《隧道工程》作業(yè)完整版講解學(xué)習(xí)

1、精品文檔精品文檔精品文檔精品文檔緒論思考題什么是隧道？隧道的種類有哪些？和地面結(jié)構(gòu)相比，隧道工程有哪些特點(diǎn)？試從隧道的廣泛用途上論述學(xué)習(xí)、研究與發(fā)展隧道技術(shù)的重要意義。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？345、 圍巖的定義，圍巖分級(jí)的目的？6、 圍巖分級(jí)的基本因素有哪些？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)規(guī)矩的圍巖分級(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擇上采取什么原則3、地質(zhì)條件關(guān)于隧道位置選擇有哪些影響？4

2、、隧道洞口位置的選擇遵循哪些原則？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)什么？9、公路隧道建筑限界包含哪些內(nèi)容？13m 和 22m 的理由是10、隧道襯砌斷面設(shè)計(jì)的原則是什么？計(jì)算題1、某隧道位于半徑 R=800m 的圓曲線上，經(jīng)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=12.5cm，外軌超高值 E=9.5cm，隧道竣工后，測(cè)得 K23+15 K23+20 K23+25各起拱線處內(nèi)外側(cè)寬值如表11 所示，試按隧限一 2A 計(jì)算各點(diǎn)

3、侵限情況。樁號(hào)外側(cè)寬/m內(nèi)側(cè)寬/mK23+152.532.77K23+202.542.76K23+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) K27+844,出口 K28+344, ZH點(diǎn)樁號(hào) K27+958,設(shè)計(jì)最高行車 速度120km/h。試計(jì)算隧道加寬值 W 中線偏移值,并且繪圖說(shuō)明隧道斷面的變化位置、線路中線和隧道中 線的關(guān)系。解：E=9.5cm:15cm，_W2)/2=12.5cm，曲線加寬W3W2 =40cm則：內(nèi)側(cè)加寬 W)=32.5cm，外側(cè)加寬 W2=7.5cm。2A3-4-2

4、 則關(guān)于該隧道，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：K23+15 K23+20 K23+25 外側(cè)都不侵限；K23+15 內(nèi)側(cè)不侵限，K23+20 K23+25 內(nèi)側(cè)侵限。解:m。2外軌超高值為：內(nèi)側(cè)加寬值為：E =0.764050WR44000.76122210.94cm :：:15cmR外側(cè)加寬值為：W2R2.7E44001000100040501000,4.4cm2.7 10.94-33.6cm總加寬值為： W3 =Wr W? =33.6 :，4.4 = 38.0cm中線偏移值為：中線偏移值為：二_W2)/2

5、=(33.6_4.4)2=14.6cm則分段里程： 總與 偏斷面：ZH 點(diǎn) K27+944+ 993總/2與偏/2斷面：K27+993出口K28+344示意圖如下:習(xí)題：隧道斷面變化平面示竟凰第四章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、避車洞部署的原則是什么？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)的工程措施？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

6、寬值 W=30cm 中線偏距=10cm 斷面圖。7. 4-1-44-1-1第五章作業(yè) 1.330米處圍巖是IV25kN/m128m隧道上覆巖體厚度8 米，試計(jì)算并且判斷該處隧道屬深埋還是淺埋？川級(jí)圍巖中的一直墻型隧道，埋深26m,圍巖容重=22KN/m3，計(jì)算內(nèi)摩擦角32,隧道寬 6m 高 8m。試按淺埋隧道確定圍巖壓力。i30m,V12m,10m,20KN/n力。ih=40m,20KN/m,內(nèi)摩擦角$28：6m,8m試確定圍巖壓力。6.4m8m,W級(jí)圍巖。已知：圍巖容重角$530303m7m15m120KN/R ,圍巖似摩擦1. .3一直墻型隧道建于軟弱破碎巖體中，埋深40m,圍巖巖石容重丫

