隧道工程期末考復(fù)習(xí)重點(diǎn)-第三版-朱永全 宋玉香-石家莊鐵道大學(xué)

第一章按地質(zhì)條件：土質(zhì)隧道和石質(zhì)的隧道。按埋置深度：淺埋和深埋按位置：山嶺隧道、水底隧道、城市隧道引水隧道2、尾水隧道3、導(dǎo)流隧道或泄洪隧道4、排沙隧第二章巖體的基本工程性質(zhì):1、巖體處于一定的天然應(yīng)力作用之下(重力應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng))；2、巖體物理力學(xué)性質(zhì)的不均勻性(相同的天然巖體其物理力學(xué)性質(zhì)隨在巖體中所測(cè)點(diǎn)的空間位置不同而有差異,呈現(xiàn)出巖體的不均勻性)；3、巖體是由結(jié)構(gòu)面分割的多裂隙體(結(jié)構(gòu)面分為：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面)；4、巖體具有各向異性；5、巖體具有隙巖體的強(qiáng)度性質(zhì)態(tài)下所具有的內(nèi)在應(yīng)力，可稱(chēng)之為巖體的初始應(yīng)力，也叫地應(yīng)力。圍巖：是指隧道開(kāi)挖后其周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開(kāi)挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體圍巖分級(jí)目的:作為選擇施工方法的依據(jù)；進(jìn)行科學(xué)管理及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益；確定結(jié)構(gòu)上的荷載；給出襯砌結(jié)構(gòu)的類(lèi)型及其尺寸;制定勞動(dòng)定額、材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。地面前得到結(jié)論。圍巖分級(jí)方法:1、以巖石強(qiáng)度或巖石的物理指標(biāo)為代表的分級(jí)方法(以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級(jí)方法、以巖石的物理指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級(jí)方法)2、以巖體構(gòu)造、巖體特征為代表的分級(jí)方法(泰沙基分級(jí)法、以巖體綜合物性為指標(biāo)的分級(jí)方法)3、余地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級(jí)方法(按彈性波(縱波)速度的分級(jí)方法、以巖石質(zhì)量為指標(biāo)的分級(jí)方法(RQD方法))所謂的巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD是指鉆探時(shí)巖芯復(fù)原率，或稱(chēng)巖芯采取率。巖芯復(fù)原率即單(RQD=10cm以上巖芯累計(jì)長(zhǎng)度÷單位鉆孔長(zhǎng)度×100％)——應(yīng)力折減系數(shù)圍巖的分級(jí)方法的發(fā)展趨勢(shì)：分級(jí)應(yīng)主要以巖體為對(duì)象，分級(jí)宜于地質(zhì)勘探手段有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，分級(jí)要有明確的工程對(duì)象和工程目的，分級(jí)應(yīng)逐漸定量化。鐵路隧道目前鐵路隧道圍巖分級(jí)采用以圍巖穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的分級(jí)方法,由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定。隧道級(jí)別的修正：圍巖級(jí)別應(yīng)在基本分級(jí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，考慮地下水、初始地應(yīng)力狀態(tài)和風(fēng)化作用等必要因素進(jìn)行修正。地下水的影響(軟化圍巖、軟化結(jié)構(gòu)面、承壓水作用。第三章隧道位置的選擇隧道的位置與線路是互為相關(guān)的。在一般情況下，當(dāng)一段線路的方案比選一旦確定以后，區(qū)段上的隧道的位置就只能依從于線路的位置大體決定，最多是在上、下、左、右很小幅度內(nèi)做些小的移動(dòng)。但是，如果隧道很長(zhǎng)、工程規(guī)模很大、技術(shù)上也有一定困難、屬于本區(qū)段的重點(diǎn)控制工程,那么這一區(qū)段的線路就得依從于隧道所選定的最優(yōu)位置，然后線路以相應(yīng)的引線湊到隧道的位置上來(lái).