完整版隧道工程作業(yè)

1、緒論思考題1. 什么是隧道2. 隧道的種類有哪些3. 隧道設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容有哪些 4. 和地面結(jié)構(gòu)相比,隧道工程有哪些特點(diǎn)5. 試從隧道的廣泛用途上論述學(xué)習(xí)、研究與開展隧道技術(shù)的重要意義.6. 你認(rèn)為隧道工程需要解決的難題有哪些第二章思考題1、隧道工程地質(zhì)調(diào)查與勘測(cè)的內(nèi)容有哪些2、施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容有哪些3、簡(jiǎn)述巖石與巖體的區(qū)別.4、巖體的工程性質(zhì)有哪些5、圍巖的定義,圍巖分級(jí)的目的6、圍巖分級(jí)的根本因素有哪些7、影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素有哪些8、簡(jiǎn)述我國(guó)鐵路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的圍巖分級(jí)方法.第三章思考題：1、影響隧道位置選擇的因素有哪些2、越嶺隧道與河谷隧道有何區(qū)別它們?cè)谖恢玫倪x擇上采取什么原那

2、么3、地質(zhì)條件對(duì)隧道位置選擇有哪些影響4、隧道洞口位置的選擇遵循哪些原那么確定洞口位置考慮哪些因素5、什么是隧道凈空6、鐵路隧道的橫斷面是根據(jù)什么設(shè)計(jì)的7、簡(jiǎn)述曲線鐵路隧道加寬的原因和方法.8、 曲線鐵路隧道和直線隧道銜接的方法是什么向直線方向延長(zhǎng)13m和22m的理由是 什么9、公路隧道建筑限界包含哪些內(nèi)容10、隧道襯砌斷面設(shè)計(jì)的原那么是什么計(jì)算題1、某隧道位于半徑 R=800m的圓曲線上,通過(guò)三級(jí)圍巖地段,設(shè)計(jì)為直墻式襯砌,曲線加寬 40cm,中線偏移值d=12.5cm,外軌超高值 E=9.5cm,隧道竣工后,測(cè)得 DK23+15 DK23+2. DK23+25各起拱線處內(nèi)外側(cè)寬值如表1所示

3、,試按隧限一2A計(jì)算各點(diǎn)侵限情況.樁號(hào)外側(cè)寬/m內(nèi)側(cè)寬/mDK23+152.532.77DK23+202.542.76DK23+252.5452.752、某單線鐵路隧道位于圓曲線半徑R=1000m緩和曲線長(zhǎng) Lc=100m的曲線上,曲線全長(zhǎng) L=309.44m,隧道進(jìn)口樁號(hào) DK27+844,出口 DK28+344, ZH點(diǎn)樁號(hào) DK27+958,設(shè)計(jì)最高行車 速度為120km/h.試計(jì)算隧道加寬值 W中線偏移值d,并繪圖說(shuō)明隧道斷面的變化位置、線路中線和隧道中 線的關(guān)系.1.解：E =9.5cm <15cm, d = (W1 _W2)/2 = 12.5cm,曲線加寬 W3 = W1 +

4、 W2 = 40cm那么：內(nèi)側(cè)加寬 W1=32.5cm,外側(cè)加寬 W2=7.5cm.由“隧限一2A的圖3-4-2 (教材)所示：隧道起拱線處曲線半徑為2.44m.那么對(duì)該隧道,不侵限的條件為：外側(cè)：2.44+7.5/100=2.515m ;內(nèi)側(cè)：2.44+32.5/100=2.765m因此：DK23+15 DK23+2.DK23+25外側(cè)都不侵限；DK23+15內(nèi)側(cè)不侵限,DK23+2.DK23+25內(nèi)側(cè)侵限.2.解:V120外軌超局值為： E =0.76 =0.76= 10.94cm :：: 15cmR1000 40504050內(nèi)側(cè)加寬值為： W,= 2.7E = 2.7 10.94 = 3

5、3.6cm R1000-4400 4400外側(cè)加苑值為：W24.4cmR 1000總加寬值為： W3 =W1 W2 =33.6 4.4 = 38.0cm 312中線偏移值為：d r(W W2)/2 =(33.6-4.4)2 = 14.6cm那么分段里程：d總與d偏斷面：ZH點(diǎn)DK27+94"+ 993d總 /2 與 d偏 /2 斷面：DK27+993出口 DK28+344示意圖如下:線路中統(tǒng)隧道中線直統(tǒng)斷面一房和曲箕中點(diǎn)加 寶斷面,加寬松圓曲統(tǒng)加寬斷面,加寬W隧道斷面變化平面示童圖第四章習(xí)題:1、隧道襯砌的類型及適用條件2、洞門有何作用,有哪些洞門形式,適用于什么地質(zhì)條件3、什么是明

