隧道工程知識點

隧道工程復(fù)習(xí)資料1.隧道的定義及分類？（1）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2平方米的洞室。（2）（一）交通隧道1.鐵路隧道2.公路隧道3.水底隧道4.地下鐵道5.航運隧道6.人行地道（二）水工隧道1.引水隧道2.尾水隧道3.導(dǎo)流隧洞或泄洪隧洞4.排沙隧洞（三）市政隧道1.給水隧道2.污水隧道3.管路隧道4.線路隧道5.人防隧道（四）礦山隧道1.運輸巷道2.給水巷道3.通風(fēng)巷道1.選擇越嶺隧道位置的兩大因素：選擇啞口、確定隧道高程。2.河谷線上，隧道位置選擇多年實踐總結(jié)一條經(jīng)驗：“寧里勿外”意思是河谷線上，隧道位置稍向內(nèi)靠為好。3.隧道洞口位置選擇的原則：早進晚出.4.隧道洞口位置選擇的依據(jù)：1.洞口不應(yīng)宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，在一般情況下埡口溝谷在地質(zhì)構(gòu)造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會遇到斷層帶、古坍方?jīng)_積土等不良地質(zhì)。2.洞口應(yīng)避開不良地質(zhì)地段，如斷層、滑坡、巖溶及避開地表水匯集處。3.當(dāng)隧道線路通過巖壁陡立，基巖裸露處時，最好不刷動或少刷動原生地表，以保持山體的天然平衡。4.減少洞口路塹段長度，延長隧道，提前進洞。5.洞口線路宜于等高線正交。當(dāng)線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內(nèi)時，隧道洞口標(biāo)高應(yīng)高出洪水位加破浪高度，以防水灌入隧道。7.為確保洞口穩(wěn)定安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。當(dāng)洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時，可設(shè)置拉槽開溝的橋梁或涵洞，以排泄水流。9.當(dāng)洞口地勢開闊，有利于施工場地布置時可利用棄渣有計劃有目的的改造洞口場地，以便布置運輸通道、材料堆放場、生活用房等。5.隧道內(nèi)線路縱斷面設(shè)計的內(nèi)容、坡道形式？答：(1)就是要選定隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小、坡段長度和坡段間的銜接等。（2）單面坡和人字坡6.隧道凈空：指隧道襯砌的內(nèi)輪廓所包圍的空間。隧道建筑限界:指包圍“基本建筑界限”外部的輪廓線。基本建筑限界：指線路上各種建筑物和設(shè)備均不得侵入的輪廓線。機車車輛限界：指機車車輛最外輪廓的限界尺寸。四者關(guān)系：鐵路隧道凈空是根據(jù)隧道建筑限界確定的，而隧道建筑限界是根據(jù)基本建筑限界制定的，基本建筑限界又是根據(jù)機車車輛限界制定的。7.限界：是一種規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證列車安全運行所必需的。建筑限界：是建筑物不得侵入的一種限界。8.掌握單雙線鐵路曲線隧道加寬的原因及加寬值的計算方法原因：1）車輛通過曲線時，轉(zhuǎn)向架中心點沿線路運行，而車輛本身卻不能隨線路彎曲，仍保持其矩形形狀，故其兩端向曲線外側(cè)偏移，中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移。2）由于曲線外軌超高，車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，使車輛限界上的控制點在水平方向上向內(nèi)移動了一個距離。9.掌握鐵路曲線隧道與直線隧道襯砌的銜接方法并用圖示表示見書P28。1.掌握隧道襯砌的主要方式及適用條件，復(fù)合式襯砌的主要組成部分主要方式：（一）整體式混凝土襯砌1）直墻式襯砌：適用于地質(zhì)條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平壓力比較小的情況，主要適用于Ⅰ～Ⅲ級圍巖。2）曲墻式襯砌：適用于地質(zhì)較差，有較大水平圍巖壓力的情況，適用于Ⅳ級及以上的圍巖，或Ⅲ級圍巖雙線。（二）裝配式襯砌：目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道和水底隧道中采用。（三）錨噴式襯砌：在圍巖整體性較好的軍事工程、各類用途的使用期較短及重要性較低的隧道中廣泛使用。（四）復(fù)合式襯砌：是目前公路、鐵路隧道主要的結(jié)構(gòu)形式。復(fù)合式襯砌主要由錨噴支護和混凝土襯砌組成。2.掌握隧道洞門的類型作用類型：洞口環(huán)框、端墻式洞門、翼墻式洞門、柱式洞門、臺階式洞門、斜交式洞門、喇叭口式洞。作用：1）減少洞口土石方開挖量2）穩(wěn)定邊、仰坡3）引離地表水流4）裝飾洞口3.了解隧道主要附屬結(jié)構(gòu)的名稱防排水措施、電力及通信信號的安放設(shè)施、運營通風(fēng)設(shè)施4.掌握隧道防排水原則?！敖?、防、堵、排結(jié)合，因地制宜，綜合治理5.掌握鐵路隧道避車洞的類型及布置原則，并會用圖示表示類型：大避車洞、小避車洞見書P44。1.圍巖：指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體，或指隧道開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體。