中南大學(xué)隧道工程課后習(xí)題及參考答案與解析

1、.wd.wd.wd.第1章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì)1.隧道選址與線路選線有什么關(guān)系 2.確定洞口位置的原那么是什么請(qǐng)解釋其工程含義。 3.在按地質(zhì)條件選擇隧道位置時(shí)，所需要的地質(zhì)資料有哪些如何考慮地形條件對(duì)隧道位置的影響 第2章 隧道主體建筑構(gòu)造 1.某新建鐵路非電化曲線隧道，圓曲線半徑R1200m，緩和曲線長(zhǎng)l=50m,遠(yuǎn)期行車速度V=160km/h，隧道里程為： 進(jìn)口DK150+310；出口DK150+810；ZH點(diǎn)DK150+320；YH點(diǎn)DK151+000。 試求：各段加寬值與隧道中線偏移值。要求按教材P32圖2-7所示，表示清楚，并注明不同加寬的分段里程。 ( 注：超高值以0.5cm取整，

2、最大采用15cm；加寬值取為10cm的整數(shù)倍；偏移值取至小數(shù)點(diǎn)后2位 2. 為什么說(shuō)臺(tái)階式洞門(mén)能降低邊仰坡開(kāi)挖高度 第3章 隧道附屬建筑1.什么是避車洞避車洞的設(shè)置間距是多少在布置避車洞時(shí)應(yīng)該避開(kāi)哪些地方 2.營(yíng)運(yùn)隧道的通風(fēng)方式有哪些什么是風(fēng)流中性點(diǎn)它與通風(fēng)方式的關(guān)系怎樣 3.為什么公路隧道要設(shè)置不同的照明亮度段它們各自的作用是什么 第4章 隧道圍巖分類與圍巖壓力1.影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素有哪些圍巖分級(jí)主要考慮什么因素圍巖分級(jí)的 基本要素是哪幾種我國(guó)鐵路隧道圍巖分級(jí)主要考慮哪些因素某隧道所處圍巖節(jié)理發(fā)育，Rb26MPa，試問(wèn)這是屬于哪一級(jí)圍巖 2. 某隧道內(nèi)空凈寬6.4m，凈高8m，級(jí)圍巖。

3、：圍巖容重20KN/m3，圍巖似摩擦角530，摩擦角300，試求埋深為3m、7m，15m處的圍巖壓力。 第5章 隧道襯砌構(gòu)造計(jì)算1.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。試求墻底中心的下沉量及墻底發(fā)生的轉(zhuǎn)角。 2. 什么情況下將圍巖抗力彈簧徑向設(shè)置試推導(dǎo)徑向設(shè)置的圍巖抗力單元?jiǎng)偠染仃嚒?注：抗力方向以擠壓圍巖為正)3.一對(duì)稱等厚平拱，襯砌厚度為50 cm，內(nèi)力如圖示，墻底抗力系數(shù)Kd=350 MPa/m,請(qǐng)求出墻底中心水平位移、垂直位移以及墻底截面轉(zhuǎn)角(注：圖中1、2、3為截面編號(hào))。 第6章 隧道施工方法1.采

4、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(kāi)挖留核心土法是如何穩(wěn)定開(kāi)挖工作面的 2.在隧道分部開(kāi)挖施工中，這些術(shù)語(yǔ)指的是開(kāi)挖的哪些部位落底、拉中槽、導(dǎo)坑、挖馬口。 3.指出錯(cuò)誤，并改正之： 某隧道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。 4.指出錯(cuò)誤，并改正之： 新奧法施工時(shí)，隧道開(kāi)挖后，為了調(diào)動(dòng)圍巖的承載能力，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。 第7章 隧道鉆爆施工作業(yè) 1.請(qǐng)解釋“臨時(shí)支護(hù)、“初期支護(hù)與“永久支護(hù)的含義，并各舉一例說(shuō)明之。 2

