隧道工程试验检测技术思考题答案

隧道工程试验检测技术思考题答案第一章思考与练习一．公路隧道的作用有哪些?缩短行车里程，改善线路的路况，提高公路的等级，提高交通效率，是修建公路隧道的基本目的；同时，隧道可从根本上免除公路路线上的土石方坍塌、泥石流、雪崩等病害；隧道不改变地形自然原貌，保护了环境，还利用地下空间，节省了公路建设用地。线路长度，二．试对公路隧道进行分类。按地质条件分：山岭隧道；软土地层隧道；水底隧道按施工方法分：矿山法；暗挖法、盾构法、沉管法，明挖法，暗挖法按隧道长度分：短隧道(≤0.5Km)；中隧道(1Km≥L500m)；长隧道(3Km≥L1Km)；特长隧道(3Km)其他分法：单跨，连拱隧道和小间距隧道三．公路隧道具有哪些特点?它们对施工有什么影响?（1）断面大（2）形状扁平（3）需要运营通风（4）需要运营照明（5）防水要求高四．公路隧道的常见质量问题有哪些?怎样预防？（1）隧道渗漏。（2）衬砌开裂（3）限界受侵（4）衬砌结构同围岩结合不密实（5）通风、照明不良五．公路隧道检测技术的内容有哪些?（1）材料质量检测（2）施工检测包括超前支护与预加固围岩施工质量检测开挖质量检测、初期支护施工质量检测、防排水质量检测施工监控量测混凝土衬砌质量检测通风、照明检测（3）环境检测施工环境检测运行环境检测六．试述加强隧道工程检测的作用与意义。第二章思考与练习一．隧道在穿越不良地质地段时，常用的辅助施工方法有哪些?可分为1对地层超前支护：地表砂浆锚杆或地表注浆加固；超前锚杆或超前小导管支护；管棚钢架超前支护；2对地层预加固：超前小导管预注浆；超前围岩深孔预注浆二．超前锚杆或超前小钢管支护适用于哪些地质条件?适用于浅埋松散破碎的地层（首先用凿岩机或钻孔台车沿隧道外轮廓线向外钻孔，然后安设锚杆或用钻机将小钢管顶入）三.管棚钢架超前预支护适用于哪些地质条件?管棚钢架超前预支护适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段。（定义：管棚钢管沿隧道开挖轮廓线纵向设置，其长度为10～45m，管棚钢架超前支护施工流程为：制作管棚钢架一测设中线及水平基点一检查已开挖断面尺寸及形状一安设管棚钢架一钻管棚钢管孔眼一安设管棚钢管一开挖断面一喷射混凝土一安设初期支护钢架一锚喷。）四．注浆材料的主要性质有哪些?定义：注浆是指将注浆材料按一定配合比制成的浆液压入围岩或衬砌与围岩之间的空隙中，经凝结、硬化后起到防水和加固作用的一种施工方法。对注浆材料的要求：1．浆液粘度低，渗透力强，流动性好，能进入细小裂隙和粉、细砂层。这样浆液可达到预想范围，确保注浆效果。2．可调节并准确控制浆液的凝固时间，以避免浆液流失，达到定时注浆之目的。3，浆液凝固时体积不收缩，能牢固粘结砂石；浆液结合率高，强度大。4．浆液稳定性好，长期存放不变质，便于保存运输，货源充足，价格低廉。5．浆液无毒，无臭，不污染环境，对人体无害，非易燃、易爆之物。浆液材料的分类：水泥浆液；化学浆液。主要性质：1．粘度粘度是表示浆液流动时，因分子间互相作用，产生的阻碍运动的内摩擦力。其单位为帕斯卡秒(Pa·s)。2．渗透能力渗透能力即渗透性，指浆液注入岩层的难易程度3．凝胶时间凝胶时间是指参加反应的全部成分从混合时起，直到凝胶发生，浆液不再流动为止的一段时间。4．渗透系数渗透系数是指浆液固化后结石体透水性的高低，或表示结石体抗渗性的强弱。5．抗压强度五．如何测定注浆材料的粘度?参照《合成胶乳粘度测定法》(GB2956—82)的规定六．试述水泥细度的测定方法《水泥细度检验方法(80pm筛筛析法)》(GB1345－91)规定了水泥细度的检验方法，概要介绍如下：1．方法原理采用80~an筛对水泥试样进行筛析试验，用筛网上所得的筛余物的质量占试样原始质量的百分数来表示水泥样品的细度2．仪器：(1)试验筛(2)负压筛析仪(3)水筛和喷头(4)天平’3．样品处理水泥样品应充分拌匀，通过0．9mm方孔筛，记录筛余物情况，要防止过筛时混进其他水泥。4．操作程序(1)负压筛法(2)水筛法5．试验结果水泥试样筛余百分数按下式计算：%100WRF式中：F—水泥试样的筛余百分数(％)；R—水泥筛余物的质量(g)；W—水泥试样的质量(g)。