隧道工程---复习总结.doc

一名词解释衬砌：地层开挖后，除了在极为稳固的地层中而且没有地下水的地方外，大都要在坑道的周围修建支护结构，称为衬砌。隧道建筑限界：在一般的“基本建筑限界”的基础上，再适当放大一点，留出少许空间，用以安装一些如照明、通讯、信号等设备，这便形成了隧道建筑限界。岩体：岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生形变而形成的地质体。干喷：把喷射混凝土的拌和材料在输送到喷嘴以前，与水汇合而成喷射的浆液，称为干喷。蠕变：是流变的一种，指作用应力不变，而应变随着时间增长。结构体：岩体被许多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等，形状各异的各种块体，工程地质学中将这些块体称为结构体。隧道围岩：指地层中受开挖隧道影响的那一部分岩体。结构面：岩体被许多不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割成大小不等，形状各异的各种块体，工程地质学中将这些界面称为结构面。岩爆：整体状和块状结构岩体，在高应力区，洞周应力集中处岩石成碎片射出并发出破裂响声，这种现象称为岩爆。初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场，称为初始应力场。弹性抗力：支护结构在主动荷载作用下一部分将会发生向围岩方向的变形，只要围岩具有一定的刚度，就必然会对支护结构产生反作用力来抵制它的变形，这种反作用力就是弹性抗力，属于被动荷载。形变压力：指在支护结构和围岩共同变形过程中围岩对支护结构施加的压力。收敛：开挖隧道时，由于临空面的形成，围岩开始向洞内产生位移，这种位移称为收敛。锚喷支护：喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和料与水汇合成浆状，喷射道坑道的岩壁上凝结而成的，当围岩不够稳定时，可以加锚杆和金属网，构成一种支护形式，称为锚喷支护。松弛：流变的一种形式，指作用的应变不变，而应力随时间而衰减。岩体：岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生形变而形成的地质体。洞门：隧道端部外露面，一般都修筑为保护洞口和排放流水的档土墙结构，称为洞门。围岩：指地层中受开挖隧道影响的那一部分岩体。自重应力场：指地层中在地心引力和离心惯性力共同作用下产生的应力场。新奥法：是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。松动压力：指深埋隧道所处的地层中形成的天然拱作用在隧道支护结构上的压力。二问答题1.什么是临空面？隧道施工中炮眼的种类和作用如何？ 所谓临空面就是指需要爆破的岩体暴露与空间的平面 掏槽炮眼——用以掏出开挖面的中央部分增加临空面改善后继炮眼的爆破条件。 辅助炮眼——用以扩大掏槽体积。 周边炮眼——用以炸落坑道周边岩石保证按设计要求炸出开挖断面轮廓。2.光面爆破和预裂爆破的概念、异同点？ 光面爆破是一种控制开挖轮廓的爆破方法。它是在开挖面的预定爆破线上布臵一排周边炮眼，选择合理间距与抵抗线采用弱性装药结构最后同时起爆使相邻两炮眼间靠爆破冲击波的合力产生轮廓裂缝炸下最后一层岩石。 预裂爆破是由光面爆破演变而来的两者不同之处是预裂爆破时周边炮眼在所有其他炮眼之前先行同时起爆如其参数选择合理则可使周边炮眼之间形成一连续的预裂面成为随后断面中部其他炮眼爆破所产生的冲击波的屏障使周边以外的围岩受到的扰动和破坏减到最小程度从而得到光滑平整的开挖轮廓所以更宜用于软岩。 相同点他们都属于控制爆破其目的是使开挖轮廓线光滑平整减少超前欠挖减少对围岩的扰动。 不同点①光面爆破适用于硬岩预裂爆破适用于软岩 ②起爆顺序不同光面爆破先起爆掏槽眼其次辅助眼最后周边眼而预裂爆破先爆周边眼其次掏槽眼最后辅助眼。 3.新奥法隧道施工的基本原则基本原理？ 基本原则少扰动早锚喷勤量测紧封闭。 基本原理①围岩岩体是隧道承载的主要部分。②用最小的支护阻力设计支护结构。③控制围岩的初始变形。④适应围岩的特性采用薄层柔性的支护结构。⑤采用量测来检验并修改设计及施工。4.论述影响围岩稳定性的地质因素答：1）岩体结构特征。