《隧道工程》期末復(fù)習(xí)資料

《隧道工程》期末復(fù)習(xí)資料第一章隧道的概念：隧道是埋置于地層中的工程建筑物,是人類(lèi)利用地下空間的一種形式。1970年國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開(kāi)的隧道會(huì)議綜合了各種因素,對(duì)隧道所下的定義為:“以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的洞室。隧道的分類(lèi)：從隧道所處的地質(zhì)條件來(lái)分,可以分為土質(zhì)隧道利石質(zhì)隧道。從埋置的深度來(lái)分,可以分為淺埋隧道和深埋隧道。從隧道所在的位置來(lái)分,可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。按照隧道的用途來(lái)劃分,可以有以下幾種：交通隧道，水工隧道，市政隧道，礦山隧道。第二章圍巖的概念：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(這里所指的巖體是土體與巖體的總稱)。圍巖分級(jí)概念：根據(jù)長(zhǎng)期的工程實(shí)際,工程師們認(rèn)識(shí)到各種圍巖的物理性質(zhì)之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,依照這些聯(lián)系和規(guī)律,可將圍巖劃分為若干級(jí),這就是圍巖分級(jí)。圍巖分級(jí)的目的：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(松散荷載);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)等等。圍巖分級(jí)方法：（一）以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表的的分級(jí)方法1.以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級(jí)方法2.以巖石的物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級(jí)方法（二）以巖體構(gòu)造，巖性特征為代表的的分級(jí)方法1.泰沙基分級(jí)法2.以巖體綜合物性為指標(biāo)的分級(jí)方法（三）與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級(jí)方法1.按彈性波（縱波）速度的分級(jí)方法2.以巖石質(zhì)量為指標(biāo)的分級(jí)方法——RQD方法RQD方法所謂巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD是指鉆探時(shí)巖芯復(fù)原率，或稱或稱巖芯采取率。巖芯復(fù)原率即單位長(zhǎng)度鉆孔10cm以上的巖芯占有的比例，可寫(xiě)為RQD=10cm以上巖芯累計(jì)長(zhǎng)度/單位鉆孔長(zhǎng)度×100%所以巖體質(zhì)量值Q實(shí)質(zhì)上是巖塊尺寸、抗剪強(qiáng)度和作用力的復(fù)合指標(biāo)。根據(jù)不同的Q值,將巖體質(zhì)量評(píng)為9級(jí)。我國(guó)鐵路隧道圍巖分級(jí)方法目前鐵路隧道圍巖分級(jí)采用以圍巖分級(jí)穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的分級(jí)方法。（一）圍巖分級(jí)的基本因素圍巖基本分級(jí)由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)因素確定。巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。（二）圍巖基本分級(jí)及其修正（看看書(shū)）第三章隧道洞口位置選擇的基本原則（10條）（1）洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處。(2)洞口應(yīng)避開(kāi)不良地質(zhì)地段,如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、流砂、泥石流、鹽巖、多年凍土、冰川等,以及避開(kāi)地表水匯集處。(3)當(dāng)隧道線路通過(guò)巖壁陡立,基巖裸露處時(shí),最好不刷動(dòng)或少刷動(dòng)原生地表,以保持山體的天然平衡。（4）減少洞口的路塹長(zhǎng)度，延長(zhǎng)隧道,提前進(jìn)洞。對(duì)處于漫坡地形的隧道,其洞口位置變動(dòng)范圍較大.一般應(yīng)采取延長(zhǎng)隧道的辦法,以解決路塹棄土及排水的困難。（5）洞口線路宜與等高線正交,使隧道正面進(jìn)入山體,洞口結(jié)構(gòu)物不致偏側(cè)壓力。(6)當(dāng)洞口位于有可能被水淹沒(méi)的河灘或水庫(kù)回水影響范圍以內(nèi)時(shí),其路肩高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位加波浪侵襲高度和雍水高度不小于0.5m,以防洪水灌入隧道。（7)位于城市地區(qū)的隧道,當(dāng)采用“V”形縱坡時(shí),其洞口及敞開(kāi)段邊墻頂高程應(yīng)高出內(nèi)澇水位0.5m。（8)為了確保洞口的穩(wěn)定和安全,邊坡及仰坡均不宜開(kāi)挖過(guò)高。(9)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)溝的橋梁或涵洞,以排泄水流。(10)當(dāng)洞口地勢(shì)開(kāi)闊,有利于施工場(chǎng)地布置時(shí),可利用棄渣有計(jì)劃,有目的地改造洞口場(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)注意防止因棄渣亂堆造成橋孔堵塞或推壞橋梁墩臺(tái)建筑物。第四章襯徹的主要方式有:整體式混凝土襯砌、拼裝式襯砌、噴射混凝土襯砌和復(fù)合式襯砌等。