初始應(yīng)力：指巖體在天然狀態(tài)下所具有的內(nèi)在應(yīng)力。構(gòu)造應(yīng)力：由于構(gòu)造運動的作用，使得巖體內(nèi)積存了一定的應(yīng)力，稱構(gòu)造應(yīng)力。巖體的質(zhì)量指標(biāo)ROD：以巖芯未破壞巖塊的總長與所取巖芯總長L的比值來決定,以百分?jǐn)?shù)表示。圍巖壓力：從狹義上指圍巖作用在支護結(jié)構(gòu)上的壓力。松動壓力：由于開挖而松動或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護結(jié)構(gòu)上的壓力。形變壓力：是由于圍巖變形受到與之密貼的支護如錨噴支護等的抑制，而使圍巖與支護結(jié)構(gòu)在共同變形過程中，圍巖對支護結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。膨脹壓力：當(dāng)巖體具有吸水、應(yīng)力解除等膨脹性特征時，由于圍巖膨脹所引起的壓力。沖擊壓力：是在圍巖中積累了大量的彈性變形能以后，由于隧道的開挖，威嚴(yán)的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。彈性抗力：指由于支護結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的圍巖對支護結(jié)構(gòu)的約束反力。新奧法：是以噴射混凝土錨桿作為主要支護手段，通過檢測控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。2.掌握我國鐵路隧道圍巖分級法我國目前鐵路隧道圍巖分級采用以圍巖穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的分級方法。圍巖基本分級由巖石堅硬程度和巖體完整程度兩個因素確定。3.地下水對圍巖的主要影響表現(xiàn)在那些方面1）軟化圍巖2）軟化結(jié)構(gòu)面3）承壓水作用4.掌握圍巖壓力按作用力發(fā)生的形態(tài)的分類松動壓力、形變壓力、膨脹壓力、沖擊壓力5.影響圍巖壓力的因素1）地質(zhì)因素，包括初始應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)面等；2）工程因素，包括施工方法、支護設(shè)置時間、支護剛度、坑道形狀等。6.掌握我國鐵路隧道圍巖壓力的計算方法見書P67~P75。1、掌握襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法中結(jié)構(gòu)力學(xué)方法的基本原理、了解巖體力學(xué)方法（掌握其中的收斂-約束法的基本原理）了解信息反饋方法及經(jīng)驗方法結(jié)構(gòu)力學(xué)方法基本原理：這種方法是將支護和圍巖分開考慮，支護結(jié)構(gòu)是承載主體，地層對結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載，以計算襯砌在荷載作用下產(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)計原理是按圍巖分級或由實用公式確定圍巖壓力，圍巖對支護結(jié)構(gòu)變形的約束作用是通過彈性支撐來體現(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間接考慮。收斂-約束法又稱特征法或變形法，它是一種以理論為基礎(chǔ)、實測為依據(jù)、經(jīng)驗為參考的較為完善的隧道設(shè)計方法。（其后見書99頁中間三段，自己總結(jié)）2、彈性抗力的概念1、新奧法、初期支護、最佳造殼水灰比的概念。新奧法：即奧地利隧道施工新方法，是以噴射混凝土錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。初期支護：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，隧道開挖后立即施做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。最佳造殼水灰比：對普通中砂，當(dāng)造殼水灰比W1/C為0.20~0.25時，28d強度及其他指標(biāo)均最高，稱為最佳造殼水灰比。2、新奧法施工的基本原則（1）少擾動，是指在進行隧道開挖時，要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、強度、范圍和持續(xù)時間。（2）早支護,是指開挖后及時施做初期錨噴支護，使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)。（3）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)確評價圍巖（或圍巖加支護）的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時調(diào)整支護形式、開挖方法，確保施工安全和順利進行。（4）緊封閉，一方面是指采取噴射混凝土等防護措施，避免圍巖因長時間暴露而導(dǎo)致強度和穩(wěn)定性的衰減（尤其是對易風(fēng)化的軟弱圍巖）；另一方面是指要適時對圍巖施做封閉性支護，這樣做不僅可以及時阻止圍巖變形，而且可以使支護和圍巖能進入良好的共同工作狀態(tài)。