隧道工程 試卷二及答案

PAGE第4頁共4頁試卷二參考答案一、名詞解釋5×2分=10分1.共同管溝：把電線、給排水管線、通訊線、煤氣管道等放在一個(gè)管溝里，這個(gè)管溝稱為共同溝。2.圍巖：隧道開挖后對其周邊有影響的那部分土體或巖體稱為圍巖。3.襯砌：在地下洞室開挖后，修筑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，稱為襯砌。4.洞門:在隧道洞口用圬工砌筑并加以一定建筑裝飾的支擋結(jié)構(gòu)物稱為洞門。5.加固拱效應(yīng)：按一定間距在隧道周邊呈放射狀布置的成組錨桿（或稱系統(tǒng)錨桿），可使一定厚度范圍內(nèi)有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體緊壓在一起形成連續(xù)壓縮帶，給壓縮外的圍巖提供了徑向支護(hù)抗力，使圍巖接近于三向受力狀態(tài)，增加了圍巖的穩(wěn)定性。二、填空題10×1分=10分1.隧道按埋深分為淺埋和深埋。2.長隧道的照明可分為接近段、洞口段、過渡段、中間段、出口段五個(gè)區(qū)段。3.半路塹拱形明洞一般外側(cè)襯砌加厚，棚式明洞一般內(nèi)側(cè)襯砌加厚，明洞頂部一般用黏土做防水隔水層。三、問答題6×10分=60分1.對于長隧道，常修建一些輔助通道，一般輔助通道有哪些類型？其作用有哪些？答：輔助施工通道：有豎井、斜井、橫洞、平導(dǎo)、橫通道等。作用：施工階段可以超前探明地質(zhì)，并且能夠增加工作面，加快施工進(jìn)度；對于平導(dǎo)還可以以用于施工通風(fēng)；豎井、斜井等宜可用于施工與運(yùn)營階段的通風(fēng)等。2.洞門結(jié)構(gòu)有哪些類型及其適用條件？洞門驗(yàn)算包括哪些方面內(nèi)容的驗(yàn)算？答：洞門結(jié)構(gòu)類型有：環(huán)框式洞門、端墻式洞門、翼墻式洞門、柱式洞門、臺(tái)階式洞門、削竹式洞門、新型洞門-遮光洞門/高速鐵路隧道洞門等。(1)環(huán)框式洞門當(dāng)洞口巖層堅(jiān)硬而穩(wěn)定(Ⅰ級)圍巖，地形陡峻而又無排水要求時(shí)，可以設(shè)置一種不承載的簡單洞口環(huán)框。它能起到加固洞口和減少雨后洞口滴水的作用。(2)端墻式洞門適用于地形開闊、巖層穩(wěn)定的Ⅰ～Ⅲ級圍巖地區(qū)，其作用在于支護(hù)洞口仰坡，保持其穩(wěn)定，并將仰坡水流匯集排出。(3)翼墻式洞門當(dāng)洞口地質(zhì)較差，山體水平推力較大時(shí)，可在端墻式洞門以外，增加單側(cè)或雙側(cè)的翼墻，稱為翼墻式洞門。(4)柱式洞門當(dāng)?shù)匦屋^陡，地質(zhì)條件較差，仰坡有下滑的可能性，而又受地形地質(zhì)條件限制，不能設(shè)置翼墻時(shí)，可以在端墻中部設(shè)置兩個(gè)斷面較大的柱墩，以增加端墻的穩(wěn)定性。(5)臺(tái)階式洞門當(dāng)洞門處于傍山側(cè)坡地區(qū)，洞門一側(cè)邊坡較高時(shí)，為減小仰坡高度及外露坡長，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級的臺(tái)階形式，以適應(yīng)地形特點(diǎn)，減少仰坡土石方開挖量，同時(shí)也有一定的美化作用。(6)削竹式洞門當(dāng)隧道洞口段有一節(jié)較長的明洞襯砌時(shí)，由于洞門背后一定范圍內(nèi)是以回填土為主，山體的推滑力不大時(shí)，可采用削竹式洞門。(7)遮光棚式洞門當(dāng)洞外需要設(shè)置遮光棚時(shí)，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。(8)高速鐵路隧道洞門：緩沖式的，主要是減少空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。洞門驗(yàn)算包括抗滑移、抗傾覆、基底應(yīng)力、墻身材料強(qiáng)度、偏心距等的驗(yàn)算內(nèi)容。3.襯砌的類型有哪些？以及各自的適用條件？答：襯砌類型有復(fù)合式襯砌、整體式襯砌、裝配式襯砌和噴錨襯砌等。復(fù)合式襯砌適用于暗挖/鉆爆法，整體式襯砌適用于明洞/明挖法，裝配式襯砌/管片適用于盾構(gòu)法隧道，噴錨襯砌適用于復(fù)合式的初期支護(hù)，現(xiàn)在有將其作為單層襯砌的研究。4.新奧法NATM有哪些開挖方法？并詳細(xì)闡述新奧法施工的基本原則？答：新奧法NATM開挖方案有全斷面開挖、臺(tái)階法、環(huán)形開挖留核心土、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法、CRD法等。新奧法施工的基本原則“少擾動(dòng)，早支護(hù)，勤量測，緊封閉”。