隧道工程(自考复习资料)

新奥法：奥地利隧道施工法，是奥地利工程师布希维首先提出来的。以控制爆破为开挖方法，以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过检测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。在锚喷支护技术基础上总结和发展起来的。锚喷支护：是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式。喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的。实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其是用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状，因为比衬砌外轮廓线大，有成为超挖线。衬砌内轮廓线：衬砌的完成线在内轮廓之内的空间，即为隧道的净空断面。衬砌外轮廓线：外保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度的外缘线，也称为最小开挖线。墙效应：隧道边墙给驾驶员带来的唯恐和冲撞的心里影响。隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界通风及其他所需的断面积。支护结构通常分为初期支付（一次支护）和永久支护（二次支护、二尺衬砌）。一次支护是为了保证施工的安全，加固岩体和阻止围岩的变形、坍塌而设置的临时支护措施（木支护、型钢支护、锚喷支护等。）二次支护是为了保证隧道净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构，有整体衬砌、复合衬砌、拼装衬砌、锚喷衬砌等。围岩压力：隧道开挖后，围岩作用在支护上的压力，是隧道支撑和衬砌结构的主要荷载之一。其性质、大小、方向以及发生和发展的规律，对正确进行隧道设计和施工有很重要的影响。空间效应：洞室在掘进过程中，由于受到开挖面的约束。使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部位移，这种现象称为开挖面的空间效应。弹性抗力：约束着衬砌变形的围岩，相应的产生被动抵抗力，即为弹性抗力。隧道：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空面积在2平方米以上者均为隧道。曲墙式衬砌：对于Ⅳ级以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状，当基础条件较差时，防止衬砌沉陷，抵抗底鼓压力，使衬砌做成环形封闭结构可以设置仰拱。直墙式衬砌：通常用于垂直围岩压力大、水平围岩压力小的情况，一般用于ⅠⅡ级围岩，有时也用于Ⅳ级。隧道亮度曲线：沿隧道轴线，由入洞外的接近段、过渡段、中间段直至出口段，司机在白天所需要的路面亮度变化曲线，称为亮度曲线。纵向式通风：从一个洞口直接引入新鲜空气，由另一个洞口把污染空气排出的方式，与自然通风原理是相同的。半衬砌：拱圈直接支承在坑道围岩侧壁上时，称为半衬砌。越岭隧道：从一个水系进入另一个水系，路线为穿越分水岭而修建的隧道。简答题新奥法施工的原则：1.少扰动；2.早喷锚；3.勤测量；4.紧封闭。分全断面法、台阶法、分部开挖法。隧道综合治水的原则：为避免和减少水的危害，我国隧道工作者总结出“截、堵、排相结合”的综合治水原则，并以模筑混凝土衬砌作为防水（治水）的基本措施。截：在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不能进入隧道工程范围内；堵：以衬砌混凝土为基本防水层，其他防水材料为辅助防水层，阻隔地下水，使之不能进入隧道内的防水措施，必要时可采用注浆堵水措施。排，认为设置排水系统，将地下水排出隧道。结合，就是因地制宜、综合考虑、适当选择治水方案、做到技术可行、费用经济、效果良好、保护环境。影响围岩稳定性的因素：影响因素多方面，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。隧道围岩体的强度、对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。喷锚支护不单纯是一种施工方法，而是一种指导原则和思路。使用的三个基本点：1.围岩是隧道稳定的基本部分；支护是为了与围岩共同形成能自身稳定的“承载圈”或支承单元，因此应尽量维护围岩体的强度性能，尽量采用控制性爆破和无爆破开挖，尽量采用大断面或全断面掘进技术。2.支护、衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴，使产生弯矩而破坏的可能性达到最小。