7、=23KN/m,內(nèi)摩檫角$b=360 R =8Mpa 6m 8m,b一直墻形隧道建于軟弱破碎巖體中，埋深50m圍巖容重丫=24KN/m,$=36,巖體壓強(qiáng)度Q=12Mpa隧道寬6m,高8m,試確定圍巖壓力。答案：30米處圍巖是IV25kN/m3 128m隧道上覆巖體厚度8 米，試計(jì)算并且判斷該處隧道屬深埋還是淺埋？解：用=10.1(12 - 5)=1.7q =0.45 225；4：=0.45 8 25 1.7 =153Kpa153qhq25=6.12mHq =(22.5)hq =(22.5) 6.12 (12.24 15.3) m 8m屬于淺埋隧道。0. . .30川級(jí)圍巖中的一直墻型隧道，埋

8、深26m,圍巖容重Y=22KN/m$=32,隧道寬6m高8m試確定隧道圍巖壓力解：=1 0.1(6 一5) =1.1q0.4523，沐川=0.454221.143.56Kpa43.56h二 2.0mq22H q = (2 2.5)hq = (2 2.5) 2(4 5) m 26m屬于深埋隧道。q = 0.45 2e=0.15q=6.5- 0.45 4 22 1.1 = 43.56 Kpai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/n，試計(jì)算該隧道圍壓力。i解：=10.1(12 -5) =1.7q=0.45251 =0.45 16 20 1.7 =244.

9、8Kpa沐心244.8h=12.24mq20Hq =(2 2.5)hq =(2 2.5) 12.24 (24.5 30.6) m 屬于深埋隧道。q=0.45 25用=0.45 16 20 1.7 =244.8 Kpae (0.3 0.5)q (0.3 0.5)244.8=73.44122.4Kpa14. h=40m,20KN/R ,內(nèi)摩擦角$28 6m,高18m 試確定圍巖壓力。解：此時(shí)令側(cè)壓力系數(shù)上覆土體產(chǎn)生圍巖壓力，則隧道頂部垂直壓力：。一筍40 p+8tan(45。一筍水平壓力:=812KPa駕=294KPa8 = 812 tan 45 2e2(812 -20 8 廿屛(45-竺)=35

10、1 KPa25.8m,W 級(jí)圍巖。已知：圍巖容重角$53003003m7m15m6.4m20KN/ni，圍巖似摩擦結(jié)果）：=10.1(6.4 -5)=1.14q =0.454 1A. 0.45 8 20 1.14 =82.08KPaq82.08hq20=4.104mHq =(22.5)hq =(22.5) 4.104 (8.208 10.26)m1 .2 0 $埋深 3m 時(shí)，屬于淺埋。q= h=60KPa, e= (q7 ：暮：嚀 Ht)tan2 20) =15.67KPa; tan P -tan$0tan：1tan:(tan0-tantan0tan-)=143.67 KPa。口佔(zhàn)e2 =

11、H =42.42 KPa埋深15m時(shí)，屬于深埋。q mhq=82.1KPa,e=(12.324.6)KPa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/m，內(nèi)摩擦角$b=360R =8Mpa 6m 8m,解：bBa!Ht 2 2 2(1)泰沙基理論計(jì)算：確定自然平衡拱的半跨：0)=3 8tan(450-) =7.08m確定自然平衡拱的寬度：bi二一也=9.74mtan隧道的垂直壓力為： p =2 方 =2x23x3x9.74 =1344.12 KPa水平側(cè)壓力為： e(2 120 甲(2b1 h)tan2(45) =82.2KPa22確定自然平衡拱的跨度：0申36。B1

