隧道工程 試卷二及答案

PAGE第4頁共4頁試卷二參考答案一、名詞解釋5×2分=10分1.共同管溝：把電線、給排水管線、通訊線、煤氣管道等放在一個管溝里，這個管溝稱為共同溝。2.圍巖：隧道開挖后對其周邊有影響的那部分土體或巖體稱為圍巖。3.襯砌：在地下洞室開挖后，修筑的支護結(jié)構(gòu)，稱為襯砌。4.洞門:在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物稱為洞門。5.加固拱效應(yīng)：按一定間距在隧道周邊呈放射狀布置的成組錨桿（或稱系統(tǒng)錨桿），可使一定厚度范圍內(nèi)有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體緊壓在一起形成連續(xù)壓縮帶，給壓縮外的圍巖提供了徑向支護抗力，使圍巖接近于三向受力狀態(tài)，增加了圍巖的穩(wěn)定性。二、填空題10×1分=10分1.隧道按埋深分為淺埋和深埋。2.長隧道的照明可分為接近段、洞口段、過渡段、中間段、出口段五個區(qū)段。3.半路塹拱形明洞一般外側(cè)襯砌加厚，棚式明洞一般內(nèi)側(cè)襯砌加厚，明洞頂部一般用黏土做防水隔水層。三、問答題6×10分=60分1.對于長隧道，常修建一些輔助通道，一般輔助通道有哪些類型？其作用有哪些？答：輔助施工通道：有豎井、斜井、橫洞、平導(dǎo)、橫通道等。作用：施工階段可以超前探明地質(zhì)，并且能夠增加工作面，加快施工進度；對于平導(dǎo)還可以以用于施工通風(fēng)；豎井、斜井等宜可用于施工與運營階段的通風(fēng)等。2.洞門結(jié)構(gòu)有哪些類型及其適用條件？洞門驗算包括哪些方面內(nèi)容的驗算？答：洞門結(jié)構(gòu)類型有：環(huán)框式洞門、端墻式洞門、翼墻式洞門、柱式洞門、臺階式洞門、削竹式洞門、新型洞門-遮光洞門/高速鐵路隧道洞門等。(1)環(huán)框式洞門當洞口巖層堅硬而穩(wěn)定(Ⅰ級)圍巖，地形陡峻而又無排水要求時，可以設(shè)置一種不承載的簡單洞口環(huán)框。它能起到加固洞口和減少雨后洞口滴水的作用。(2)端墻式洞門適用于地形開闊、巖層穩(wěn)定的Ⅰ～Ⅲ級圍巖地區(qū)，其作用在于支護洞口仰坡，保持其穩(wěn)定，并將仰坡水流匯集排出。(3)翼墻式洞門當洞口地質(zhì)較差，山體水平推力較大時，可在端墻式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼墻，稱為翼墻式洞門。(4)柱式洞門當?shù)匦屋^陡，地質(zhì)條件較差，仰坡有下滑的可能性，而又受地形地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時，可以在端墻中部設(shè)置兩個斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性。(5)臺階式洞門當洞門處于傍山側(cè)坡地區(qū)，洞門一側(cè)邊坡較高時，為減小仰坡高度及外露坡長，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級的臺階形式，以適應(yīng)地形特點，減少仰坡土石方開挖量，同時也有一定的美化作用。(6)削竹式洞門當隧道洞口段有一節(jié)較長的明洞襯砌時，由于洞門背后一定范圍內(nèi)是以回填土為主，山體的推滑力不大時，可采用削竹式洞門。(7)遮光棚式洞門當洞外需要設(shè)置遮光棚時，其入口通常外伸很遠。(8)高速鐵路隧道洞門：緩沖式的，主要是減少空氣動力學(xué)效應(yīng)。洞門驗算包括抗滑移、抗傾覆、基底應(yīng)力、墻身材料強度、偏心距等的驗算內(nèi)容。3.襯砌的類型有哪些？以及各自的適用條件？答：襯砌類型有復(fù)合式襯砌、整體式襯砌、裝配式襯砌和噴錨襯砌等。復(fù)合式襯砌適用于暗挖/鉆爆法，整體式襯砌適用于明洞/明挖法，裝配式襯砌/管片適用于盾構(gòu)法隧道，噴錨襯砌適用于復(fù)合式的初期支護，現(xiàn)在有將其作為單層襯砌的研究。4.新奧法NATM有哪些開挖方法？并詳細闡述新奧法施工的基本原則？答：新奧法NATM開挖方案有全斷面開挖、臺階法、環(huán)形開挖留核心土、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法、CRD法等。新奧法施工的基本原則“少擾動，早支護，勤量測，緊封閉”。