隧道礦山知識(shí)點(diǎn)

隧道：一種修建在地下，兩端有出入口，供車(chē)輛、行人、水流及管線等通過(guò)的工程建筑物。隧道的種類(lèi)：埋隧道；按隧道所在位置：山嶺隧道、水底隧道和城市隧道；按用途：交通隧道〔作用是供給運(yùn)輸?shù)目椎?，分為鐵路隧道、大路隧道、地下鐵道、水底隧道、人行地道〕；水工隧道〔按用途分為引水隧洞、尾水隧洞、導(dǎo)流隧洞或泄洪隧洞、排沙隧道〕；市政隧道〔城市中為安置各種不同市政設(shè)施而修建的地下孔道，按用途：給水隧〔從山體以外通向礦床的隧道，分為運(yùn)輸巷道、給水巷道、通風(fēng)巷道〕我國(guó)最早用于交通的隧道為：“石門(mén)”隧道；我國(guó)第一座鐵路隧道：獅球嶺隧道；我國(guó)自行設(shè)計(jì)、施工的第一條鐵路：京張鐵路；我國(guó)目前最長(zhǎng)的大路隧道：秦嶺終南山隧道?？辈煸O(shè)計(jì)的根本內(nèi)容：隧道工程調(diào)查、隧道線路確定、洞口位置選擇。影響隧道位置選擇的因素：地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形和地貌條件、投資條件、工期要求、當(dāng)?shù)丨h(huán)境掌握要求。根本性因素是：地質(zhì)條件和地形條件。抑制地形條件帶來(lái)的高程障礙，設(shè)計(jì)：繞行方案、路塹方案和隧道方案。建隧道的條件時(shí)，才考慮承受其他方案。選擇越嶺隧道的位置依據(jù)：選擇埡口和確定隧道高程埡口：當(dāng)線路跨越分水嶺時(shí)，分水嶺的山脊線上的高程較低處。坡和較長(zhǎng)的展線。河谷線上隧道位置的選擇考慮因素：保證最小掩蓋層厚度、盡可能“裁彎取直”軸線設(shè)計(jì)成與層理面平行；隧道穿過(guò)褶曲構(gòu)造時(shí)，選在背斜中比較有利；在斷層構(gòu)造地區(qū)，應(yīng)盡可能避開(kāi)斷層，實(shí)在避不開(kāi)時(shí)，應(yīng)正交穿越，或盡量加大隧道走向與斷層走向的交角。不良地質(zhì)：指滑坡、倒塌、巖堆、泥石流、巖溶、危巖、落石、瓦斯地區(qū)等。合理確定隧道洞口位置的指導(dǎo)思想：“早進(jìn)晚出”。意思是在打算隧道洞口位置時(shí)，為了施率和刷坡高度。隧道內(nèi)的線路最好承受直線。隧道曲線線路設(shè)置總的原則，以削減其不利影響。隧道線路設(shè)計(jì)包括平面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。鐵路隧道中的曲線地段，必需設(shè)置加寬和超高。大路隧道必需設(shè)置曲線時(shí)，不宜承受設(shè)超高的平曲線，并不應(yīng)承受設(shè)加寬的平曲線。隧道線路縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：〔1〕坡道形式：?jiǎn)纹隆捕嘤糜诰€路的緊坡地段〕、人字坡〔多用于長(zhǎng)大隧道，尤其是越嶺隧道〕〔2〕坡度大?。鸿F路最小坡度不宜小于3%；大路0.3%，以利排水，最大坡度不應(yīng)大于3%。隧道內(nèi)的縱坡變更處均應(yīng)設(shè)置豎曲線，并盡量選用大值，以利于通視和通風(fēng)。隧道凈空：指隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間。內(nèi)不得有任何障礙物的空間范圍。凈空的加寬值由三局部組成：d1、d2、d外。隧道斷面連接方式：在連接處，可以用錯(cuò)臺(tái)的方式突然變換，也可以在短距離內(nèi)過(guò)渡變換。前者施工便利，但突變臺(tái)階增大了隧道內(nèi)風(fēng)流的阻力，對(duì)通風(fēng)有些不利。擬定襯砌構(gòu)造尺寸，需要考慮：〔1〕選定什么樣的凈空外形，即選定構(gòu)造的內(nèi)輪廓〔2〕選定什么樣的計(jì)算構(gòu)造軸線〔3〕選定各個(gè)截面的厚度。大路隧道與鐵路隧道襯砌斷面設(shè)計(jì)的主要區(qū)分：〔1〕鐵路隧道建筑限界是固定統(tǒng)一的，而大路隧道的建筑限界則取決于大路等級(jí)、地形、車(chē)道數(shù)等條件；〔2〕大路隧道的附屬設(shè)施度不同而要求不同。大路隧道斷面的外形：?jiǎn)涡膱A、坦三心圓、尖三心圓，前兩種運(yùn)用最為普遍。隧道斷面外形：圓形、拱形、矩形。