2014年秋隧道工程B试卷A-答案.doc

石家庄铁道大学2014-2015学年第1学期2011、2012级本科班期末考试试卷(A卷)参考答案课程名称：《隧道工程》B任课教师：　　　考试时间：90分钟考试性质(学生填写)：正常考试()缓考补考()重修()提前修读()题号一二三四五六七总分满分1550101510100得分改卷人一、名词解释(3分×5＝15分)初期支护：为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层。预裂爆破：是由于首先起爆周边眼，在其他炮眼未爆破之前先沿着开挖轮廓线预裂爆破出一条用以反射爆破地震应力波的裂缝的爆破技术。围岩分级：各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。RQD：岩石质量指标RQD是指钻探时岩芯复原率，或称岩芯采取率。即单位长度钻孔中10cm以上的岩芯占有的比例。弹性抗力：指由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。二、简答题(50分)1.作用在隧道支护结构上的荷载包括哪些？(4分)答：作用在隧道支护结构上的荷载分为主动荷载和被动荷载两种。主动荷载：按作用情况分为主要荷载(围岩松动压力、支护结构的自重、地下水压力及列车、汽车活载等)和附加荷载(温差应力、施工荷载、灌浆压力、冻胀力及地震力等)。被动荷载：即围岩的弹性抗力。2.隧道辅助坑道的类型有哪些？其作用是什么？(8分)答：隧道施工中的辅助坑道有：横洞、斜井、竖井、平行导坑等。作用：增加工作面，加快施工速度，改善施工条件（通风、排水）3.现场监控量测目的是什么？（8分）答：(1)掌握围岩力学形态的变化和规律；(2)掌握支护结构的工作状态；(3)为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标；(4)为隧道工程设计与施工积累资料。4.常用的锚杆类型有哪些？并简述锚杆的支护效应。(8分) 答：端头锚固式锚杆、摩擦式锚杆、全长粘结式锚杆和混合式锚杆。支护效应：(1)支承围岩：锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二轴应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态，因而能制止围岩强度的恶化。(2)加固围岩：由于系统锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙、破裂面得以连接，因而增大了锚固区围岩的强度(即c、φ值)；锚杆对加固节理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”。(3)提高层间摩阻力，形成“组合梁”：对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，从结构力学观点来看就是形成“组合梁”。(4)“悬吊”作用：“指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其稳定围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体。5.如何利用经验反馈法判断隧道的稳定状态？(7分)答：常直接利用量测数据与经验数据(位移值、位移速率、位移速率变化率等)进行对比，判断隧道的稳定性。(1)根据位移量测值或预计最终位移值判断实测最大相对位移值或预测相对位移值不大于规范中极限相对位移值的2/3，可认为初期支护达到稳定，如果大于极限相对位移值的2/3，意味着围岩不稳定或支护系统工作状态不安全，需要加强。(2)根据位移速率判断从变形曲线可分为三个阶段：变形急剧增长阶段——变形速率大于1mm/d时；变形速率缓慢增长阶段——变形速率1~0.2mm/d时；基本稳定阶段——变形速率小于0.2mm/d时。(3)根据位移－时间曲线(位移时态曲线)形态判断由于岩体的流变特性，岩体破坏前变形曲线可分为三个阶段。基本稳定区：主要标志为变形速率逐渐下降，表明围岩趋于稳定状态。过渡区：变形速率不变。表明围岩向不稳定状态发展，须发出警告，加强支护系统。破坏区：变形速率逐渐增大。表明围岩已进入危险状态，须停工，进行加固。(4)隧道失稳的经验先兆：局部块石坍塌或层状劈裂，喷层的大量开裂；累计位移量已达极限位移的2/3，且仍未出现收敛减缓的迹象；每日的位移量超过极限位移的10％；洞室变形有异常加速，即在无施工干扰时的变形速率加大。6.简述隧道爆破炮眼的种类和作用。(7分) 答：(1）掏槽眼。先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。(2）辅助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面。(3）周边眼。其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。7.围岩压力分为哪几类？影响围岩压力的因素有哪些？(8分)答：按作用力发生的形态，可以分为：松动压力、形变压力、膨胀压力和冲击压力。影响围岩压力的因素很多，通常可分为两大类。一类是地质因素；另一类是工程因素，它包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。三、论述题(10分)试论述用结构力学方法和岩体力学方法设计地下结构的基本原理。答：结构力学方法的基本原理：将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法，也称为荷载－结构法。岩体力学方法的基本原理：主要是对锚喷支护进行预设计，出发点是支护结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主要的承载结构，支护结构为镶嵌在围岩孔洞上的承载环，只是用来约束和限制围岩的变形，两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡状态。四、综合分析题(15分)某双线铁路隧道长2320m，两洞口埋深均在15m以上，隧道围岩为花岗岩、洞口段为强风化软弱带，洞身段围岩为Ⅱ、III、IV级及断层破碎带。隧道工期为24个月，试针对不同地层情况简述施工方法（包括开挖方法、支护方法及必要的预支护方法等）、施工采用的主要开挖、支护、衬砌机具设备。答：开挖方法：洞口软弱带——小导管注浆、型钢架及锚喷支护，正台阶开挖；IV级围岩段——正台阶开挖、格栅钢架及锚喷支护，Ⅲ级围岩段——全断面开挖，锚喷支护，Ⅱ级围岩段——全断面开挖，喷混凝土支护，断层破碎带——施工方法同洞口软弱带。 开挖、支护及衬砌机具设备有：空压机，钻孔卡车或持风钻，装载机、挖机，运碴卡车，砼泵、砼搅拌站或搅拌机、砼灌车，衬砌模板台车。五、平时成绩（10分）