少擾動(dòng)，是指在進(jìn)行隧道開挖時(shí)，要盡量減少對圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間；早支護(hù)，是指開挖后及時(shí)施作初期噴錨支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)；勤量測，是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評價(jià)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式和開挖方法，確保施工得以安全和順利地進(jìn)行；緊封閉，是指要盡快形成對圍巖的封閉形支護(hù)，這樣做可以有效控制圍巖變形，使得支護(hù)和圍巖共同進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。5.地下水的危害有哪些？隧道防排水的原則是什么？各有哪些措施？實(shí)際應(yīng)用中，對于地下水的處理，又有哪些類型？答：水對地下水的危害是多方面的：施工階段，影響施工，如劣化圍巖，涌水等；運(yùn)營階段，危害襯砌的耐久性，惡化運(yùn)營條件；嚴(yán)寒地區(qū)，襯砌會(huì)凍脹開裂,形成冰楞清入限界。城市，影響周邊地表沉陷等。隧道防排水原則為：防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理；防有防水層、二次襯砌-多道防線，排有環(huán)/縱盲管、排水管、排水溝，截有截（排）水溝，堵有注漿等。實(shí)際應(yīng)用中，對于地下水的處理，有防水型、排水型、限量排放型。6.繪制圍巖特性曲線和支護(hù)特性曲線圖，并結(jié)合圖解釋襯砌支護(hù)的合理施作時(shí)機(jī)？答：圍巖特性曲線和支護(hù)特性曲線圖如下圖所示，=1\*GB3①隧道開挖后，如支護(hù)特別快，且支護(hù)剛度又很大，沒有或很少變形，則在圖中A點(diǎn)取得平衡，支護(hù)需提供很大支護(hù)力Pamax，圍巖僅負(fù)擔(dān)產(chǎn)生彈性變形u0的壓力Pa-Pamax,故剛度大的支護(hù)是不合理的(不經(jīng)濟(jì))。=2\*GB3②如隧道開挖后不加支護(hù)，或支護(hù)很不及時(shí)，也就是容許圍巖自由變形。在圖中是曲線DB，這時(shí)洞室周邊位移達(dá)到最大值umax，支護(hù)壓力Pa很小或接近于零。這在實(shí)際中也是不容許的，因?yàn)閷?shí)際上周邊位移達(dá)到某一位移值時(shí)，圍巖就會(huì)出現(xiàn)松弛、散落、坍塌的情況。這時(shí)，圍巖對支護(hù)的壓力就不是形變壓力，而是圍巖坍塌下來的巖石重量，即松動(dòng)壓力，此時(shí)，已不適于作噴錨支護(hù)，只能按傳統(tǒng)施工方法施作模筑混凝土襯砌。=3\*GB3③較佳的支護(hù)工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在D點(diǎn)以左，鄰近D點(diǎn)處，如圖中的E點(diǎn)。在該點(diǎn)附近即能讓圍巖產(chǎn)生較大的變形(u0+uE)，較多的分擔(dān)巖體壓力(P0-PE)，支護(hù)分擔(dān)的形變壓力較小(PE)，又保證圍巖不產(chǎn)生松弛、失穩(wěn)，局部巖石脫落、坍塌的現(xiàn)象。合理的支護(hù)與施工，就應(yīng)該掌握在該點(diǎn)附近。四、計(jì)算題1×10分=10分某隧道圍巖級別為Ⅴ級圍巖，計(jì)算摩擦角為30°，開挖尺寸為：凈寬14m，凈高7m，圍巖的天然重度為24kN/m3，埋深是200m，確定垂直(豎向)圍巖壓力是多少？開挖尺寸不變，如果隧道埋深為4m，則隧道的豎向壓力是多少？以及隧道頂以及隧道底的水平側(cè)壓力各是多少？答：計(jì)算坍落拱高度：=13.68m判斷深淺埋埋，埋深200m>2.5hq=34.2m，為深埋隧道所以，豎向圍巖壓力為q=24×13.68=328.32kPa.埋深為4m時(shí)，4<hq為淺埋隧道所以豎向圍巖壓力q=24×4=96kPa.Ka=tan(隧道頂部水平壓力：96×Ka=32kPa.隧道底部水平壓力：(96+24×7)×Ka=88kPa五、案例分析1×10分=10分滬昆高鐵某隧道位于湖南省芷江縣境內(nèi)，為雙線隧道。隧道擬采用新奧法施工。①該隧道洞口段為V級圍巖，巖體以強(qiáng)風(fēng)化為主，巖體風(fēng)化、破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。請結(jié)合材料，論述洞口段工程主要包括哪些工程，提出相應(yīng)的進(jìn)洞方法，并繪制進(jìn)洞開挖方法的橫斷面、縱斷面工序圖？答：洞口段工程邊仰坡土石方、邊仰坡防護(hù)、路塹擋護(hù)、洞門圬工、洞口排水系統(tǒng)、洞口檢查設(shè)備安裝和洞口段洞身襯砌等。進(jìn)洞方法：根據(jù)地質(zhì)條件，建議采用管棚支護(hù)下進(jìn)洞，開挖方案建議采用環(huán)形開挖留核心土土法，其橫、縱斷面工序如下圖所示。②該隧道洞內(nèi)一Ⅳ級圍巖段內(nèi)巖體較為破碎，結(jié)構(gòu)松散，圍巖自穩(wěn)能力較差，施工中因爆破參數(shù)不合理以及支護(hù)不及時(shí)等原因，發(fā)生了拱頂局部小塌方。請結(jié)合材