中南大學(xué)-隧道工程-論述題

、論述影響圍巖穩(wěn)定性因素答：自然因素方面（地質(zhì)）1）巖體結(jié)構(gòu)特征。從穩(wěn)定性角度看，巖體結(jié)構(gòu)特征可以簡(jiǎn)單地用巖體地破碎程度或完整性表示，一般情況下，巖體越破碎，坑道越容易失穩(wěn)。2）結(jié)構(gòu)面性質(zhì)和空間的組合。在塊狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的巖體中，控制巖體破壞的主要因素是軟弱結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，以及它們?cè)诳臻g的組合狀態(tài)。單一的軟弱結(jié)構(gòu)面，一般不影響坑道的穩(wěn)定性，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)面與隧道軸線的相互關(guān)系不利時(shí)，才能構(gòu)成容易墜落的分離巖體。3）巖石的力學(xué)性質(zhì)。整體結(jié)構(gòu)的圍巖，控制圍巖穩(wěn)定性的主要因素時(shí)巖石的力學(xué)性質(zhì)，尤其時(shí)巖石的強(qiáng)度。一般說來，巖石強(qiáng)度越高，坑道越穩(wěn)定。4）圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)。圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)是隧道圍巖變形、破壞的根本作用力，它直接影響圍巖的穩(wěn)定性。5）地下水狀況。地下水是造成坍方，使圍巖喪失穩(wěn)定性的最主要的因素之一。水可以使巖石軟化，沖走充填物或使夾層軟化，對(duì)某些巖石還會(huì)遇水膨脹。人為因素方面隧道形狀和尺寸：形狀方面，一般圓形斷面受力較好，穩(wěn)定性好；高度跨度比（簡(jiǎn)稱高跨比）越大越容易穩(wěn)定；尺寸方面斷面越大，穩(wěn)定性越差。隧道埋深：埋深較淺時(shí)，隨深度增大，自穩(wěn)能力增大；但當(dāng)深度很大時(shí)，初始應(yīng)力場(chǎng)過大，可能出現(xiàn)巖爆、大變形等，使自穩(wěn)能力下降。施工方法：施工的開挖擾動(dòng)強(qiáng)度越小，次數(shù)越少，圍巖自穩(wěn)能力越大；支護(hù)時(shí)間和類型：過早支護(hù)且剛度較大，支護(hù)承擔(dān)的圍巖較大，過晚則圍巖可能變形過大，降低或喪失穩(wěn)定性。二、論述隧道洞口位置選擇的基本原則答：總的原則：早進(jìn)晚出，即：為了施工及運(yùn)營(yíng)的安全，寧可早一點(diǎn)進(jìn)洞，晚一點(diǎn)出洞。雖然使隧道長(zhǎng)了些，但卻較安全可靠。應(yīng)把握好合理的邊、仰坡的坡率、和刷坡高度的衡量尺度，科學(xué)合理的選擇洞口位置。盡可能避開不良地質(zhì)盡可能垂直等高線進(jìn)洞，避免地形偏壓具體原則如下：1）洞口應(yīng)該盡可能地設(shè)在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好、地下水不太豐富的地方。2）洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水爭(zhēng)路。3）洞口應(yīng)該盡可能設(shè)在線路與地形等高線相垂直的地方，使隧道正面進(jìn)入山體，洞門結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。4）當(dāng)線路位于有可能被淹沒的河灘上或水庫(kù)回水影響范圍以內(nèi)時(shí)，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)該在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。5）為了保證洞口的穩(wěn)定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高，不使山體擾動(dòng)太厲害。6）若洞口附近遇到有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，可以設(shè)置挖槽開溝的橋梁或涵洞，以排水。7）若洞口前方巖壁陡立，基巖裸露，此時(shí)最好不要?jiǎng)釉旅妫婚_挖山體。