6、洞試述明洞的結(jié)構(gòu)類型、受力特點(diǎn)和適用條件4、如何做好隧道的防水與排水5、避車洞布置的原那么是什么其底面標(biāo)高是如何確定的6、高速鐵路隧道出口設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)的原因是什么有哪些相應(yīng)的工程舉措7、 某單線曲線隧道,設(shè)計(jì)行車速度 160km/h,位于II級(jí)圍巖內(nèi),采用直墻式襯砌, 襯砌厚度為40cm,加寬值 W=30cm中線偏距d=10cm,線路上部建筑為次重型,試查表確定 其主要尺寸,并繪制襯砌施工斷面圖.7. 見教材圖4-1-4,設(shè)計(jì)參數(shù)見表 4-1-1第五章作業(yè)11. 某公路隧道進(jìn)口 30米處圍巖是IV級(jí),容重25kN/m3,開挖斷面寬度12米,凈高為8m 隧道上覆巖體厚度 8米,試計(jì)算并判斷該處隧

7、道屬深埋還是淺埋2. 川級(jí)圍巖中的一直墻型隧道,埋深26m,圍巖容重丫= 22KN/m3,計(jì)算內(nèi)摩擦角 力=320,隧道寬6m高8作試按淺埋隧道確定圍巖壓力.3. 某隧道埋深為30m圍巖為V級(jí),凈寬為12m,凈高為10m圍巖天然容重 20KN/R3,試計(jì)算該隧道圍巖壓力.4. 沙性土質(zhì)隧道,埋深 h=40m,圍巖容重丫 = 20KN/R1,內(nèi)摩擦角 力=280,隧道寬6m,高 8m試確定圍巖壓力.5. 某隧道內(nèi)空凈寬 6.4m,凈高8m W級(jí)圍巖.：圍巖容重丫= 20KN/R1,圍巖似摩擦角力=530,摩擦角0 = 300,試求埋深為3m 7m 15m處的圍巖壓力.36. 一直墻型隧道建于軟弱

8、破碎巖體中,埋深40m,圍巖巖石谷重 丫 = 23KN/m,內(nèi)摩榛角 4 =360,巖石抗壓強(qiáng)度 R=8Mpa隧道寬6高8m,使用泰沙基理論和普氏理論確定圍巖壓 力.7. 一直墻形隧道建于軟弱破碎巖體中,埋深50m圍巖容重丫 = 24KN/R1, ()= 360,巖體抗壓強(qiáng)度R=12Mpa隧道寬6高8m,試確定圍巖壓力.答案：1.某公路隧道進(jìn)口 30米處圍巖是IV級(jí),容重25kN/m3,開挖斷面寬度12米,凈高為8m 隧道上覆巖體厚度 8米,試計(jì)算并判斷該處隧道屬深埋還是淺埋解： =1 0.1(12 -5) =1.7q =0.45 244>* 守*點(diǎn)：=0.45 8 25 1.7 =15

9、3Kpahqq 153 =6.12m25= (22.5)hq=(22.0 6.12 = (12.24 15.3) m>8m屬于淺埋隧道.2, 川級(jí)圍巖中的一直墻型隧道,埋深26m,圍巖容重丫= 22KN/m3,計(jì)算內(nèi)摩擦角 力=32°,隧道寬6m高8m,試確定隧道圍巖壓力.解：. =1 0.1(6 一5) =1.1q = 0.45 23=0.45 4 22 1.1 =43.56Kpahqq 43.56V22= 2.0mHa =(2 2.5)ha = (2 2.5) 2 = (4 5) m <26m q q屬于深埋隧道.q=0.45 23""方壬=0.4

10、5 4 22 1.1 =43.56 Kpae =0.15q =6.5 Kpa3.某隧道埋深為30m圍巖為V級(jí),凈寬為12m,凈高為10m圍巖天然容重 20KN/R3,試計(jì)算該隧道圍巖壓力.解： =1 0.1(12-5) =1.7-5 A-一一-q =0.45 2 點(diǎn)：=0.45 16 20 1.7 =244.8Kpahqq 244.8 小 -=12.24m20Hq =(2 2.5)hq =(2 2.5) 12.24 = (24.5 30.6) m屬于深埋隧道.q=0.45 25'"=0.45 16 20 1.7 =244.8 Kpae = (0.30.5 q = (0.30.