襯砌的類(lèi)型：1.整體式混凝土襯砌2.裝配式襯砌3.錨噴式襯砌4.復(fù)合式襯砌洞門(mén)的作用：(1)減少洞口土石方開(kāi)挖量。洞口段范圍內(nèi)的路塹是根據(jù)地質(zhì)條件以一定坡率開(kāi)挖的，當(dāng)隧道埋置較深時(shí),開(kāi)挖量較大,設(shè)置隧道洞門(mén)可以起到擋土墻的作用,減少土石方開(kāi)挖量。(2)穩(wěn)定邊、仰坡。修建洞門(mén)可減小引線路塹的邊坡高度,縮小正面仰坡的坡面長(zhǎng)度,使邊坡及仰坡得以穩(wěn)定。(3)引離地表水。地表水流往往易匯集在洞口,如不排除,將會(huì)浸害線路,妨礙行車(chē)安全。修建洞門(mén)可以把水流引入側(cè)溝排走,確保運(yùn)營(yíng)安全。(4裝飾洞口。洞口是隧道惟一外露部分,是隧道的正面外觀。修建洞門(mén)可起裝飾作用,特別在城市附近、風(fēng)景區(qū)及旅游區(qū)內(nèi)的隧道更應(yīng)配合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境,給予藝術(shù)處理,進(jìn)行美化。避車(chē)洞：當(dāng)列車(chē)通過(guò)隧道時(shí)為了保證洞內(nèi)行人、維修人員及維修設(shè)備(小車(chē)、料具)的安全,在隧邊兩側(cè)邊墻上交錯(cuò)均勻修建的人員躲避及放置車(chē)輛.料具的洞室叫避車(chē)洞。第五章圍巖壓力：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。它包括由地應(yīng)力,引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。狹義上理解，圍巖壓力是圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。結(jié)構(gòu)力學(xué)方法基本原理：這種方法是將支護(hù)和圍巖分開(kāi)考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，地層對(duì)結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載,以計(jì)算襯徹在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法，也稱為荷載—結(jié)構(gòu)法。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。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下要產(chǎn)生變形。在主動(dòng)荷載作用下,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形用虛線表示。在拱頂,其變形背向地層,不受?chē)鷰r的約束而自由變形·這個(gè)區(qū)域稱為“脫離區(qū)”。而在兩側(cè)及底部,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生朝向地層的變形,并受到圍巖的約束阻止其變形,因而圍巖對(duì)襯砌產(chǎn)生了彈性抗力,這個(gè)區(qū)稱為“抗力區(qū)”。圍巖對(duì)襯砌變形起雙重作用:圍巖產(chǎn)生主動(dòng)壓力使襯砌變形,又產(chǎn)生被動(dòng)壓力阻止襯砌變形這種效應(yīng)的前提條件是圍巖與襯砌必須全面地、緊密地接觸。被動(dòng)荷載（圍巖的彈性抗力）所謂彈性抗力就是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖巖方向的變形而引起的圍巖對(duì)支護(hù)束反力？？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)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用，組成一個(gè)共同承載體系,其中圍巖為主要的承載結(jié)構(gòu),支護(hù)結(jié)構(gòu)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)到平衡狀態(tài)。它的計(jì)算模式為地層一結(jié)構(gòu)模式,即處于無(wú)限或半無(wú)限介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)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)。信息反饋法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,這一方法稱為信息反饋法，又稱監(jiān)控法。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。第六章新奧法（NATM）概念：新奧法即奧地利隧道施工新方法（NATM）是以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段,通過(guò)監(jiān)測(cè)控圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。新奧法施工的基本原則：可以歸納為“少擾動(dòng)、早支護(hù)，勤量測(cè)、緊封閉”。少擾動(dòng)。是指在進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí),要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、強(qiáng)度，范圍和持續(xù)時(shí)間。早支護(hù)。是指開(kāi)挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。勤量測(cè)。