工方法应根据地质条件。18.新奥法是一种施工方法。19．光面爆破首先起爆的是掏槽眼。21．地质较差、围岩类别较低时宜采用端墙式洞门。22．岩石坚固性系数分类法的分类基础是岩石强度。23．隧道二次衬砌的应在围岩和初期支护变形基本稳定后施工。24．公路隧道围岩的分级中，当遇有地下水时，可将2、3类围岩降1~2级处理。25.隧道洞口位置的选择中，隧道洞口的埋深较浅，对地面建筑物不会有很大影响。26.在照明设计中，考虑的两个主要基准值是车速和洞内亮度。27.对于山岭隧道，当长度不太大但仍需要机械通风时，从经济性考虑可采用的通风方式是 纵向式。28.岩体的初始应力状态包括自重应力和构造应力。29.新奥法提出围岩体和支护视作统一的承载结构体系，其主要承载单元是岩体。30.隧道中烟雾浓度实用的表达方法是ppm。31.岩石质量指标（RQD）在围岩分级指标中属于单一的综合岩行指标。32.采用喷锚支护是为了与围岩共同作用形成承载圈。33.在新奥法支护中允许围岩有一定变形，但又不至于产生破坏的目的是尽量发挥围岩的自承能力。34.遮光棚式洞门一般不适宜使用于山岭隧道的。35.在深埋隧道中，影响围岩压力的主要因素有围岩的地质条件。36.曲墙式衬砌适用的围岩地质条件是地质条件较差，以水平围岩压力为主而垂直围岩压力较小的三类及以上围岩。37.确定隧道属于深埋还是浅埋的分界是载荷的等效高度。38.隧道中为保证停车视距，必须控制烟雾浓度。39.隧道建筑限界是为了保证隧道内交通运行安全的空间限界，其内包括了侧向宽度。40.隧道接线段纵坡应与隧道纵坡保持一致是为了满足保证足够的安全视距。41.按隧道照明亮度曲线的组成要求，各照明段的亮度大小应该是中间段亮度<过渡段亮度<入口段亮度。42.在膨胀性地层中为抵御较大的围岩压力一般采用圆形断面衬砌。43.对于城市隧道，交通量大，交通流不稳定，通常还要设置人行道和非机动车道，从安全和舒适的角度，采用全横向式通风方式最为理想。44.围岩压力的大小主要与围岩的物理力学性质、围岩的结构特征和完整状态等因素有关。45.采用锚喷支护是为了与围岩共同作用承载圈，并保证施工安全。46.深埋隧道围岩压力计算公式的适用条件是没有偏压的隧道、采用钻爆法施工的隧道、高宽比小于1.7的隧道、埋置较深的隧道。47.我国围岩分级的指标和因素有岩体的结构特性与完整性、岩石的弹性波传播速度、地下水、岩石强度、岩石的坚固性系数。二选择1.下列叙述正确的是【ACD】A.断层构造方面与隧道轴线的组合关系只有正交和斜交；B.隧道施工遇到断层一般先探明断层地质情况后再选用合理的施工方法； C.隧道穿过断层地段，施工难度取决于断层的性质、破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性等因素；D.通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面衬砌封闭，以减少岩层的暴露、松动和地压增大。2.改善隧道内空气污染的途径大体上有以下三种【A】A.生产无公害汽车.使用滤毒装置还原被污染空气.将污染空气中有害物质稀释到允许值以下B.增大隧道断面积并减小隧道长度.将污染空气中有害物质稀释到允许值以下.限制交通量C.选择合适的通风方式.生产无公害汽车.减小隧道长度D.增大通风机功率.生产无公害汽车.使用滤毒装置还原被污染空气3.下列荷载中不属于被动荷载的是【ABD】A.车辆载重B.地震力C.弹性抗力D.冻胀压力三、名词解释1.围岩压力2.纵向式通风3.围岩压力4.隧道5.隧道亮度曲线6.墙效应7.半衬砌8.喷射混凝土9.建筑限界10.二次支护四、简答题1.岩溶地段隧道常用的处理方法有哪些？2.喷射混凝土在初期支护中的作用？3.公路隧道内为什么要控制路线的纵坡？4.曲线隧道在公路选线使用上有什么优点和缺点？5.简述在我国围岩分级中主要应考虑的指标。6.通风设计需要考虑的主要问题有哪些？ 7.简述喷混凝土支护的整体稳定原理。8．水对隧道的危害主要有哪些？9.在不良地质地段隧道施工应遵守的原则是什么？10.什么是亮度曲线？其各组成部分有什么作用？五、论述题1.某隧道在开挖过程中用多点位移计对拱顶围岩内部位移进行了监测，不同时刻各点的位移值不同，结果绘于图中。试据此判断拱顶围岩松动的范围，如用锚杆加固，锚杆的长度为多少？2.如何理解隧道施工中“适时”支护和“及时”支护？3.隧道在工程规划、初步设计和施工阶段，围岩分级考虑的因素有什么不同？4.某公路隧道采用新奥法施工，在开挖过程中对不同类别围岩的变形进行了长期监测，得到其中三个典型断面的拱顶下沉—时间关系曲线如下图，试据此曲线分析各断面的变形发展趋势并指出应采取的必要措施。六、计算题1. 