5、.某隧道的導(dǎo)坑，尺寸為2.8m2.8m，級(jí)圍巖，巖石等級(jí)為堅(jiān)石f=8，采用斜眼掏槽，2號(hào)巖石硝銨炸藥，藥卷直徑32mm,裝藥系數(shù)可取為0.6。試問(wèn)： 炸藥用量；炮眼深度；炮眼數(shù)量。 第8章 隧道施工的輔助坑道及輔助作業(yè) 1.隧道施工的輔助作業(yè)有哪些 2.為什么有的隧道必須采用輔助坑道選擇輔助坑道時(shí)必須考慮哪些條件 3.隧道施工通風(fēng)有幾種方式用得最多的是哪一種它又分為幾種什么樣的方式 4.一座隧道，級(jí)圍巖，斷面積約為75m2,鉆爆法施工，洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)為35人。請(qǐng)按保證洞內(nèi)人員新鮮空氣要求計(jì)算通風(fēng)機(jī)應(yīng)提供的風(fēng)量。 第9章 新奧法 1.一座深埋圓形隧道，開(kāi)挖直徑10m，拱頂以上巖層覆蓋厚度

6、495m，圍巖容重20KN/m3，彈性模量E=104MPa，粘結(jié)力C=1.5MPa，圍巖內(nèi)摩擦角300，側(cè)壓力系數(shù)=1，泊松比=0.2。 試問(wèn)： 開(kāi)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Pa=8.5MPa，問(wèn)洞室周邊位移是多少 2.某單線鐵路隧道，對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)展回歸分析后，知位移時(shí)態(tài)曲線方程為。隧道極限相對(duì)位移值為144mm，開(kāi)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(kāi)挖6天后的隧道穩(wěn)定性。 3.某單線鐵路隧道，位移時(shí)態(tài)曲線方程為。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

7、兩方面判斷隧道能否穩(wěn)定需要多長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定是否需要采取加強(qiáng)措施第10章 隧道掘進(jìn)機(jī)施工 巖石掘進(jìn)機(jī)的適應(yīng)條件 巖石掘進(jìn)機(jī)有哪些類型 第11章 高速鐵路的隧道施工 1. 高速鐵路隧道會(huì)產(chǎn)生怎樣的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng) 2. 如何抑制空氣動(dòng)力學(xué)的不良效應(yīng)影響 第12章 隧道施工組織與管理 1. 隧道現(xiàn)場(chǎng)施工的特點(diǎn)是什么 2. 如何加快施工進(jìn)度 第13章 隧道的營(yíng)運(yùn)管理與養(yǎng)護(hù)維修 1. 隧道養(yǎng)護(hù)工作的原那么是什么 2. 隧道病害治理的主要內(nèi)容有哪些 3. 襯砌裂縫的延展方向與隧道的穩(wěn)定性有何關(guān)系 習(xí)題參考答案 第1章 隧道工程勘測(cè)設(shè)計(jì) 1.答：依隧道類型不同而不同：對(duì)于長(zhǎng)大隧道，線路選線應(yīng)服從于隧道選址；對(duì)

8、于中、短隧道，選址應(yīng)服從于線路。 2.答：早進(jìn)晚出。保護(hù)洞口邊仰坡的穩(wěn)定。 3.答： 地質(zhì)構(gòu)造、 巖體強(qiáng)度、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)； 越嶺線隧道的位置應(yīng)選擇穿越埡口； 河谷線隧道應(yīng)使隧道外側(cè)最小覆蓋厚度滿足工程要求，以防止偏壓。 第2章 隧道主體建筑構(gòu)造 1.解：超高E0.76V2/R=16.21cm 15cm 取為15cm d內(nèi)4050/1200+2.7E=43.9cmd外4400/1200=3.7cmd總d內(nèi)d外47.6cm (取為50cm)d偏(d內(nèi)d外)/2=(43.9-3.7)/2=20.1cm分段里程： d總 與d偏 斷面： 進(jìn)口DK150+310345d總/2 與d偏/2 斷面：