从稳定性角度看，岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示，一般情况下，岩体越破碎，坑道越容易失稳。2）结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面，一般不影响坑道的稳定性，只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时，才能构成容易坠落的分离岩体。3）岩石的力学性质。整体结构的围岩，控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质，尤其时岩石的强度。一般说来，岩石强度越高，坑道越稳定。4）围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的根本作用力，它直接影响围岩的稳定性。5）地下水状况。地下水是造成坍方，使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化，冲走充填物或使夹层软化，对某些岩石还会遇水膨胀。注：人为因素：1）坑道尺寸和形状2）施工中采用的开挖方法5.论述围岩分类指标及其优缺点。1）单一的岩性指标。包括岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等参数，以及如抗钻性、抗爆性等工程指标。单一的岩性指标只能表达岩体特征的一个方面，因此，用来作为分类的唯一指标是不合适的。2）单一的综合岩性指标。它表明指标是单一的，单反映的因素却是综合的，例如，岩体的弹性波传播速度，岩石质量指标RQD，围岩自稳时间等等。单一综合岩性指标多与地质勘查技术的发展有关，因此，这类指标的精度就将受到一定的限制，有时会因操作上的原因或地质特征异常而得不到可靠的结论。3）复合指标。这是一种用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。例如岩体质量——Q，就是其中比较完善的一个。复合指标考虑多种因素的影响，故对判断隧道围岩的稳定性是比较合理和可靠的。6.简述复合式双层衬砌由哪几部分组成，并说明各部分作用答：1）外衬：一般采用早强的喷射混凝土和锚杆，其作用主要是承受荷载和限制围岩变形。2）内衬：理论上围岩的形变压力已被外衬所吸收，内衬基本上可以不再承受什么力，仅仅作为美化外观和隔潮而已，但实际上外衬的变形并没有完全停止，所以内衬也要承受荷载，它主要作用是安全储备。3）防水层：内外衬之间通常用防水材料铺设一层防水层，其作用主要是防水。7.论述用“新奥法”指导隧道设计和施工的基本原则。答：新奥法是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合地一种施工方法。同时又是一系列指导隧道设计和施工的原则，其中包括：（1）必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。（2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形，一方面允许变形，使围岩中能形成承载环，令一方面又必须限制它，使岩体不至于过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此，在施工中应采取能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护结构。（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。（4）在施工的各阶段，应进行现场量测监视，及时提出可靠的、数量足够的量测信息，如坑道周边的位移或收敛、接触应力等，并及时反馈用来指导施工和修改设计。（5）为了铺设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。上述新奥法大的基本原则可概括为：少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。8.简述新奥法与传统矿山法的根本区别； 答：新奥法强调充分发挥围岩的自承能力，而传统矿山法则不然。