12、 = Bt 2Ht tan(45- =6 2 仙海盲八體伽平衡拱高度為：平衡拱高度為：hb14.16/2fkb8/108.85m隧道的垂直壓力為：q = h = 23 8.85 = 203.55Kpa丄2036水平壓力 = 203.55tan2(450e2=(203.55238)tan2360)=52.94 Kpa) =100.8 Kpa1一直墻形隧道建于軟弱破碎巖體中，埋深50m圍巖容重丫=24KN/R ,$=36 ,巖體壓強(qiáng)度R,=12Mpa隧道寬6m,高8m,1解：巖石堅(jiān)固性系數(shù) fkb=12/10=1.2 ,B丄丄0%a1Ht 2 2 2)=3-) =7.08m壓力拱咼h 為h=5.9

13、m1.2隧道頂部垂直壓力 q = h =24 X 5.9=141.6 Kpa二(141.6248)tan(45-236 )=86.6 Kpa6 = 141.6 tan (二(141.6248)tan(45-236 )=86.6 Kpa5 1.試?yán)L出半襯砌拱圈的彎矩圖和軸力圖的大致形狀。已知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。一關(guān)于稱等厚平拱，襯砌厚度為50 cm,已知內(nèi)力如下圖示，墻底抗力系K=350MPa/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、

14、3）4.解：應(yīng)用溫氏假定解之。匚=N .Z80 =1450KN/m2，101450h 0.6k 150 1036M6 43.5 =725KN 23 7254.83mmmaxh20.62150103二：=r2 =9.67+4.83=14.5mm申=-4.83=i6 1x10rah/20.6/25.解：求墻底中心水平位移：在軸力N 作用下:287 =574KN /m20.5由溫氏假定：由溫氏假定：、中5741.64mm k 350103則：墻底中心水平位移=1.64 cos60= 0.82mm墻底中心垂直位移=1.64 sin 600 = 1.42mm在彎矩M 作用下：墻底邊緣應(yīng)力匚邊二6M4=3

15、60h20.5十360由溫氏假定：邊緣垂直于墻底面的位移邊-=1.03mm邊 k 350 漢 103墻底截面轉(zhuǎn)角h/203 104.12 10ra0.5/2第六章作業(yè)隧道施工方法的種類和選擇依據(jù)。比較新奧法和隧道圍巖變形控制分析工法。定圍巖變形已經(jīng)穩(wěn)定。指出錯(cuò)誤，并且改正之。之。應(yīng)該是：改為短臺(tái)階法；并且未穩(wěn)定。第七章作業(yè)2.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)（圖某隧道在鋼a）,測(cè)得各測(cè)力計(jì)的壓力一一時(shí)間關(guān)系曲線，如圖期支護(hù)時(shí)應(yīng)采取的措施。b。試據(jù)此分析該斷面的壓力特征，并且說(shuō)明加強(qiáng)初已知一座深埋圓形隧道，開挖直徑 10m拱頂以上巖層覆蓋厚度 495m圍巖容重丫 =20KN/m3

16、E=104MPa粘結(jié)力C=1.5MPa030=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？某公路隧道，關(guān)于量測(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w =20+1)。已知隧道極限相關(guān)于位移值為144mm開挖6天后洞周實(shí)測(cè)相關(guān)于位移值為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。u=126.321n(10.2mm/定？是否需要采取加強(qiáng)措施？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)圍，錨桿長(zhǎng)度應(yīng)采用3.54m為宜。

17、解：該段地層斷面I和斷面III鮮明壓力不關(guān)于稱，存在偏壓現(xiàn)象；應(yīng)在隧道斷面III止偏壓造成的隧道受力不均，使隧道穩(wěn)定性變差。3. 解：He=4955=500m，計(jì)算出2H220500=20MPa；2 cos 由 Rb 二2cos.cR =5.2MPa,求得1 -sin 甲,求得2 He Rb , 洞周出現(xiàn)塑性區(qū)。由匕=上泄，Rp 平洋仝鼻絕尸1-sin， P G+1Rb1 _sin 沖He Ccot 2sm （教材 5-4-13 式），得 Rp = 7.78m或 Rp 二 R0 （1 sin ） C cot -由P0 .；z =；Hc, G=E/2（1：【二）2ur2P-（2rr2Gr -1 a2sin2s