9、 DK150+345出口DK150+8102. 答：因臺(tái)階的不同高差逐漸改變了起坡點(diǎn)的高度，起坡點(diǎn)越高那么刷坡點(diǎn)越低。 第3章 隧道附屬建筑 1.答：鐵路隧道中供行人躲避列車，或堆放維修器材的洞室；大避車洞：碎石道床，對(duì)側(cè)150m間距； 整體道床，對(duì)側(cè)210m間距；小避車洞：對(duì)側(cè)30m 間距；應(yīng)避開(kāi)不同襯砌類型銜接處、變形縫處、不同斷面加寬處、不同圍巖分界處。 2.答：有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種 基本方式，而機(jī)械通風(fēng)又有： 洞口風(fēng)道式通風(fēng)、 噴阻式通風(fēng)、輔助坑道通風(fēng)以及射流式通風(fēng)。風(fēng)流中性點(diǎn)指風(fēng)速為零的點(diǎn)，它不會(huì)出現(xiàn)在縱向式通風(fēng)中，而只會(huì)出現(xiàn)在半橫向式和全橫向式通風(fēng)之中。 3.答：為了讓司機(jī)的眼

10、睛逐漸適應(yīng)洞內(nèi)外的亮度狀況； 接近段在洞口前，從注視點(diǎn)到適應(yīng)點(diǎn)之間的一段道路，不需設(shè)照明； 入口段進(jìn)入隧道洞口的第一段，使司機(jī)的視力開(kāi)場(chǎng)適應(yīng)隧道內(nèi)的照明光線； 過(guò)渡段介于入口段和中間段之間的照明區(qū)段，解決從入口段的高亮度到中間段的低亮度之間的的劇烈變化； 中間段司機(jī)已 基本適應(yīng)洞內(nèi)的照明光線，中間段的 基本任務(wù)就是保證行車照明； 出口段 單向交通隧道中，應(yīng)設(shè)置出口段照明，讓司機(jī)逐漸適應(yīng)由洞內(nèi)到洞外的光線變化。而雙向交通隧道中，無(wú)出口段照明。 第4章 隧道圍巖分類與圍巖壓力 1.答：影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素：地質(zhì)因素；人為因素 圍巖分級(jí)主要考慮：地質(zhì)因素 圍巖分級(jí)的 基本要素：4種 巖性要素強(qiáng)度

11、、變形性質(zhì)等力學(xué)性質(zhì)； 地質(zhì)構(gòu)造要素指圍巖的完整性狀態(tài)； 地下水要素地下水對(duì)圍巖的軟化作用； 地應(yīng)力要素初始地應(yīng)力對(duì)圍巖產(chǎn)生巖爆、裂縫、巖體剝離與位移等作用。 我國(guó)鐵路隧道圍巖分級(jí)主要考慮因素有4種： 巖體的構(gòu)造特征與完整性狀態(tài)；巖石強(qiáng)度；地下水；初始地應(yīng)力 這是級(jí)圍巖，軟巖。 2. 解：求自然拱高度；判斷深淺埋分界；分別按土柱法、一院法、統(tǒng)計(jì)法求圍巖壓力。 結(jié)果(小數(shù)點(diǎn)后四舍五入)： 埋深3m時(shí)： q=128KPa， e=31KPa； 埋深7m時(shí)： q=60KPa， e=16KPa； 埋深15m時(shí)：q=84KPa，e=(1325)KPa； 第5章 隧道襯砌構(gòu)造計(jì)算 1.解：運(yùn)用溫氏假定解之。

12、 2. 什么情況下將圍巖抗力彈簧徑向設(shè)置試推導(dǎo)徑向設(shè)置的圍巖抗力單元?jiǎng)偠染仃嚒?注：抗力方向以擠壓圍巖為正)解：抗力設(shè)置方向提問(wèn)，見(jiàn)教材P108。 見(jiàn)圖1： 抗力Ri=Ki.Si.i，將其沿x、y方向分解為： Rix=-Ri.sini Riy=Ri.cosi 見(jiàn)圖2，將節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的水平位移與垂直位移合成為徑向位移： i=-uix. sini+uiy. cosi故有： Ri= Ki.Si.i = Ki.Si.( -uix. sini+uiy. cosi) 將其代入，得： Rix= Ki.Si.( sin2i. uix- sini. cosi. uiy)Riy= Ki.Si.( -cosi.sini

13、.uix+cos2i.uiy)寫(xiě)成矩陣形式后得抗力單剛(元素)： Ki.Si. sin2i -Ki.Si. cosi.sini-Ki.Si. cosi.sini Ki.Si.cos2i0 00 0 0 0 0 0 3.解：求墻底中心水平位移： 墻底中心應(yīng)力中287kn.m/0.5m=574KN/m2由溫氏假定：中中/Kd=574 KN/m2 /350000 kn/m3=0.164cm (1Mpa =1000kn/m2)墻底中心水平位移0.164cos 600=0.082cm墻底中心垂直位移0.164sin 600=0.142cm在彎矩M作用下，墻底邊緣應(yīng)力邊=M/W=15/(0.52/6)=3