图示锚杆锚固着即将坠落的岩块，该岩块重量G=80KN，试计算锚杆由于该岩块的重量而引起的轴力（图中φ＝30°，ξ＝75°）（要求：必须绘出力学分解图，否则不予得分；提示：对各力在竖直方向分解）2.在半衬砌的计算中，如何对结构进行简化，画出计算简图，并推导力法正则方程。参考答案：一、填空题1.松散压力2.尽量避免大刷大挖边仰坡3.全横向式通风最好4．洞口排水系5.对烟雾的透视性能好6.具有埋深浅、风化厚度大，岩石破碎、易受地表水的冲刷和渗透、施工易受边坡和地形的稳定性影响7．车道、路肩、路缘带及人行道的宽度、车道人行道的净高、通风、管道、照明设备所需的足够空间、富裕量和施工允许误差8．粘结式、混合式、摩擦式、组合式9．钻爆、出渣、支护、衬砌10.适宜的亮度、观察时间的长短、观察对象的大小、颜色及其背景的对比度11．预防坍方、落石等灾害12.613.采用大半径的曲线，并尽量避免曲线深入隧道内14.LN≥600km辆／h。15.浆砌片石或贫砼16.全断面法17.地质条件18.一种施工方法19．掏槽眼20．洞口排水系统21．端墙式洞门22．岩石强度 23．围岩和初期支护变形基本稳定24．Ⅱ、Ⅲ类围岩降1～2级处理25.隧道洞口的埋深较浅，对地面建筑物不会有很大影响26.洞内亮度27.纵向式28.构造应力29.岩体30.ppm31.单一的综合岩性指标32.与围岩共同作用形成承载圈33.尽量发挥围岩的自承能力34.遮光棚式洞门35.围岩的地质条件36.地质条件较差，以水平围岩压力为主而垂直围岩压力较小的三类及以下围岩 37.荷载的等效高度38.烟雾浓度39.侧向宽度40.保证足够的安全视距41.中间段亮度<过渡段亮度<入口段亮度42.圆形断面衬砌43全横向式通风44.适宜的亮度、观察时间的长短、观察对象的大小、颜色及其背景的对比度45.围岩的物理力学性质、围岩的结构特征和完整状态46.与围岩共同作用形成承载圈、保证施工安全47.没有偏压的隧道、采用钻爆法施工的隧道、高宽比小于1.7的隧道、埋置较深的隧道48.岩体的结构特性与完整性、岩石的弹性波传播速度、地下水、岩石强度、岩石的坚固性系数二选择1.ACD2.A3.ABD三、名词解释1.围岩压力：隧道围岩压力是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。2．纵向式通风：从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口把污染空气排出的方式。这种方式的空气污染浓度，由入口向出口方向成直线增加。3.围岩压力：隧道围岩压力是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确地进行隧道设计与施工有很重要的影响。4.隧道：以任何方式修建，最终使用于地表面以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者均为隧道。5.隧道亮度曲线：沿着道路轴线司机在白天进入隧道所需要的路面亮度变化曲线，亮度变化曲线由接近段、入口段、过渡段和中间段和出口段组成。6.墙效应：隧道边墙给驾驶员带来唯恐与之相撞到心理影响。7.半衬砌:拱圈直接支承在坑道围岩侧壁上时，称为半衬砌。常适合于坚硬和较完整的围岩（IV、V类）中，或用先拱后墙法施工时，在拱圈已作好，但马口尚未开挖前，拱圈也处于半衬砌工作状态。8.喷射混凝土：利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混和料通过混凝土喷射机与高压水混和喷射到岩面上迅速凝结而成的，是一种柔性支护方式。9．建筑限界：是为保证隧道内各种交通正常安全运营而规定的一定宽度和高度的空间。10.二次支护：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。 四、简答题。1.(1)避；(2)引；(3)堵；(4)越；(5)绕；2．（1）支撑围岩；（2）卸载作用；（3）添平补强围岩；（4）覆盖围岩表面；（5）分配外力。3.（1）降低围岩力学参数，使围岩稳定性恶化；（2）造成通风、照明、供电设备锈蚀，路面打滑等；（3）对隧道结构本身力学性态产生影响；（4）产生渗流压力4．（1）公路隧道的平面线形原则上采用直线，避免曲线。如必须使用曲线，则其半径不宜小于不设超高的平曲线半径，并应符合视距要求；（2）小半径隧道断面需要加宽，使得断面施工变得困难（3）曲线隧道增加了通风阻抗，对自然通风很不利（4）单向行驶的长隧道，如果在出口一侧放置大半径曲线，面向驾驶者的出口墙壁亮度是逐渐增加的，有利于驾驶者的亮适应，此时曲线设计反而是设计者所希望的。5.（1）岩体的结构特征与完整性；（2）岩体强度；（3）地下水6.