8）洞口以外必須留有生產(chǎn)活動(dòng)的場(chǎng)所?？偟膩碚f，選定隧道洞口位置時(shí)，首先要按照地質(zhì)條件控制邊坡和仰坡的高度和坡面長(zhǎng)度，其次是避開不良地質(zhì)區(qū)域和排水影響，最后才談得到從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較。四、荷載結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法的區(qū)別：荷載結(jié)構(gòu)法。以松弛和在理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為：圍巖雖具有一定得承載能力，但極可能應(yīng)為松弛的發(fā)展而導(dǎo)致失穩(wěn)，結(jié)果是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生荷載作用，因此該模型以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體和分析對(duì)象。以結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算，作用1、圍巖壓力2、圍巖彈性抗力，圍巖自身的承載力則間接考慮。適用于，過分松弛、坍塌的圍巖。地層結(jié)構(gòu)法。以巖承理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為圍巖的承載能力不僅要盡可能利用，還應(yīng)當(dāng)保護(hù)和增強(qiáng)，以圍巖為承載的主體，并視支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖為一體，同為承載結(jié)構(gòu)和計(jì)算分析的對(duì)象，采用巖體力學(xué)的方法和數(shù)值計(jì)算，圍巖體現(xiàn)為形變壓力，支護(hù)結(jié)構(gòu)則約束圍巖變形，適用于具有自穩(wěn)和承載力的圍巖。五、新奧法的理論要點(diǎn)核心思想：充分保護(hù)和利用圍巖的自穩(wěn)能力。開挖時(shí)盡量減少擾動(dòng)和破壞原始應(yīng)力狀態(tài)，提高圍巖自穩(wěn)能力。而在隧道的整個(gè)支護(hù)體系中，圍巖本身是主要的承載單元，因此要充分保護(hù)和利用自穩(wěn)能力。實(shí)現(xiàn)方法：通過圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的適度可控變形來實(shí)現(xiàn)。即既允許又限制圍巖變形，既充分發(fā)揮圍巖強(qiáng)度，又要避免過度變形導(dǎo)致承載能力的降低和喪失。技術(shù)手段：錨噴柔性支護(hù)；監(jiān)控量測(cè)；動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工。初期支護(hù)應(yīng)盡量做成柔性的，因此常用錨噴支護(hù)，一方面與圍巖緊密接觸共同變形和承載，另一方面也抑制過度的早期變形。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：合理的結(jié)構(gòu)剛度；合適的施做時(shí)機(jī)。洞石開挖后，支護(hù)很快，剛度又大，是圍巖沒有充分發(fā)揮強(qiáng)度，主要是支護(hù)提供大部分支護(hù)力，很不經(jīng)濟(jì)。但支護(hù)過晚圍巖會(huì)超過容許變形，喪失穩(wěn)定性和強(qiáng)度，出現(xiàn)松弛，散落、坍塌不僅不安全也不經(jīng)濟(jì)。六、常見洞門類型：環(huán)框式洞門（無洞門結(jié)構(gòu)）：適用于W類或I級(jí)圍巖，地形陡峻而又無排水要求；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：不承載，加固洞口；減少雨后洞口滴水；簡(jiǎn)單裝飾端墻式洞門：適于地形開闊，巖質(zhì)基本穩(wěn)定的I?III級(jí)圍巖；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：能有效抵抗山體縱向推力。翼墻式洞門：適用于山體縱向推力較大，洞口地質(zhì)較差的W級(jí)及以上的圍巖，增加洞門的抗滑動(dòng)和抗傾覆能力。