11、5) 244.8=73.44122.4 Kpa4.沙性土質(zhì)隧道,埋深h=40m,圍巖容重丫 = 20KN/R1,內(nèi)摩擦角 力=28.,隧道寬6m,高8m試確定圍巖壓力.解：此時(shí)令側(cè)壓力系數(shù)君=1,上覆土體產(chǎn)生圍巖壓力,那么隧道頂部垂直壓力：-400280、Pv = |6+8tan(45 )=812KPatan280 2 _水平壓力：e1 =812tan2(45-)=294KPa2e2 =(812 20 8)tan2(45-翌)=351 KPa25.某隧道內(nèi)空凈寬6.4m,凈高8m, W級(jí)圍巖.：圍巖容重丫= 20KN/R3,圍巖似摩擦角力=530,摩擦角0 = 30°,試求埋深為3m

12、 7m 15m處的圍巖壓力.解：求自然拱高度；判斷深淺埋分界；分別按淺或深埋隧道求圍巖壓力.結(jié)果(小數(shù)點(diǎn)后四舍五入):以=1 0.1(6.4 -5) =1.14q =0.45 2o瑚=0.45 8 20 1.14 =82.08 KPau q 82.08ha = = = 4.104mq 20Hq =(22.5)hq =(22.5) 4.104 = (8.208 10.26) m1 200、埋深 3m 時(shí),屬于淺埋.q=,h=60KPa, e= (q 十 一H t) tan (45 -一)=15.67KPa；2 2埋深 7m時(shí),屬于淺埋.tan P =tan%+j(tan t*1)tan% =3.

13、5378 0« tan 0 - tantan - - tan 0, =:0: F0.1414tan 1 tan - (tan 0 - tan tan 0 tan - 1h,tan、q = h(1 -)=143.67 KPae1 = h,=19.8KPae2 = H =42.42 KPa埋深 15m 時(shí),屬于深埋.q =?hq=82.1KPa , e=12.3 24.6KPa6.一直墻型隧道建于軟弱破碎巖體中,埋深40m,圍巖巖石容重 丫 = 23KN/m3,內(nèi)摩擦角 4=36°,巖石抗壓強(qiáng)度 R=8Mpa隧道寬6高8m,使用泰沙基理論和普氏理論確定圍巖壓 力.解：1泰沙基理

14、論計(jì)算：確定自然平衡拱的半跨：a1 = B Ht tan45° -一= 3 8tan45° - 一° = 7.08m222確定自然平衡拱的寬度：b1 =吭 =9.74mtan隧道的垂直壓力為：p=2ab=2 23 3 9.74 =1344.12 KPa 1水平側(cè)壓力為：e2b1 htan 45 -一=82.2 KPa222普氏理論計(jì)算：確定自然平衡拱的跨度：36°B1 = Bt 2Ht tan45° -芬=6 2 8tan45° - 尋=14.16mb 1416/2平衡拱高度為：h = % = 8.85mfkb 8/10隧道的垂直壓力

15、為：q = h =23 8.85 =203.55 Kpa水平壓力e = 203.55tan2450 -類-=52.94 Kpa2e2 =203.55 23 8tan2 450-電=100.8 Kpa27. 一直墻形隧道建于軟弱破碎巖體中,埋深50m圍巖容重丫 = 24KN/R1, = 360,巖體抗壓強(qiáng)度R=12Mpa隧道寬6高8m,試確定圍巖壓力.解：巖石穩(wěn)固性系數(shù)fkb=12/10=1.2 ,B0'00a1 H t tan45 一一=3 8tan45 -一=7.08m222壓力拱局h為h = =5.9m1.2隧道頂部垂直壓力 q = :h =24 X 5.9=141.6 Kpaei

16、E41.6tan2(45°360) =36.76 Kpa2= (141.6 24 8)tM(45 -3f)=86.6 Kpa第5章作業(yè)31. 隧道結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)隧道結(jié)構(gòu)體系的概念2. 試?yán)L出半襯砌拱圈的彎矩圖和軸力圖的大致形狀.3. 什么是圍巖彈性抗力計(jì)算模型中有哪幾種處理方式溫氏假定與它有什么關(guān)系4. 作用在襯砌基底面上的軸力N=870KN彎矩M=43.5KN.m,墻底厚度h=0.6m,圍巖抗力系數(shù)為150MPa/m試求墻底中央的下沉量及墻底發(fā)生的轉(zhuǎn)角.5. 一對(duì)稱等厚平拱,襯砌厚度為50 cm,內(nèi)力如以下圖示,墻底抗力系數(shù)4=350 MPa/m,請(qǐng)求出墻底中央水平位移、垂直位移以

17、及墻底截面轉(zhuǎn)角注：圖中1、2、3為截面編號(hào).4. 解：運(yùn)用溫氏假定解之.m N 780 c-= 1450KN/m2, 4h 0.66M 6 43.52 .=725KN /m , 2 0.6214503 = 9.67mm k 150 103crmax725 ；=4.83mm150 103墻底中央下沉量 、'.=c.1上& =9.67+4.83=14.5mm墻底轉(zhuǎn)角= ；83 =i6.i 10radh/20.6/25. 解：求墻底中央水平位移：在軸力N作用下： N 2872墻底中央應(yīng)力 s中=一= =574KN/mh 0.5574由扁氏假 te：&中=Z- = 1.64 m

