隧道工程 試卷一及答案

PAGE第4頁(yè)共4頁(yè)試卷一參考答案一、名詞解釋5×2分=10分1.隧道工程：廣義指從事研究和建造各種隧道及地下工程的規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)的一門應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)，是土木工程的一個(gè)分支。2.建筑限界：指為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行與安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間范圍。3.縱向通風(fēng)：在通風(fēng)機(jī)的作用下使風(fēng)流沿著隧道全長(zhǎng)方向流動(dòng)的通風(fēng)方式。4.蠕變：指在應(yīng)力恒定的情況下巖石變形隨時(shí)間發(fā)展的現(xiàn)象。5.光面爆破：通過正確確定周邊眼的各爆破參數(shù)，使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞，盡可能維持圍巖原有完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。二、填空題10×1分=10分1.隧道按地層分為土質(zhì)隧道和巖質(zhì)隧道。2.隧道縱坡形式有單坡、人字坡兩種。3.錨桿的支護(hù)效應(yīng)主要體現(xiàn)在懸吊效應(yīng)、組合梁、加固等方面。4.復(fù)合式襯砌通常由初期支護(hù)、防水層、二次襯砌等組成。5.長(zhǎng)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。三、問答題6×10分=60分1.隧道洞門型式有哪些？并從工程地質(zhì)條件、地形條件和周邊環(huán)境情況對(duì)隧道洞門進(jìn)行分類，分析它們的特點(diǎn)和作用。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(jí))圍巖，地形陡峻而又無(wú)排水要求時(shí)，可以設(shè)置一種不承載的簡(jiǎn)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(jí)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(zhǎng)，可以將端墻一側(cè)頂部改為逐步升級(jí)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(zhǎng)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)。2.什么是圍巖壓力？圍巖壓力的影響因素有哪些？答：分廣義和狹義兩種，狹義為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力；廣義為圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承載過程中受到的力。圍巖壓力的影響因素有㈠地質(zhì)因素：巖體初始應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)面、.地下水等㈡工程因素：施工方法、支護(hù)設(shè)置時(shí)間、支護(hù)本身剛度、隧道斷面形狀等。3.新奧法施工產(chǎn)生的科學(xué)技術(shù)背景及其主要內(nèi)容？新奧法采用鉆爆法施工的作業(yè)循環(huán)性很強(qiáng)，簡(jiǎn)述鉆爆法施工的作業(yè)循環(huán)主要有哪些工序？答：新奧法施工產(chǎn)生的科學(xué)技術(shù)背景：錨桿支護(hù)在２０世紀(jì)初出現(xiàn)；噴射混凝土機(jī)在20世紀(jì)40年代末研制成功；巖石力學(xué)的發(fā)展為新奧法提供了科學(xué)依據(jù)。主要內(nèi)容：新奧法是以控制爆破（光面爆破、預(yù)裂爆破等）為開挖方法，以噴錨作為主要支護(hù)手段，通過監(jiān)測(cè)控制圍巖變形，動(dòng)態(tài)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和變動(dòng)施工方法的一種隧道工程理念，其核心內(nèi)容是充分發(fā)揮圍巖的自承能力。鉆爆法施工的作業(yè)循環(huán)主要有工序：鉆眼→裝藥→聯(lián)接導(dǎo)火線→引爆開挖；排除危石(俗稱“找頂”)；噴射混凝土，必要時(shí)安設(shè)錨桿；裝碴運(yùn)輸；開始下一輪循環(huán)；施作二次襯砌。4.水對(duì)隧道的危害主要有哪些？隧道工程對(duì)于地下水處理的原則是什么？各有哪些措施？答：水對(duì)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(yíng)階段，危害襯砌的耐久性，惡化運(yùn)營(yíng)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。5.臺(tái)階法在新奧法隧道中應(yīng)用非常廣泛，根據(jù)實(shí)際情況，臺(tái)階長(zhǎng)度可以有哪些不同的變化？臺(tái)階長(zhǎng)度一般根據(jù)哪幾個(gè)條件進(jìn)行確定？答：按長(zhǎng)度分為：長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法、以及超短臺(tái)階法。臺(tái)階長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：①初期支護(hù)閉合環(huán)的時(shí)間要求圍巖越差,閉合時(shí)間要求越短,臺(tái)階必須縮短.②施工機(jī)械的效率效率高,則可以縮短支護(hù)閉合時(shí)間,臺(tái)階可適當(dāng)加長(zhǎng).原則：希望初期支護(hù)盡快閉合.圍巖不好時(shí)，應(yīng)以條件①為主.圍巖較好時(shí)，應(yīng)以條件②為主.6.什么是輔助施工措施？輔助施工措施有哪些?以及如何選用輔助施工措施？答：在開挖面不能自穩(wěn)或地表沉陷過大的情況下，為了確保隧道工程順利施工，必須采取一定措施進(jìn)行預(yù)支護(hù)或預(yù)加固，稱為輔助施工措施。有超前錨桿、超前小導(dǎo)管、超前管棚、注漿加固、地表錨桿加固、預(yù)留核心土、臨時(shí)仰拱、噴射混凝土封閉掌子面等。輔助措施的選用，應(yīng)視圍巖條件、涌水狀況、施工方法、環(huán)境要求等因素綜合而定，可以單獨(dú)使用一種措施，也可以幾種聯(lián)合使用。一般在設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)輔助施工措施有初步考慮，并在設(shè)計(jì)圖中表示出來(lái)。在施工階段往往還要根據(jù)開挖的具體情況予以修改，或是加強(qiáng)，或是減弱甚至取消。四、分析題1×10分=10分為了進(jìn)一步理解圍巖與支護(hù)的共同作用，將圍巖位移曲線與支護(hù)特性曲線放在同一坐標(biāo)系統(tǒng)上來(lái)考察，由此得到的曲線圖稱為支護(hù)特性曲線與圍巖特性曲線關(guān)系如圖所示。請(qǐng)你分析一下在A、D點(diǎn)的圍巖受力和變形特性，并分析在什么條件下施作初期支護(hù)比較合理。答“”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(duì)支護(hù)的壓力就不是形變壓力，而是圍巖坍塌下來(lái)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。圖1圍巖位移曲線與支護(hù)特性曲線五、計(jì)算題1×10分=10分某隧道圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)圍巖，計(jì)算摩擦角為30°，開挖尺寸為：凈寬15m，凈高7m，圍巖的天然重度為25kN/m3，埋深是250m，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