越嶺線上的隧道位置的選擇依據(jù)：主要以選擇埡口和確定隧道高程兩大因素隧道洞口位置的選擇“早出晚進(jìn)"原則：即在決定隧道洞口位置時(shí)，為了確保施工、運(yùn)營(yíng)的安全，寧可早一點(diǎn)進(jìn)洞，晚一點(diǎn)出洞,這樣做,雖然隧道長(zhǎng)度修長(zhǎng)了一點(diǎn)，卻較為安全可靠。于等高線正交。6當(dāng)線路位于有可能被水淹沒(méi)的河灘或水庫(kù)回水影響范圍以?xún)?nèi)時(shí)，隧道洞口坡均不宜開(kāi)挖過(guò)高。8當(dāng)洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時(shí)，可設(shè)置拉槽開(kāi)溝的橋梁或涵改造洞口場(chǎng)地、以便布置運(yùn)輸便道、材料堆放場(chǎng)、生產(chǎn)設(shè)施用地及生產(chǎn)、生活用房等.另外，在橋隧相連時(shí)，應(yīng)注意防止因棄渣造成橋孔堵塞或推壞橋梁墩臺(tái)建筑物。鐵路隧道的坡道形式一般采用單面坡或人字坡單面坡：適用范圍：多用于線路的緊坡地段或展線的地區(qū)，優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)閱蚊嫫驴梢誀?zhēng)取高程,拔起或降低一定的高度，促進(jìn)洞內(nèi)的自然通風(fēng)。缺點(diǎn)：在施工階段，對(duì)于下坡開(kāi)挖,空車(chē)下坡重車(chē)上坡，運(yùn)輸效率低。人字坡：適用范圍：多用于長(zhǎng)隧道，尤其是越嶺隧道。優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)，水自然的流向有害氣體聚集在兩坡間的頂峰處，盡管用機(jī)械通風(fēng)，有時(shí)也排除不干凈,長(zhǎng)時(shí)間積累，濃度漸漸增大,使司機(jī)以及洞內(nèi)維修人員的健康受到影響.隧道凈空:是指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。鐵路隧道凈空是根據(jù)“基本建筑限限界:是一種規(guī)定的輪廓線,這種輪廓線以?xún)?nèi)的空間是保證列車(chē)安全運(yùn)行所必需的.建筑限界:是建筑物不得侵入的一種限界機(jī)車(chē)車(chē)輛限界：是指機(jī)車(chē)車(chē)輛最外輪廓的限界尺寸?；窘ㄖ藿?是指線路上各種建筑物和設(shè)備均不得侵入的輪廓線。隧道建筑限界：是指包圍“基本建筑限界”外部的輪廓線，即要比“基本建筑限界"大一些，留出少許空間,用于安裝通信信號(hào)、照明、電力等設(shè)備。結(jié)構(gòu)的合理受力形狀以及施工方便等因素。曲線隧道凈空加寬第四章隧道結(jié)構(gòu)建筑可分為主體建筑物和附屬建筑物，主體建筑物是為了保持隧道的穩(wěn)定和正常使一、襯砌的主要方式有:整體式混凝土襯砌、拼裝式襯砌、噴射混凝土襯砌和復(fù)合式襯砌。1、整體式混凝土襯砌多為臨時(shí)支護(hù),傳統(tǒng)礦山法采用較多，不作為結(jié)構(gòu)的組成部分，有直墻式和曲墻式兩種，分別由頂部拱圈、邊墻和下部鋪底組成.直墻式適用于地質(zhì)條件較好,2、拼裝式襯砌以盾構(gòu)法施工采用較多，多用于城市地鐵，是將構(gòu)件事先預(yù)制，在隧道內(nèi)部用機(jī)械進(jìn)行拼裝的襯砌方式，特點(diǎn)是成環(huán)后立即受力，便與機(jī)械施工節(jié)省勞力。3、錨噴式襯砌既作為隧道的臨時(shí)支護(hù),又作為永久結(jié)構(gòu)存在，在圍巖整體性較好、試用期較短、重要性較低的隧道中廣泛使用。特點(diǎn)是開(kāi)挖后襯砌及時(shí)、施工方便、經(jīng)濟(jì)。4、復(fù)合式襯砌目前大都采用內(nèi)外兩層襯砌，可以是一種形式、方法和材料施作的，也可以是不同形式、方法、時(shí)間和材料施作的，是山嶺隧道的主要施工方法.按組合情況可分為錨噴支護(hù)與混凝土襯砌。按圍巖條件不同分別采用不同的斷面形式和支護(hù)、襯砌參數(shù)。關(guān)于復(fù)合式襯砌內(nèi)外層結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，有三種看法：A，圍巖具有自承載力，它與初期要的，它不僅穩(wěn)定圍巖變形且在整個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)中起主導(dǎo)作用；C，內(nèi)外層襯砌共同承載受力.