圓形斷面襯砌適應(yīng)不同圍巖壓力分布的力量最強(qiáng)，拱形斷面襯砌次之，矩形斷面襯砌最弱；矩形斷面面積利用率最高。洞身襯砌構(gòu)造類(lèi)型：〔〔又有地下水，側(cè)向水平壓力很大〕；噴錨支護(hù)〔噴射混凝土噴射到坑道的巖壁〔把襯砌構(gòu)造分成外襯和內(nèi)襯兩層，在不同的時(shí)間上先后施作的〕。復(fù)合式襯砌按內(nèi)、外襯的組合狀況可分為：〔1〕噴錨支護(hù)與混凝土襯砌〔2〕噴錨支護(hù)與噴射混凝土襯砌〔3〕〔4〕裝配式襯砌與混凝土襯砌襯砌材料：〔1〕混凝土與鋼筋混凝土〔2〕片石混凝土〔3〕料石或混凝土預(yù)制塊〔4〕噴射混凝土洞門(mén)的作用：〔1〕削減洞口土石方開(kāi)挖量〔2〕穩(wěn)定邊坡〔3〕引離地表流水〔4〕裝飾洞口洞門(mén)的類(lèi)型：洞口環(huán)框〔適用于洞口石質(zhì)堅(jiān)硬，地形陡峻無(wú)排水要求〕、端墻式洞門(mén)〔適用于地形開(kāi)闊，巖質(zhì)穩(wěn)定〕、翼墻式洞門(mén)〔適用于IV~VI級(jí)圍巖〕、柱式洞門(mén)〔地形較陡，地質(zhì)條件較差，仰坡有下滑可能性〕、臺(tái)階式洞門(mén)〔當(dāng)洞門(mén)處于傍山側(cè)坡地區(qū)，洞門(mén)一側(cè)邊坡較高〕、喇叭口式洞門(mén)〔洞口場(chǎng)地狹窄或橋隧相接以及邊仰坡有落石掉塊可能性〕、削竹式洞門(mén)〔洞口段有一節(jié)較長(zhǎng)的明洞襯砌，山體的推滑力不大〕明洞構(gòu)造類(lèi)型：拱式明洞〔承力力量比棚式好〕和棚式明洞，框架式明洞避車(chē)洞：邊墻上穿插均勻地修建了洞室，用于躲避列車(chē)。鐵路隧道附屬建筑：避車(chē)洞、電力及通信設(shè)施、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)施〔自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)，鐵路隧道機(jī)械通風(fēng)一般承受縱向式通風(fēng)豎井、斜井式通風(fēng)、射流式通風(fēng)〕大路隧道附屬建筑：安全治理設(shè)施、緊急避難設(shè)施〔緊急停車(chē)帶、行人、行車(chē)橫洞和預(yù)留洞室〕、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)設(shè)施〔分為自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)；設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的因素有隧道長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)交通流量；通風(fēng)方式分為縱向式通風(fēng)、半橫向式通風(fēng)、全橫向式通風(fēng)、混合式通風(fēng)〕、運(yùn)營(yíng)照明設(shè)施〔黑洞效應(yīng)：白天，由于隧道內(nèi)外的亮度差異極大，當(dāng)汽車(chē)駛進(jìn)洞口時(shí)，會(huì)感到洞口當(dāng)車(chē)輛從亮度低的洞內(nèi)接近出口處時(shí)，由于外部亮度極高，出口看上去是個(gè)“白洞”長(zhǎng)隧道的照明可分為洞口接近段、入口段、過(guò)渡段、中間段、出口段；減光建筑物：遮陽(yáng)棚、遮光格柵〕、其他救援設(shè)施。治水原則和措施：防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理洞口和明洞防排水：式防水層或防水涂料并在洞頂回填土石外表設(shè)置黏土隔水層。隧道內(nèi)排水建筑物：盲溝、橫向排水管、排水溝隧道圍巖：隧道開(kāi)挖后其四周產(chǎn)生應(yīng)力重分布的巖體和土體。隧道圍巖失穩(wěn)破壞性態(tài)：1.脆性裂開(kāi)2.塊狀運(yùn)動(dòng)3.彎曲折斷破壞4.松動(dòng)解脫5.塑性變形和剪切破壞壓力，膨脹壓力，沖擊壓力。圍巖壓力分類(lèi)：松動(dòng)壓力、形變壓力、膨脹壓力、沖擊壓力將坑道上方圍巖經(jīng)過(guò)變形，破壞，冒落后所形成的相對(duì)穩(wěn)定的平衡拱形范圍，稱(chēng)為自然拱，其過(guò)程也稱(chēng)為“成拱作用”。