14、60kn/m2，由溫氏假定：邊緣垂直于墻底面的位移邊=邊/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm墻底截面轉(zhuǎn)角=0.103/25=0.00412=0.236第6章 隧道施工方法 1.答：地質(zhì)因素，在軟弱圍巖中，為了及時(shí)形成封閉支護(hù)構(gòu)造，應(yīng)減小臺(tái)階長(zhǎng)度； 進(jìn)度因素，在較好圍巖中為了加快進(jìn)度，在機(jī)械設(shè)備允許的情況下，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)臺(tái)階長(zhǎng)度。 “環(huán)法：利用核心土穩(wěn)定工作面，且能及時(shí)施作拱部初期支護(hù)。 2.答：落底開(kāi)挖隧道底部 中槽開(kāi)挖隧道中部 導(dǎo)坑于隧道斷面中先行開(kāi)挖的局部均稱為導(dǎo)坑，有上部弧形導(dǎo)坑、側(cè)壁導(dǎo)坑、中導(dǎo)坑等。 挖馬口先拱后墻法施工中，開(kāi)挖邊墻。 3.答：錯(cuò)誤長(zhǎng)臺(tái)階法、斷定

15、圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定。 4.答：錯(cuò)誤不宜立即噴射混凝土、錨噴支護(hù)完畢后立即修筑內(nèi)層模筑混凝土襯砌。 第7章 隧道鉆爆施工作業(yè)1.答：臨時(shí)支護(hù)僅在開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖起支承作用，如木支撐； 初期支護(hù)隧道開(kāi)挖后及時(shí)施作，兼有臨時(shí)支護(hù)與加強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力的作用，如噴錨支護(hù)； 永久支護(hù)隧道構(gòu)造的支承構(gòu)造，如整體式襯砌。 2. 解：炮眼深度：p175, (取開(kāi)挖寬度的0.50.7倍，均值為0.6)炸藥用量：由(7-1)式，炸藥用量 炮眼數(shù)量：由(7-3)式，第8章 隧道施工的輔助坑道及輔助作業(yè)1.答：通風(fēng)、壓縮空氣、供水、供電。 2.答：工期的要求；地形條件、地質(zhì)條件、隧道類型(長(zhǎng)度)、工程造價(jià)。 3.答：機(jī)械通

16、風(fēng)風(fēng)管式、巷道式、風(fēng)墻式；風(fēng)管式；壓入式、抽出式、混合式。 4.解：由(8-1)式,所需風(fēng)量因是級(jí)圍巖，故應(yīng)采用全斷面法，即通風(fēng)斷面積為75m2，由(8-4)式驗(yàn)算風(fēng)量： 不能滿足洞內(nèi)穩(wěn)定風(fēng)流的風(fēng)速要求，應(yīng)加大風(fēng)量。 第9章 新奧法 1.解：，計(jì)算出； 由9-9式，求得洞周出現(xiàn)塑性區(qū)。 由9-23-1式，由9-25式，2.解：將t=0，代入，得。 求第6天施工實(shí)測(cè)相對(duì)位移： u=u0+u*=20+64=84mm144mm (穩(wěn)定 )位移速度, 第6天時(shí) (穩(wěn)定)位移加速度 (穩(wěn)定)結(jié)論：隧道穩(wěn)定。 3.解：位移速度，令，解得 t=30.6天31天 (要31天后才能穩(wěn)定)位移加速度 (穩(wěn)定)隧道穩(wěn)定，不需要采取加強(qiáng)措施。 第10章 隧道掘進(jìn)機(jī)施工 1. 答：適應(yīng)較為堅(jiān)硬的巖石地層。 2. 答：全斷面式(開(kāi)敞式、護(hù)盾式)和臂式兩大類。 第11章 高速鐵路的隧道施工 1.答：瞬變壓力與微壓波。 2. 答：加大隧道斷面積、改變