實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合式襯砌的極限承載力比同等厚度的單層模筑混凝土襯砌強(qiáng)度高15％2、洞門(mén)形式：環(huán)框式、端墻式、翼墻式、柱式、臺(tái)階式、斜交式、喇叭口式。端墻式最常見(jiàn)，適用于地形開(kāi)闊、石質(zhì)穩(wěn)定的地區(qū)，由端墻和洞門(mén)頂排水溝組成.作用是抵不能設(shè)翼墻的情況，又因美觀性，適用于城市、風(fēng)景區(qū)或長(zhǎng)大隧道洞口。拱組成?？煞譃槁穳q式對(duì)稱(chēng)性、路塹式偏壓型、半路塹式偏壓型、半路塹式單壓型.棚式可分為蓋板式、剛架式、懸臂式.三、附屬建筑物包括防排水設(shè)施、電力及通信設(shè)施、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)施和避車(chē)洞.避車(chē)洞用以保證行人、維修人員安全，放置工具和材料。根據(jù)斷面尺寸可分為大避車(chē)洞(隧道每隔300m一個(gè))和小避車(chē)洞(隧道每隔30m一個(gè))。第五章1.圍巖壓力:圍巖壓力是指引起地下開(kāi)挖空間周?chē)鷰r體和支護(hù)變形或破壞的作用力。A。松動(dòng)壓力(由于開(kāi)挖而松動(dòng)或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力稱(chēng)為松動(dòng)壓力，松動(dòng)壓力分為豎向壓力和側(cè)向壓力)形成取決因素：隧道的形狀和尺寸；隧道的埋深；施工因素確定方法:現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地量測(cè)，按理論公式計(jì)算確定，根據(jù)大量的實(shí)際資料,采用統(tǒng)計(jì)的方法分析B.形變壓力(形變壓力是由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)如錨噴支護(hù)等的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在共同變形過(guò)程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力)力)D。沖擊壓力(沖擊壓力是圍巖中積累了大量的彈性變形能以后，由于隧道的開(kāi)挖，圍巖的約束被解除,能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力)3.影響圍巖壓力的因素，一類(lèi)是地質(zhì)因素，它包括初始應(yīng)力狀態(tài),巖石力學(xué)性質(zhì)，巖體結(jié)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載,以計(jì)算襯砌在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法,也稱(chēng)為荷載—結(jié)構(gòu)法.5.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法基本原理：其設(shè)計(jì)原理是按圍巖分級(jí)或由實(shí)用公式確定圍巖壓力,圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的約束作用是通過(guò)彈性支撐來(lái)體現(xiàn)的,而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支撐的約束能力時(shí)間接考慮.(圍巖的承載能力越高，它給予支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力越小，彈性支撐約束支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的彈性反力越大,相對(duì)來(lái)說(shuō)，支護(hù)結(jié)構(gòu)所起的作用就6.作用在隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載分為主動(dòng)荷載和被動(dòng)荷載。6—1。主動(dòng)荷載按作用情況分為主要荷載(指長(zhǎng)期及經(jīng)常作用的荷載,如圍巖松動(dòng)壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重、地下水壓力及列車(chē)、汽車(chē)活載等)和附加荷載(指偶然的、非經(jīng)常作用的荷載，如溫差壓力、施工荷載、灌漿壓力、凍脹力及地震力等，主要是地震力)。6-2.被動(dòng)荷載即圍巖的彈性抗力，所謂彈性抗力就是指由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束反力。