当需要增加支护衬砌强度时，宜采用锚杆、钢筋网以及钢支撑等加固，而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度。3.设计施工中要正确估计围岩特性及其随时间的变化。需要进行必要的实验和测量，以确定围岩类型、自稳时间和位移变形速率等重要参数，选择最合适的支护措施和支护时间。通风设计时需要考虑的主要问题有：1.空气中有害物质的容许浓度；2.需风量的计算方法；3.判断自然通风的能力；4.机械通风方式的讨论；5.通风设备的选择以及经济性。我国隧道围岩分类的原则：山岭隧道常用的洞门形式有：端墙式、翼墙式和环框式。端墙式用于岩质稳定的Ⅲ以上围岩和地形开阔的地区，是最常用的洞门形式。翼墙式适用于地质较差的Ⅳ以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。环框式适用洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育且不易风化、路堑开挖后仰坡极为稳定，没有较大的排水要求时采用。环框与洞口衬砌用混凝土整体浇灌。水对隧道的危害主要有：1.施工期间，水软化围岩、增加开挖支护的难度和费用；2.运营期间，水的渗入导致洞内设备发生腐蚀；3.使路面积水和结冰、造成打滑危及行车安全；4.水的冻融和腐蚀作用使衬砌收到破坏，使以上破坏变更更加严重。隧道结构计算的主要荷载有：围岩压力和结构自重力是隧道结构计算的基本荷载。1.明洞和明开挖施工的隧道，填土压力和结构自重力是结构的主要荷载。2.作用在衬砌上的荷载按其性质分主动荷载主动作用于结构引起结构变形的荷载和被动荷载因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抵抗力（弹性抗力，其对结构变化其限制作用）。其中主动荷载包括主要荷载（长期经常作用的荷载围岩压力、回填土荷载、衬砌自重、地下水压力）和附加荷载（非经常作用的荷载如灌浆压力、冻胀压力、混凝土收缩应力、温差应力、地震力等）。被动荷载主要指围岩的弹性抗力，产生在被衬砌压缩的那部分周边上。隧道内通风方式的选择：自然通风、机械通风。其中机械通风分为纵向通风方式、半横向通风方式、全横向通风方式、组合通风方式。论述题：不宜采用锚喷支护的情况主要有哪些：1.某些不良地质、大面积涌水地段和特殊路段不宜采用锚喷支护衬砌作为永久衬砌；2.对衬砌有特色要求的隧道和地段，如洞口地段；3.辅助坑道或者其他隧道与主隧道的连接处及附近地段；4.有很高防水要求的隧道；5.围岩及覆盖太薄，且骑上已有建筑物，不能沉落和拆除者；6.地下水有侵蚀性，可能造成喷射混凝土和喷射材料的侵蚀；7.寒冷和严冬地区有冻害的地方。三中机械通风方式对隧道空气质量的比较：纵向式通风：从一个洞口直接引入新鲜空气，由另一个洞口把污染空气排出的方式，与自然通风原理是相同的。污染浓度不均匀，随入口向出口方向直线增加，进风口最低、出风口最高。半横向式通风，让隧道内的污染浓度大体上接近一致。对向交通时，不论送风还是排风式，如果交通流强度相等，两洞口的气象条件也相同时隧道内的风压分布为中央最大，两洞口排出和送入等量的空气，因此隧道中点，空气是静止的，风速为零，这一点称为中性点，处这一点外、风速向两洞口成直线增加。污染浓度、送风式各处是相同的，排风式中性点出最大。全横向式通风：同时设置送风管道和排风管道，隧道基本上不产生沿纵向流动的风，只有横方向的风流动。这种方式，在对象交通时，车道的纵向风速大致为零污染浓度的分布沿隧道大体上均匀。锚喷支护的主要特点有哪些（作用）：1.能及时支护和有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力，所以锚喷支护结构比模注混凝土衬砌的受力更为合理；2.锚喷支护能大大节省混凝土、木材和劳动力、加快施工进度、工程造价可大幅降低，有利于施工机械化程度的改进和劳动条件的改善等；3.锚喷支护是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有良好的物理力学性能；4.由于锚喷支护结构柔性好，能同围岩共同变形，构成一个共同的承载体系。不再把围岩视作荷载，同时还把他视作承载结构的组成部分。隧道在工程规划、初步设计和施工设计阶段、围岩分级考虑的因素有什么不同：？围岩分级的详细程度，在工程的不同阶段有所不同。1.规划和初步设计阶段，围岩分级，可以定性评价为主，判别的依据来源于地表的地质测绘和部分勘察工作；2.设计和施工阶段。围岩分级应为专门的目的服务。如为设计提供依据的围岩分级，判别依据主要是地质测绘资料地质详勘资料、岩石和岩体的室内和现场实验数据。分级指标一般是半定量和定性的。3.为隧道施工钻爆提供依据的围岩分级，主要利用各种测量和观测到的实际资料对围岩分级进行补充修正，此时分级的依据是岩石暴露后的实际值。围岩分级的分阶段实施，是因为围岩分级除了取决于地质条件外，还和工程规模、形状、施工工艺等技术条件有关。