（1）空气中有害物质的容许浓度；（2）新风量的确定方法；（3）判断自然通风的能力；（4）机械通风方式的讨论；（5）通风设备的选择及经济性。7．整体稳定原理：喷射混凝土与开挖岩石表面紧密结合，使混凝土－围岩形成整体结构共同作用；8．控制隧道纵坡主要因素有：（1）通风问题，一般把纵坡控制在2%以下为好。超过2%时，汽车排出的有害物质迅速增加，所以，从公路隧道通过车辆尽量少排出有害气体观点出发，限制纵坡不得大于3%。（2）排水问题，隧道的纵坡以不妨碍排水的缓坡为宜，在隧道内采用平坡也是不可取的，应尽量避免。考虑到隧道在施工时和建成后洞内排水的需要，为了使隧道涌水和施工用水能在坑道内侧沟中流出，需要0.3%的坡度。（3）隧道纵坡对施工作业安全及工程费用有影响，计划时应考虑到这个问题。纵坡变更处应根据视距要求设置竖曲线，其半径和竖曲线的最小长度应符合要求。9.答：先支护（强支护），后开挖（短进尺、弱爆破），快封闭，勤量测。10．沿着道路轴线司机在白天进入隧道所需要的路面亮度变化曲线，亮度变化曲线由接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段组成。（1）接近段：在洞口（设有光过渡建筑时，则为其入口）前，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段。 （2）过渡段：在隧道照明中，介于入口段与中间段之间的照明区段。其任务是解决从入口段高亮度到中间段低亮度的剧烈变化（常为数十倍）给司机造成的不适应现象，使之能有充分的适应时间。（3）中间段：中间段照明的基本任务是保证停车视距，（4）出口段：在单向交通的隧道中，有时需要对出口段作适当的处理，以便缓和白洞现象带来的不利影响。在对向交通的隧道中，两端均为入口，同时也均为出口，两端的照明情况完全相同，也就不存在出口段的处理问题。五、论述题1.要点：（1）从图中可以看出围岩内部深度超过2m时，围岩位移很小，而且没有发展；（2）如果采用锚杆加固，锚杆长度可以采用2.5-3.0m。2.要点:根据新奥法设计施工隧道理论：在不出现松动前提下，围岩允许有适当变形，以便减小衬砌所受压力。因此对于一般（Ⅲ类以上围岩），在开挖后，应对其变形量进行监测，以便在围岩出现不稳定变形前进行支护；而对于软弱围岩应在开挖后立即支护，甚至采取超前支护手段。（1）隧道围岩分级的详细程度，在工程建设的不同阶段应有所不同。（2）在工程规划和初步期计阶段的围岩分级，可以定性评价为主，判别的依据主要来源于地表的地质测绘以及部分的勘察工作。（3）在工程设计和施工阶段，围岩分级应为专门的目的服务。如为设计提供依据的围岩分级，其判别依据主要是地质测绘资料、地质详勘资料、岩石和岩体的室内和现场试验数据。分级指标一般是半定量和定性的。（4）为隧道施工钻爆提供依据的围岩分级，主要利用各种量测和观测到的实际资料对围岩分级进行补充修正，此时的分级的依据是岩体暴露后的实际值。（5）围岩分级的分阶段实施，是因为围岩分级除了取决于地质条件外，还和工程规模、形状、施工工艺等技术条件有关。3.（1）隧道围岩分级的详细程度，在工程建设的不同阶段应有所不同。（2）在工程规划和初步期计阶段的围岩分级，可以定性评价为主，判别的依据主要来源于地表的地质测绘以及部分的勘察工作。（3）在工程设计和施工阶段，围岩分级应为专门的目的服务。如为设计提供依据的围岩分级，其判别依据主要是地质测绘资料、地质详勘资料、岩石和岩体的室内和现场试验数据。分级指标一般是半定量和定性的。（4）为隧道施工钻爆提供依据的围岩分级，主要利用各种量测和观测到的实际资料对围岩分级进行补充修正，此时的分级的依据是岩体暴露后的实际值。（5）围岩分级的分阶段实施，是因为围岩分级除了取决于地质条件外，还和工程规模、形状、施工工艺等技术条件有关。 4．曲线1：本截面围岩变形充分，且能较长时间保持稳定，说明本截面的围岩应力及变形已充分释放，此时可施作喷射混凝土，以封闭裂隙，防止围岩风化，确保围岩安全，必要时可增设锚杆。曲线2：本截面围岩较1截面的质量稍差，变形稍大，开挖后应及时打入锚杆，约束围岩的过大变形，充分发挥围岩的承载力，待变形发展完成并能较长时间维持稳定，即可施作喷射混凝土。曲线3：本截面围岩较差，开挖后应及时打入锚杆并及时初喷混凝土，约束围岩的过大变形，由于围岩的变形经历一段时间发展后有变大趋势，此时应根据变形监测情况适时补充锚杆，并施作内层二次衬砌，确保围岩稳定，必要时可以施作仰拱来调控围岩变形。六、计算题1.解：或：2.解：固端无铰拱为三次超静定，有三个多余未知力，即弯矩，轴向力和剪力。结构对称和荷载对称时＝0，变成二次超静定结构。按拱顶切开处的截面相对变位为零的条件，可建立如下正则方程式：（6.3.1）