是指以直觀、可靠的量測(cè)方法和量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定狀態(tài),或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì),以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式,開(kāi)挖方法,確保施工安全和順利進(jìn)行。緊封閉。一方面是指采取噴射混凝土等防護(hù)措施,避免圍巖因長(zhǎng)時(shí)間暴露而導(dǎo)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減(尤其是對(duì)易風(fēng)化的軟弱圍巖);另一方面是指要適時(shí)對(duì)圍巖施作封閉形支護(hù)，這樣做不僅可以及時(shí)阻止圍巖變形,而且可以使支護(hù)和圍巖能進(jìn)入良好的共同工作狀態(tài)。第七章超前預(yù)加固的措施預(yù)留核心土擋護(hù)開(kāi)挖面穩(wěn)定工作面{噴射混凝土封閉工作面超前錨桿小導(dǎo)管管棚超前支護(hù)前方圍巖{長(zhǎng)管棚水平旋噴超前預(yù)支護(hù)預(yù)切槽超前預(yù)支護(hù)超前小導(dǎo)管注漿注漿加固圍巖和堵水{超前深孔帷幕注漿炮眼的種類(lèi)和作用1.掏槽眼其作用是先在開(kāi)挖面上炸出一個(gè)槽腔,為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的臨空面。2.輔助眼其作用是擴(kuò)大掏槽眼炸出的槽腔，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面。3.周邊眼其作用是炸出較平整的道斷面輪廊。爆破的關(guān)鍵是掏槽眼和周邊眼的爆破。掏槽眼為輔助眼和周邊眼的爆破創(chuàng)造有利條件,直接影響循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)效果;周邊眼關(guān)系到隧道開(kāi)挖邊界的超欠挖和對(duì)周?chē)鷩鷰r的影響。光面爆破1.光面爆破的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)光面爆破是通過(guò)正確確定爆破參數(shù)和施工方法,在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)的巖體爆破崩落后才爆周邊孔,使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊,最大限度地堿輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)和破壞,盡可能地味持原巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。其主要標(biāo)準(zhǔn)為開(kāi)挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整；圍巖壁上保存有50%以上的半面炮眼痕跡，無(wú)明顯的爆破裂縫；超欠挖符合規(guī)定要求,圍巖壁上無(wú)危石。光面爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)小,又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力,從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況:由于圍巖壁面平整減少了應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象,增加了施工安全度，減少了超挖和回填量，若與錨噴支護(hù)相結(jié)合,能節(jié)省大量混凝土,降低工程造價(jià).加快施工進(jìn)度，光面破可減輕振動(dòng)和保護(hù)圍巖,所以它是在松軟及不均質(zhì)的地質(zhì)巖體中較為有效的開(kāi)挖爆破方法。預(yù)裂爆破預(yù)裂爆破是由于先起爆周邊眼,在其他炮眼未爆破之前先沿著開(kāi)挖輪廓線預(yù)裂爆破出一條用以反射爆破地震應(yīng)力波的裂縫而得名的。預(yù)裂爆破的目的同光面爆破，只是在炮眼的爆破順序上,光面爆破是先引爆掏槽眼,再引的爆輔助眼,最后引爆周邊眼,而預(yù)裂爆破則是首先引爆周邊眼,使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。由于這個(gè)預(yù)裂面的存在,對(duì)后爆的掏槽眼、輔助眼的爆轟波能起反射和緩沖作用,可以減輕爆轟波對(duì)圍巖的破壞影響,保持巖體的完整性,使爆破后的開(kāi)挖面整齊規(guī)則。由于成洞過(guò)程和破巖條件不同,在減輕對(duì)圍巖的擾動(dòng)程度上,預(yù)裂爆破較光面爆破的效果更好。所以,預(yù)裂爆破很適用穩(wěn)定性較差而又要求控制開(kāi)挖輪廓的軟弱圍巖,但預(yù)裂爆破的周邊眼距和最小抵抗線都要比光面爆破小,相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量,鉆眼工作量增大。初期支護(hù)的基本概念在開(kāi)挖后洞室周邊，施作鋼,混凝土等支撐物.向洞室周邊提供抗力,控制圍巖變形,這種開(kāi)挖后隧道內(nèi)的支撐體系，稱為隧道支護(hù)。為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形,增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工,隧道開(kāi)挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層,稱為初期支護(hù)。錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)(1)靈活性。錨噴支護(hù)是由噴射混凝土、錨桿，鋼筋網(wǎng)，鋼架等支護(hù)部件進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式,它們既可以單獨(dú)使用,也可以組合使用。(2)及時(shí)性。錨噴支護(hù)能在施作后迅