作用在支護(hù)構(gòu)造上的圍巖壓力就是自然拱內(nèi)松散巖體的重力。深埋隧道圍巖松動(dòng)壓力確實(shí)定方法適用條件:1.Ht(坑道凈高度)/B(坑道寬度)<1.7 2.深埋隧道3.不產(chǎn)生顯著的偏壓力及膨脹壓力的一般圍巖4.承受傳統(tǒng)的礦山法施工的隧道。ω：寬度影響系數(shù)hq：坍方平均高度H≥5b時(shí)為深埋隧道。側(cè)向均布?jí)毫Π蠢式鸸接?jì)算。深淺埋隧道的判定2~2.5倍的坍方平均高度值。淺埋隧道圍巖松動(dòng)壓力確實(shí)定方法：滑動(dòng)巖體重力=滑面上的阻力+支護(hù)構(gòu)造的反作用力〔圍巖松動(dòng)壓力〕圍巖松動(dòng)壓力=滑動(dòng)巖體重力－滑面上的阻力淺埋隧道所受?chē)鷰r松動(dòng)壓力比深埋隧道要大。在進(jìn)展明洞壓力計(jì)算時(shí)，一般按回填土考慮荷載，依據(jù)土力學(xué)中擋土墻壓力理論進(jìn)展計(jì)算。第六章隧道襯砌構(gòu)造計(jì)算親熱相關(guān)。支護(hù)構(gòu)造與圍巖作為一個(gè)統(tǒng)一的受力體系，相互約束，相互作用。隧道工程構(gòu)造的受力特點(diǎn)：的計(jì)算起著打算性的作用。隧道支護(hù)構(gòu)造四周的圍巖不僅對(duì)支護(hù)構(gòu)造產(chǎn)生荷載，同時(shí)它本身又是一種荷載體，隧道開(kāi)挖后的圍巖壓力是由圍巖本身和支護(hù)構(gòu)造共同來(lái)承載的。作用在支護(hù)構(gòu)造上的荷載受到施工方法和施工時(shí)間的影響。與地面構(gòu)造不同，隧道工程支護(hù)構(gòu)造安全與否，既要考慮到支護(hù)構(gòu)造能否承載，又要考慮圍巖是否失穩(wěn)。〔荷載一構(gòu)造模型和現(xiàn)代的巖體力學(xué)模型。構(gòu)造力學(xué)方法的根本原理的來(lái)源和支護(hù)構(gòu)造的彈性支撐。與其對(duì)應(yīng)的計(jì)算方式稱(chēng)為荷載-構(gòu)造模式。實(shí)際應(yīng)用大致有三種：1.主動(dòng)荷載模式2.主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載模式3.實(shí)際荷載模式。作用在隧道襯砌上的荷載按其性質(zhì)可分為〔分為主要荷載和附加荷載〔該點(diǎn)的變形成正比〕。巖體力學(xué)模式的主要求解方法有：解析法，數(shù)值法，特征曲線法和剪切滑移破壞法。(地層—構(gòu)造)隧道抗震設(shè)計(jì)與計(jì)算最早承受的是地震系數(shù)法的影響。第七章隧道施工方法石地層；盾構(gòu)法用于土質(zhì)地層，尤其適用于軟土，流沙，淤泥等特別地層；沉管法適用于水底隧道；頂進(jìn)法主要用于城市地下人行通道和市政隧道。奧法施工的根本原則：少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉分部開(kāi)挖法主要有六種方案環(huán)形開(kāi)挖留核心土法，三臺(tái)階七步開(kāi)挖法，丹側(cè)壁導(dǎo)坑法，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，中隔墻法〔CD)與穿插中隔墻法(CRD)。洞口段：隧道開(kāi)挖可能給洞口地表造成不良影響的洞口范圍。隧道洞口工程主要包括：邊仰坡土石方邊，仰坡防護(hù)，路塹擋護(hù)，洞門(mén)垢工，洞口排水系統(tǒng)等。進(jìn)洞施工可分為：1.〔綠色洞口。2.3.貼壁方式進(jìn)洞施工。明洞施工方法可分為：明挖一次成形法、半明半暗法進(jìn)展預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。預(yù)襯砌。預(yù)加固措施：預(yù)注漿加固地層、地表錨噴預(yù)加固。兼有預(yù)支護(hù)和預(yù)加固雙重作用的，為超前小導(dǎo)管注漿。在巖溶地段，隧道常用處理溶洞的方法有引堵越繞四種。防治巖爆發(fā)生的措施：強(qiáng)化圍巖。給圍巖肯定的徑向約束，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)較快的從平面轉(zhuǎn)為三維應(yīng)力狀態(tài)，以到達(dá)延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。