3、隧道主要開挖方法的類型及適用條件。分部開挖法的種類開挖方法類型及適用條件：全斷面開挖法：（1）Ⅰ~Ⅳ級圍巖，在用于Ⅳ級圍巖時，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。（2）有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設(shè)備。（3）隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗一般不應(yīng)小于1km，否則采用大型機械化施工時其經(jīng)濟型較差。臺階法（1）長臺階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用Ⅰ~Ⅴ級圍巖。（2）短臺階法適用于Ⅲ~Ⅴ級圍巖，臺階長度定為10~15m，即1~2倍開挖寬度。（3）微臺階法是全斷面開挖的一種變異形式，適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖，一般臺階長度為3~5m。分部開挖法（1）環(huán)形開挖預(yù)留核心法常用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖雙線隧道掘進。（2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖雙線或多線隧道掘進。（3）中洞法適用于雙連拱隧道。（4）中隔壁法適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖的雙線隧道。（5）交叉中隔壁法適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖淺埋的雙線或多線隧道。4、隧道超前支護主要方法1、超前錨桿2、管棚3、超前注漿小導(dǎo)管4、超前深孔帷幕注漿5、水平旋噴預(yù)支護6、機械預(yù)切槽法5、隧道爆破中炮眼的種類和各自的作用；目前隧道控制爆破是指光面爆破和預(yù)裂爆破1、掏槽眼，作用是先在開挖面上炸出一個槽腔，為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的臨空面。2、輔助眼，作用是擴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，作用是炸出較平整的隧道斷面輪廓。6、隧道施工的洞內(nèi)運輸（出碴和進料）的方式及它們各自的特點（1）有軌運輸。特點：有軌運輸基本上不排放有害氣體，對空氣污染較輕；占用空間小而固定。（2）無軌運輸。特點：無軌運輸不需要鋪設(shè)復(fù)雜的運輸軌道，具有運輸速度、管理簡單、配套設(shè)備少等特點。但由于內(nèi)燃機排放大量廢氣，對洞內(nèi)空氣污染較為嚴(yán)重，尤其長期在長大隧道中使用，需要有強大的通風(fēng)設(shè)施。7、初期支護的組成初期支護一般由錨桿、噴射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合組成8、噴錨支護的工程特點1、靈活性2、及時性3、密貼性4、深入性5、柔性6、封閉性9、錨桿的支護效應(yīng)1、支承圍巖2、加固圍巖3、提高層間摩阻力，形成“組合梁”4、“懸吊”作用。10、錨桿的種類1、端頭固定式2、全長黏結(jié)式3、摩擦式4、混合式11、噴射混凝土的作用1、支撐圍巖2、“卸載”作用3、填平補強圍巖4、覆蓋圍巖表面5、防止圍巖松動6、分配外力12、噴射混凝土的工藝流程種類干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。13、干噴、潮噴、濕噴和混合噴射混凝土的施工工藝流程見書第176頁圖示14、鋼拱架的性能特點（1）鋼拱架的整體剛度較大，可以提供較大的早期支護強度；型鋼拱架較格柵鋼架能更早承載。（2）鋼拱架可以很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護，增強支護的有效性，且受力條件較好。尤以格柵鋼架結(jié)合最好。（3）格柵鋼架采用現(xiàn)場加工制作，技術(shù)難度和要求并不高；對隧道斷面變化適應(yīng)性好。（4）鋼拱架的安裝架設(shè)方便。15、現(xiàn)場監(jiān)控量測目的（1）掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化和規(guī)律；（2）掌握支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；（3）為理論解析、數(shù)據(jù)分析提供計算數(shù)據(jù)與對比指標(biāo)；（4）為隧道工程設(shè)計與施工積累資料；16、隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目和測試儀器或元件見書第189頁表6-9-117、模注混凝土襯砌常用的模板及各自的特點（1）整體移動式模板臺車特點：生產(chǎn)能力大，尺寸大小比較固定，可調(diào)范圍較小，一次性設(shè)備投資較大。（2）穿越式模板臺車特點：走行機構(gòu)的利用率較高，可以多段襯砌同時施作。（3）拼裝式拱架模板。特點：靈活性大，適應(yīng)性強，尤其適用于曲線地段。因其安裝架設(shè)較費時費力，故生產(chǎn)能力較模板臺車低。18、二次襯砌施工順序和縱向分段長度施工