具体如下：1）传统矿山法不强调使用锚喷支护，而是大量采用钢、木支撑。2）传统矿山法不强调及早闭合支护环。3）传统矿山法很少采用复合式衬砌，而是大量采用刚度较大的单层衬砌。4）传统矿山法不进行施工量测。9.简述隧道在河谷线上位置选择的原则；答：河谷地段往往是山坡陡峻，岩体风化破碎，河道蜿蜒，线路弯转。在设计线路位置时，如果偏向河流一侧，则线路位置恰恰落在山体的风化层内，极易引起塌方落石，如果偏向靠山一侧，则将受到山体的偏侧压力，对施工和结构的受力状态十分不利。经过多年实践总结出一条经验，就是：“宁里勿外”，就是在河谷线上，隧道位置以稍向内靠为好，当然，过分内靠，使土石方量增加太多，隧道增长，也是没有必要的。为了使隧道顶上有足够的覆盖岩体，隧道结构不致受到偏压，还能形成天然拱，洞顶以上外测应该有足够的厚度。10.简述在整体式衬砌中直墙式和曲墙式各自适用的条件。答：直墙式衬砌适用于地质条件比较好的地层，围岩压力以竖向为主，几乎没有或仅有很小的水平侧向压力，地下水不太发育。曲墙式衬砌适用于地质条件比较差，岩体松散破碎，强度不高，又有地下水，侧向水平压力也相当大的情况。11.论述隧道洞口位置选择的基本原则答：总的原则：早进晚出，即：为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。具体原则如下：1）洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。2）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。3）洞口应该尽可能设在线路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。4）当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应该在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。5）为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太厉害。6）若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路时，可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞，以排水。7）若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时最好不要动原生坡面，不开挖山体。8）洞口以外必须留有生产活动的场所。总的来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。12.隧道洞身衬砌结构类型答：1）整体式混凝土衬砌：①直墙式衬砌②曲墙式衬砌2）拼装式衬砌3）喷锚支护4）复合式衬砌5）连拱是衬砌13.洞门作用：减少洞口土石方开挖量：稳定边坡：引离地面流水：装饰洞口14.治水原则：防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理15.围岩分类基本要素：与岩石有关的要素地质构造地下水16.计算模型●一类是以支护结构作为承载主体，结构力学模型，又称为荷载－结构模型；●另一类则相反，视围岩为承载主体，支护结构则为约束围岩变形的模型，即岩体力学模型或称为围岩—结构模型。17隧道施工的方法及其适用范围矿山法（传统矿山法和新奥法）依新奥法为主，明挖法适合于浅挖隧道、地下隧道和市政隧道施工，盾构法主要应用于土质地层，尤其适用于软土流沙淤泥等特殊地层，掘进机法主要用于岩石地层，沉管法主要用于修建水底隧道，顶进法主要用于城市地下人行通道和市政隧道18.辅助施工措施预支护措施有预留核心土，喷射混凝土封闭开挖面，超前锚杆，管棚，临时仰拱封底：预加固措施有预注浆加固地层，地表锚喷预加固；兼有超前小导管注浆19.特殊地质路段施工总原则膨胀土围岩，软弱黄土，溶洞，断层，松散地层，流沙，岩爆以及瓦斯地层 总原则：先治水，短开挖，弱爆破，强支护，早衬砌，勤检查，稳步前进 20关于围岩岩爆是岩体中集聚的高弹性应变能，是因隧道开挖而产生的一种应力释放现象。