弱化圍巖。目的是消解圍巖中的能量，使能量平和的轉(zhuǎn)化或釋放。發(fā)生坍方的緣由：1.不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。2.隧道設(shè)計(jì)考慮不周。3.施工方法和措施不當(dāng)。預(yù)防坍方的施工措施：1.選擇安全合理的施工方法。2.加強(qiáng)坍方的推測(cè)。推測(cè)坍方常用的幾種方法有觀看法，一般量測(cè)法，微地震學(xué)測(cè)量法和聲學(xué)測(cè)量法。3.加強(qiáng)初期支護(hù)第八章隧道礦山法施工根本作業(yè)炮眼種類(lèi)：掏槽眼，關(guān)心眼，周邊眼。光面爆破的分區(qū)起爆挨次為：掏槽眼，關(guān)心眼，周邊眼，底板眼。預(yù)裂爆破的分區(qū)起爆挨次為：周邊眼，掏槽眼，關(guān)心眼，底板眼。出碴運(yùn)輸作業(yè)由裝碴、運(yùn)輸和卸碴三個(gè)環(huán)節(jié)組成。裝碴方式可承受人力裝碴或機(jī)械裝碴。有軌運(yùn)輸適用于長(zhǎng)度大于3km以上隧道的施工。無(wú)軌運(yùn)輸適用于全斷面、半斷面等大斷面開(kāi)挖隧道的出渣運(yùn)輸。有軌運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)用空間，而且固定等。臨時(shí)支護(hù)：鋼支撐，錨桿支撐，噴射混凝土支撐。噴射混凝土的作用有：1.2.3.噴射混凝土與圍巖組成共同承載體系。噴射混凝土的噴射方式：干噴、潮噴、濕噴。錨桿的支護(hù)效應(yīng)：1.懸吊效應(yīng)。2.組合梁效應(yīng)。3.加固效應(yīng)。錨桿需具備兩個(gè)根本條件：1.錨桿受力后產(chǎn)生變形，且其本身不受破壞。2.錨桿與圍巖保持嚴(yán)密接觸。錨桿分為：黏結(jié)式錨固錨桿和中空注漿錨桿。錨桿的布置分為：局部布置和系統(tǒng)布置。襯砌構(gòu)造防水措施類(lèi)型：水、防水砂漿抹面、注漿堵水。構(gòu)造排水設(shè)施：盲溝、排水管、排水溝根本作業(yè)：鉆爆、出碴、支護(hù)、防水、襯砌等防塵、壓縮空氣供給、施工供水與排水、施工供電與照明。關(guān)心導(dǎo)坑的形式：橫洞、平行導(dǎo)坑、斜井和豎井施工防排水分為洞外防排水和洞內(nèi)排水。奧法：過(guò)施工監(jiān)控量測(cè)來(lái)指導(dǎo)隧道工程的設(shè)計(jì)與施工。奧法施工的根本原則：“少擾動(dòng)、早支護(hù)、勤量測(cè)、緊封閉”。條件。監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容：巖內(nèi)部位移量測(cè)。必需進(jìn)展的工程：洞內(nèi)觀看、凈空變化、拱頂沉降。隧道施工作業(yè)方式：挨次作業(yè)、平行作業(yè)和流水作業(yè)施工進(jìn)度打算的表現(xiàn)形式：橫道圖〔優(yōu)點(diǎn)：較簡(jiǎn)潔、直觀、易懂、簡(jiǎn)潔編制；缺點(diǎn)：工序的相互關(guān)系不明確，施工日期和地點(diǎn)無(wú)法表示〕、垂直圖〔優(yōu)點(diǎn)：工程工程的相互關(guān)系、施工響程度，反映不出哪些工程是主要的，不能明確表達(dá)出哪些是關(guān)鍵工作〕、網(wǎng)絡(luò)圖〔優(yōu)點(diǎn)：能反映施工進(jìn)度，各個(gè)工序、工程之間的關(guān)系，可使用計(jì)算機(jī)進(jìn)展優(yōu)化；缺點(diǎn)：不如垂直圖直觀〕力就大，圍巖的承載力量則得不到充分發(fā)揮。于0，這在實(shí)際中也是不容許的，由于實(shí)際上周邊位移到達(dá)某一位移值時(shí)，圍巖就會(huì)消滅松重量，即松動(dòng)壓力，此時(shí)已不適于做噴錨支護(hù)。在特定的某點(diǎn)四周，既能讓圍巖產(chǎn)生較大的部巖石脫落、坍塌的現(xiàn)象。合理的支護(hù)與施工，就應(yīng)當(dāng)把握在該點(diǎn)四周。早進(jìn)晚出：意思是再打算隧道洞口位置時(shí)，為了施工及運(yùn)營(yíng)的安全，寧可早一點(diǎn)進(jìn)洞點(diǎn)出洞，衡量“晚”的尺度，主要是