7.巖體力學(xué)方法:巖體力學(xué)方法主要是對(duì)錨噴支護(hù)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是支護(hù)為鑲嵌在圍巖孔洞上的承載環(huán)，只是用來(lái)約束和限制圍巖的變形,兩者共同作用的結(jié)果是使支護(hù)結(jié)構(gòu)體系達(dá)到平衡體系。8.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法與巖體力學(xué)方法的差別結(jié)構(gòu)力學(xué)方法是我國(guó)目前廣泛采用的一種主要的地下結(jié)構(gòu)計(jì)算方法,也稱(chēng)“荷載—結(jié)構(gòu)”模型。主要適用于圍巖因過(guò)分變形而發(fā)生松弛和崩塌,以及支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況。此類(lèi)模型概念清晰,計(jì)算簡(jiǎn)便，易于被工程師們所接受，故至今很通用,尤其是對(duì)整體式混凝土襯砌。但它沒(méi)有真實(shí)的反映出坑道開(kāi)挖后圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。和鑲嵌在圍巖孔洞上的支護(hù)結(jié)構(gòu)(相當(dāng)于加勁環(huán))所組成的復(fù)合模式。它的特點(diǎn)是能反映出隧道開(kāi)挖后的圍巖應(yīng)力狀態(tài)。9.收斂—約束法原理：收斂-約束法又稱(chēng)特征法或變形法,它是一種以理論為基礎(chǔ)，實(shí)測(cè)為依據(jù),經(jīng)驗(yàn)為參考的較為完善的隧道設(shè)計(jì)方法。收斂：洞室開(kāi)挖以后，洞周地層將產(chǎn)生變形.洞周地層的變形與外荷載，地層的性質(zhì)及u為襯砌對(duì)洞周地因這類(lèi)曲線表示洞室開(kāi)挖后地層的受力變形特征,故可稱(chēng)為地層特征線或地層收斂線。約束:洞室地層對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的作用力,即為襯砌結(jié)構(gòu)受到的地層壓力，其量值也為Pi，襯這類(lèi)曲線表示襯砌結(jié)構(gòu)的受力變形特征,稱(chēng)為支護(hù)特征線。因襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的效果是對(duì)洞周地層的變形起限制作用，故支護(hù)特征線又可稱(chēng)為支護(hù)限制線。論事先的調(diào)查和試驗(yàn)做得多么細(xì)致，支護(hù)的實(shí)際受力及變形狀態(tài)往往難與按力學(xué)模型所分析的結(jié)果相一致。為了確保隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理,在施工階段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)收集由于隧道開(kāi)挖而在圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的位移和應(yīng)力變化等信息，并根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷是否需要修改預(yù)先設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工流程,這一方法稱(chēng)為信息反饋法,又稱(chēng)監(jiān)控法.它的特點(diǎn)是能反映隧道開(kāi)挖后圍巖的實(shí)際應(yīng)力及變形狀態(tài)，使得設(shè)計(jì)和施工與圍巖的實(shí)際動(dòng)態(tài)相匹配.11.在隧道工程中所采用的反饋方法可歸納為兩大類(lèi),即理論反饋法和經(jīng)驗(yàn)反饋法。論分析，判別隧道穩(wěn)定性,修正設(shè)計(jì)參數(shù)和施工方法.13.經(jīng)驗(yàn)反饋法直接利用量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷隧道的穩(wěn)定性。14.利用巖體力學(xué)方法分析圍巖和支護(hù)的流程圖：隧道施工的基本概念1、隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技術(shù)和施工管理的總稱(chēng)。2、隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并集合隧道斷面尺寸、長(zhǎng)度、襯怯類(lèi)型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。