18、mk350 婦03那么：墻底中央水平位移=1.64 cos600 =0.82mm墻底中央垂直位移=1.64 sin 60° = 1.42mm在彎矩M作用下：墻底邊緣應(yīng)力珪邊=6雄=票=360KN / m2h20.52由溫氏假定：邊緣垂直于墻底面的位移6邊=電 =360 3 = 1.03mmk 350 勺03墻底截面轉(zhuǎn)角=一生 =1.03 10 =4.12 10'radh/20.5/2第六章作業(yè)1. 隧道施工方法的種類和選擇依據(jù).2. 采用臺(tái)階法施工時(shí),影響臺(tái)階長(zhǎng)度的主要因素是什么環(huán)形開挖留核心土法是如何穩(wěn)定 開挖工作面的3. 比較新奧法和隧道圍巖變形限制分析工法.4. 某隧道

19、位于軟弱破碎地層中,采用長(zhǎng)臺(tái)階法施工.施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)洞室周邊位移加速度 等于零,因而斷定圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定.指出錯(cuò)誤,并改正之.5. 新奧法施工時(shí),隧道開挖后,為了調(diào)動(dòng)圍巖的承載水平,不宜立即噴射混凝土,而應(yīng)經(jīng) 量測(cè)后,再施噴.為了隧道的穩(wěn)定,復(fù)合式襯砌應(yīng)在錨噴支護(hù)完畢后立即修筑內(nèi)層模筑混凝 土襯砌.指出錯(cuò)誤,并改正之.4. 應(yīng)該是：改為短臺(tái)階法；并未穩(wěn)定.5. 應(yīng)該是：立即噴射混凝土；經(jīng)監(jiān)控量測(cè),圍巖根本穩(wěn)定后,再修筑內(nèi)層模筑混凝土 襯砌.第七章作業(yè)1. 某隧道在開挖過(guò)程中用多點(diǎn)位移計(jì) 對(duì)拱頂圍巖內(nèi)部位移進(jìn)行了量測(cè),不同時(shí) 刻各點(diǎn)的位移值不同,結(jié)果繪于右圖.試 據(jù)此圖判斷拱頂圍巖的松動(dòng)范圍；如

20、用錨 桿加固,其長(zhǎng)度如何確定2. 某隧道在鋼支撐架設(shè)時(shí),在同一架鋼支撐上安裝了三支液壓測(cè)力計(jì)圖a,測(cè)得各測(cè)力計(jì)的壓力一一時(shí)間關(guān)系曲線,如圖b.試據(jù)此分析該斷面的壓力特征,并說(shuō)明增強(qiáng)初期支護(hù)時(shí)應(yīng)采取的舉措.m口皿n4亍圖a圖b3. 一座深埋圓形隧道,開挖直徑 10m拱頂以上巖層覆蓋厚度 495m圍巖容重丫 =20KN/m3,彈性模量E=104MPa粘結(jié)力C=1.5MPa圍巖內(nèi)摩擦角 4 = 30°,側(cè)壓力系數(shù) 入=1, 泊松比1 =0.2.試問(wèn)： 開挖后不支護(hù)狀態(tài)下,圍巖是否出現(xiàn)塑性區(qū)? 如果出現(xiàn),問(wèn)塑性區(qū)半徑是多少假定支護(hù)阻力P=8.5MPa,問(wèn)洞室周邊位移是多少?4. 某公路隧道,

21、對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析后,知位移時(shí)態(tài)曲線方程為八 20+13照 + 1). 隧道極限相對(duì)位移值為144mm開挖6天后洞周實(shí)測(cè)相對(duì)位移值為64mm試從位移值、位移速度、位移加速度三方面判斷開挖6天后的隧道穩(wěn)定性.5. 某鐵路隧道,位移時(shí)態(tài)曲線方程為 u =12+6.32ln(1+t).假設(shè)以位移速度小于 0.2mm/日為隧道穩(wěn)定的判斷準(zhǔn)那么,試從位移速度和位移加速度這兩方面判斷隧道能否穩(wěn)定需要多長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定是否需要采取增強(qiáng)舉措1. 解：由圖可見,在距巖面 3m處,位移隨時(shí)間變化不大,圍巖的松動(dòng)范圍應(yīng)該在該處附近.如用錨桿加固,錨桿長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)圍巖松動(dòng)范圍,錨桿長(zhǎng)度應(yīng)采用3.54m為宜.2. 解：該段地層斷面I和斷面III明顯壓力不對(duì)稱,存在偏壓現(xiàn)象；應(yīng)在隧道斷面III所在