少擾動，是指在進行隧道開挖時，要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、擾動強度、擾動范圍和擾動持續(xù)時間；早支護，是指開挖后及時施作初期噴錨支護，使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)；勤量測，是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準確評價圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時調(diào)整支護形式和開挖方法，確保施工得以安全和順利地進行；緊封閉，是指要盡快形成對圍巖的封閉形支護，這樣做可以有效控制圍巖變形，使得支護和圍巖共同進入良好的工作狀態(tài)。5.地下水的危害有哪些？隧道防排水的原則是什么？各有哪些措施？實際應(yīng)用中，對于地下水的處理，又有哪些類型？答：水對地下水的危害是多方面的：施工階段，影響施工，如劣化圍巖，涌水等；運營階段，危害襯砌的耐久性，惡化運營條件；嚴寒地區(qū)，襯砌會凍脹開裂,形成冰楞清入限界。城市，影響周邊地表沉陷等。隧道防排水原則為：防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理；防有防水層、二次襯砌-多道防線，排有環(huán)/縱盲管、排水管、排水溝，截有截（排）水溝，堵有注漿等。實際應(yīng)用中，對于地下水的處理，有防水型、排水型、限量排放型。6.繪制圍巖特性曲線和支護特性曲線圖，并結(jié)合圖解釋襯砌支護的合理施作時機？答：圍巖特性曲線和支護特性曲線圖如下圖所示，=1\*GB3①隧道開挖后，如支護特別快，且支護剛度又很大，沒有或很少變形，則在圖中A點取得平衡，支護需提供很大支護力Pamax，圍巖僅負擔(dān)產(chǎn)生彈性變形u0的壓力Pa-Pamax,故剛度大的支護是不合理的(不經(jīng)濟)。=2\*GB3②如隧道開挖后不加支護，或支護很不及時，也就是容許圍巖自由變形。在圖中是曲線DB，這時洞室周邊位移達到最大值umax，支護壓力Pa很小或接近于零。這在實際中也是不容許的，因為實際上周邊位移達到某一位移值時，圍巖就會出現(xiàn)松弛、散落、坍塌的情況。這時，圍巖對支護的壓力就不是形變壓力，而是圍巖坍塌下來的巖石重量，即松動壓力，此時，已不適于作噴錨支護，只能按傳統(tǒng)施工方法施作模筑混凝土襯砌。=3\*GB3③較佳的支護工作點應(yīng)當在D點以左，鄰近D點處，如圖中的E點。在該點附近即能讓圍巖產(chǎn)生較大的變形(u0+uE)，較多的分擔(dān)巖體壓力(P0-PE)，支護分擔(dān)的形變壓力較小(PE)，又保證圍巖不產(chǎn)生松弛、失穩(wěn)，局部巖石脫落、坍塌的現(xiàn)象。合理的支護與施工，就應(yīng)該掌握在該點附近。四、計算題1×10分=10分某隧道圍巖級別為Ⅴ級圍巖，計算摩擦角為30°，開挖尺寸為：凈寬14m，凈高7m，圍巖的天然重度為24kN/m3，埋深是200m，確定垂直(豎向)圍巖壓力是多少？開挖尺寸不變，如果隧道埋深為4m，則隧道的豎向壓力是多少？以及隧道頂以及隧道底的水平側(cè)壓力各是多少？答：計算坍落拱高度：=13.68m判斷深淺埋埋，埋深200m>2.5hq=34.2m，為深埋隧道所以，豎向圍巖壓力為q=24×13.68=328.32kPa.埋深為4m時，4<hq為淺埋隧道所以豎向圍巖壓力q=24×4=96kPa.Ka=tan(隧道頂部水平壓力：96×Ka=32kPa.隧道底部水平壓力：(96+24×7)×Ka=88kPa五、案例分析1×10分=10分滬昆高鐵某隧道位于湖南省芷江縣境內(nèi)，為雙線隧道。隧道擬采用新奧法施工。①該隧道洞口段為V級圍巖，巖體以強風(fēng)化為主，巖體風(fēng)化、破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。請結(jié)合材料，論述洞口段工程主要包括哪些工程，提出相應(yīng)的進洞方法，并繪制進洞開挖方法的橫斷面、縱斷面工序圖？答：洞口段工程邊仰坡土石方、邊仰坡防護、路塹擋護、洞門圬工、洞口排水系統(tǒng)、洞口檢查設(shè)備安裝和洞口段洞身襯砌等。進洞方法：根據(jù)地質(zhì)條件，建議采用管棚支護下進洞，開挖方案建議采用環(huán)形開挖留核心土土法，其橫、縱斷面工序如下圖所示。②該隧道洞內(nèi)一Ⅳ級圍巖段內(nèi)巖體較為破碎，結(jié)構(gòu)松散，圍巖自穩(wěn)能力較差，施工中因爆破參數(shù)不合理以及支護不及時等原因，發(fā)生了拱頂局部小塌方。請結(jié)合材