3、隧道施工方法：山嶺隧道施工方法(礦山法、掘進(jìn)機(jī)法)、淺埋及軟土隧道施工方法(明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法)、水底隧道施工方法(沉埋法、盾構(gòu)法)。隧道開(kāi)挖方法根據(jù)橫斷面分布情況分為全斷面開(kāi)挖法、臺(tái)階開(kāi)挖法、分部開(kāi)挖法.⑴、全斷面開(kāi)挖法保持其自身穩(wěn)定的條件.2、有鉆孔臺(tái)車(chē)或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。施工時(shí)其經(jīng)濟(jì)性差。②作業(yè)線：開(kāi)挖作業(yè)線、噴瞄作業(yè)線、模筑襯砌作業(yè)線③全斷面開(kāi)挖施工特點(diǎn)：1、開(kāi)挖斷面與作業(yè)空間大,干擾小;2、有條件充分使用機(jī)械,減少少,有利于圍巖穩(wěn)定.⑵、臺(tái)階法根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度不同分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法、微臺(tái)階法三種。Ⅴ級(jí)圍巖。在上下兩個(gè)臺(tái)階上，分別進(jìn)行開(kāi)挖、支護(hù)、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等作業(yè)線，因此臺(tái)階長(zhǎng)度長(zhǎng)，但臺(tái)階長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，如大于100m時(shí)，則增加了通風(fēng)排煙、排水的難度，降低了施使用.2、短臺(tái)階法適用于Ⅲ至Ⅴ級(jí)圍巖，臺(tái)階長(zhǎng)度定位10~15m，即1~2倍開(kāi)挖寬度，主要考慮,既要實(shí)現(xiàn)分臺(tái)階開(kāi)挖，又要實(shí)現(xiàn)支護(hù)及早封閉。上臺(tái)階一般采用小藥量的松動(dòng)爆破,出渣采用人工或小型機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)至下臺(tái)階。因此臺(tái)階長(zhǎng)度又不宜過(guò)長(zhǎng)，如果超過(guò)15m，則出渣所需的時(shí)間顯得過(guò)長(zhǎng).短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間,改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)3、微臺(tái)階法微臺(tái)階法是全斷面開(kāi)挖的一種變異形式,適用于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖，一般臺(tái)階長(zhǎng)度為3~5m,臺(tái)階將石渣翻至下臺(tái)階有較大的難度,必須采用人工翻渣.微臺(tái)階法上下斷面較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)互相干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。⑶分部開(kāi)挖法:分部開(kāi)挖法包括環(huán)形預(yù)留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法、中隔壁法。新奧法概念：新奧法及奧地利隧道施工新方法，是以噴射混凝土錨桿為主要支護(hù)手段,通過(guò)監(jiān)測(cè)控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。新奧法的基本原則：可以歸納為少擾動(dòng)，早支護(hù)，勤量測(cè)，緊封閉。一、隧道施工常用的附注為定措施有：預(yù)留核心土擋護(hù)開(kāi)挖面預(yù)留核心土擋護(hù)開(kāi)挖面噴射混凝土封閉開(kāi)挖面超前錨桿導(dǎo)管長(zhǎng)管棚導(dǎo)管長(zhǎng)管棚水平旋噴超前支護(hù)前方圍巖預(yù)切槽超前于支護(hù)超前小導(dǎo)管注漿注漿加固圍巖和堵水超前深孔帷幕注漿二、炸藥爆破后可形成三個(gè)區(qū)域:壓縮粉碎區(qū)(R1,粉末)、破裂區(qū)(R2—R1,碎塊)、震動(dòng)區(qū)RR)。爆破臨界面是指暴漏在大氣中的開(kāi)挖面。再有臨空面的情況下，爆破拋起的巖塊,一部分