需要两个条件：①地层的岩性条件只发生于结构完整或基本完整的脆性硬岩地层②地应力条件多发生在埋深大的隧道中，因只有埋深大才足以形成高地应力，在高地应力作用下，地层中才能集聚很高的弹性应变能防治岩爆发生的措施：强化围岩弱化围岩（注水改变物理力学性质，降低脆性和储存能量的能力；解除高地应力，有超前预裂爆破，排孔法，切缝法）21.隧道混凝土模筑衬砌施工期间的质量检查有哪些内容？22隧道出渣运输形式有几种？有何特点？答：有轨运输基本上不排除有害气体，对空气污染较轻，设配构造简单，容易操作；占用空间小而且固定等。缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等无轨运输主要是汽车运输，不需要铺设轨道，运送速度快，管理工作简单，配套设施少等特点。缺点：内燃机排放大量废气，对洞内空气污染严重，尤其在长隧道中，需要有强大的通风设备。一、名词解释题 1.非电化隧道：指内燃牵引列车通行的铁路隧道。 2.翼墙式洞门：在端墙前面设置两道纵向支撑的斜挡墙，以增强端墙的稳定性。 3.围岩失稳：围岩变形达到了一定的限度，不能自稳，产生松动、坍塌。 4.斜眼掏槽：与开挖工作面呈一定角度的掏槽眼，掏槽效果较好。 5.矿山法：采用钻眼、放炮开挖隧道的方法。 6.硬岩：指饱和极限抗压强度Rb大于30MPa的岩石。 7.曲线隧道：隧道的纵向线形为曲线，铁路隧道需要加宽，公路隧道依据曲线半径的情况 8..隧道预支护：超前于开挖工作面的支护，如超前锚杆、管棚等。 9围岩压力：围岩对隧道结构形成的压力。 10.喷锚支护：用喷射混凝土和锚杆组成，对隧道施作的初期支护。  11.开敞式掘进机：大型全断面掘进机械，适用于中硬岩层。 12.围岩：隧道开挖后对周围地层发生扰动的那一部分岩体。                    13.  防水板：在隧道结构中的防水材料，有外贴式和夹层式。 14.二次衬砌：在复合式衬砌中的模注混凝土衬砌，待围岩基本稳定后施作。  15.非电控制爆破：采用药卷、塑料导爆管、传爆索、非电毫秒雷管等器材进行的爆破，它能有效地减少对围岩的扰动。 二、填空题 1.  在地下水发育地段，隧道结构的施工缝应该采用止水带防止漏水。2. 混凝土衬砌截面的最小厚度是20m。 3.  当遇到不良地质时，隧道选线应尽可能的避开4. 铁路曲线隧道不同加宽断面的衔接是采用台阶过渡。5. 预裂爆破的特征是首先在隧道周边炸出轮廓线。 6.  温克尔假定认为，某点的围岩弹性抗力与该点的变形成正比。7. 隧道围岩分级共分为6级级，级别越小，则围岩越稳定。 8．公路隧道的运营通风要求比较高，是否设置通风机械的因素是隧道长度和车流量。 9．在直刚法计算中，衬砌结构的边界条件是基底水平位移为0。 10在隧道的设计中，是否布置辅助坑道，主要考虑隧道长度。 11．隧道施工循环中的关键工序是钻眼和出碴，因为它们所占的时间比例最大。 12．隧道与地面建筑物的根本区别是隧道存在着围岩的约束(围岩抗力)。   13.  在新奥法施工中，控制爆破、喷锚支护和量测是必不可少的重要手段。14. 在确定隧道纵坡时，如果是紧坡地段，应该设计成单坡。 15．洞口地形图的主要作用是用于确定洞口位置，它的比例一般采用1/500。16．在山岭隧道施工方法中，适应性最强的是台阶法，它可以通过调节台阶的长度来 适应不同的地质条件。 17. 隧道建筑限界是确定衬砌内轮廓的主要依据。 18. 当隧道翻越分水岭时，为了尽量减少隧道的长度，建议从垭口穿越。 19. 当隧道的走向与地质结构面垂直时，可以最大限度地减少因结构面的滑动而产生的20．对于水平成层的岩层，锚杆的作用体现为悬吊效应。 21. 新奥法和传统矿山法都属于矿山法范畴。 22. 在干喷法中，拌和料与水是分开的。 23. 当隧道的埋深超过一定值之后，围岩压力就与埋深无关。 24. 削竹式洞门的适应条件是洞口地形较平缓。 25. 洞口边仰坡的开挖高度是控制洞口位置的关键。 不利影响。 26. 喷锚支护既是临时支护，同时也是永久支护。 27．棚洞是梁板结构，它的承载能力比拱式明洞要小。27. “撑靴”是指掘进机的支撑千斤顶。 29. 在新奥法施工中，为了充分调动围岩的自承能力，需要允许围岩有一定程度的变形。 30.  支护结构与围岩之间如果有空隙，必须回填密实，目的是使围岩受到有效的支护