柱式洞門：適用于地形較陡，地質(zhì)條件較差，仰坡可能下滑，而又受地形或地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時(shí)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在端墻中部設(shè)置兩個(gè)斷面較大的柱墩，增加了端墻的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)雄偉。削竹式洞門：適用于洞口段有較長(zhǎng)的明洞襯砌，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；地形相對(duì)比較對(duì)稱和不太陡峻。特點(diǎn)：a洞口邊仰坡開挖量少；b減少對(duì)植被的破壞和有利于保護(hù)環(huán)境；c適用各種圍巖類別臺(tái)階式洞門：當(dāng)洞口處于傍山側(cè)坡地區(qū)，洞口一側(cè)邊坡較高時(shí)，為減小仰坡高度及外漏坡長(zhǎng)，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級(jí)的臺(tái)階形式。斜交洞門：當(dāng)線路方向與地形等高線斜交時(shí)，也可將洞門做成與地形等高線一致，使洞門左右仍可以保持大致對(duì)稱。襯砌的作用：承受圍巖壓力、地下水壓力保證圍巖穩(wěn)定、行車安全降低通風(fēng)阻力提高照明質(zhì)量改善駕駛員行車心理我國(guó)隧道工程的治水原則是？治水措施主要有哪些？“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的治水原則。防：采用防水混凝土使襯砌本身達(dá)到一定的抗?jié)B強(qiáng)度，采用止水帶封閉襯砌變形縫，設(shè)置防水層等。排：采用彈塑軟式透水管、打孔波紋管等暗管在襯砌與圍巖之間組成縱橫交錯(cuò)的排水管網(wǎng)，然后將水經(jīng)由暗管引入隧道內(nèi)，再?gòu)亩磧?nèi)水溝排走。截：在洞口邊、仰坡開挖線5m以外，設(shè)置排水溝，并加以鋪砌，將地表水?dāng)r截在邊、仰坡范圍之外；或?qū)Χ错數(shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，?duì)裂縫進(jìn)行堵塞。堵：普遍采用的方法是壓漿，還可以采用壓漿分段堵水，使地下水集中在一處或幾處后再引入隧道內(nèi)排出。襯砌的作用：承受圍巖壓力、地下水壓力；保證圍巖穩(wěn)定、行車安全；降低通風(fēng)阻力；提高照明質(zhì)量；改善駕駛員行車心理輔助坑道的作用:增加作業(yè)面，以加快施工速度，縮短工期；改善施工條件、減少施工干擾；有利于合理布置施工中的管路、線路。隧道襯砌有哪些類型？各自的適用條件是什么？1）整體式混凝土襯砌：是指就地灌注混凝土襯砌，也稱模筑混凝土襯砌。其工藝流程為，先立模，再灌注，然后養(yǎng)生、最后拆模。模筑襯砌的特點(diǎn)是：對(duì)地層條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，易于按需要成型，整體性好，抗?jié)B性強(qiáng)，并適用于多種施工條件，如可用木模板、鋼模板或襯砌臺(tái)車等。整體式混凝土襯砌又分為整體式混凝土直墻式和曲墻式襯砌兩種形式。整體式混凝土直墻式：適用于地質(zhì)條件比較好，屬于我國(guó)交通隧道圍巖分級(jí)中的I、II、III級(jí)圍巖。曲墻式襯砌：適用于地質(zhì)比較差，巖體松散破碎，強(qiáng)度不高，又有地下水，側(cè)向水平壓力也相當(dāng)大的情況。2）拼裝式襯砌：是指由若干在工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先制備的構(gòu)件運(yùn)入坑道內(nèi)，然后用機(jī)械將它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌。由于拼裝式襯砌存在著一些缺點(diǎn)，目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中應(yīng)用，在我國(guó)鐵路和公路隧道上，未能推廣使用。3）錨噴支護(hù)：噴射混凝土是以壓縮空氣為動(dòng)力，將摻有速凝劑的混凝土拌合料和水混合成為漿狀，噴射到坑道的巖壁上凝結(jié)而成。在圍巖不夠穩(wěn)定時(shí)，可加設(shè)錨桿和金屬網(wǎng)，構(gòu)成一種支護(hù)形式，簡(jiǎn)稱噴錨支護(hù)。適用范圍廣，并能適應(yīng)