七．超前钢管施工质量应检查哪些内容?超前钢管实测项目表2_5长度(m)不小于设计孔位(nm)±50钻孔深度(mm)±50孔径(mm)大于钢管直径+20八．对注浆效果检查的方法通常有哪些?1．分析法分析注浆记录，查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求从而以浆液注人量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。2．检查孔法用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔，提取岩芯进行鉴定。3．声波监测法用声波探浏仪测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。第三章思考与练习一．简述隧道施工中超欠挖的危害性。超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部超挖会产生应力集中问题，影响围岩稳定性；欠挖则直接影响到衬砌厚度，对工程质量和安全产生隐患二．施工中测量超欠挖的方法有哪些?1直接测量法在二次衬砌立模后，以内模为参照物，从内模量至围岩壁的数据Z加上内净空Rl即为开挖断面数据。2直角坐标法用经纬仪测量被测开挖断面各变化点的水平角及竖直角，并已知置镜点与被测断面的距离、置镜点仪器标高、被测断面开挖底板高程，以开挖底板高程点为坐标原点。利用立体几何原理，计算出各测点距坐标原点的纵横坐标，按一定的比例画出断面图形，并同设计断面比较得到开挖断面的超欠挖情况(图3-3)。测量仪器：经纬仪一台，水平仪一台，激光打点仪一台及钢尺、塔台3三维近景摄影法近景摄影法需要在隧道内设置摄影站，需要布设垂直于隧道轴线的摄影基线。用摄影经纬仪分别在隧道轴线上、摄影基线的左、右、上、下获取立体像对。在室内用立体测图仪进行定向和测绘，即可获得实际开挖轮廓线，再与设计开挖轮廓线的比较。4激光断面仪法下详三．简述用断面仪测量开挖断面的原理1原理：激光断面仪法的测量原理为极坐标法。如图3-4所示，以某物理方向为起算方向，按—定间距依次选择测量断面。每个测量断面：一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，最后输出图形，并可输出各测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值。2测量仪器激光断面仪是把现代激光测距和计算机技术相结合开发出来的硬、软件一体化的隧道断面测量仪器。引进瑞士Amberg公司生产的断面仪(有Profiler2000、Profiler3000、Profiler4000等型号)，国内测量仪器厂商：成都经纬科技仪器有限公司开发的隧道多功能断面测量系统北京光电技术研究所开发的BJSD系统第四章思考与练习另外题：初期支护类型：锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土与钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设钢架而成的联合支护。一．锚杆在围岩支护中主要有哪些作用?定义：锚杆是用机械方法或粘结方法将一定长度的杆体锚固在围岩预先钻好的锚杆孔内，用于控制围岩变形及防止坍塌作用：1悬吊作用2组合梁作用3加固拱作用二．喷射混凝土在围岩支护中主要有哪些作用?定义：喷射混凝土是用压缩空气将掺有速凝剂的混凝土拌和料，通过混凝土喷射机高速喷射到岩面上形成混凝土层。作用：1支撑作用2填补作用3粘结作用4封闭作用三．喷射混凝土有几种施工工艺?主要区别是什么？喷射混凝土的喷射工艺有三种：1干喷(图4-1)；混凝土混合料——干搅拌——在喷射机中混合速凝剂和压缩空气——在喷头处加水混合——喷射2湿喷(图4-2)：混凝土混合料加水——湿搅拌——在喷射机中混合压缩空气——在喷头处速凝剂混合——喷射3潮喷：潮喷工艺与干喷工艺相近，在干喷的拌和料中适量加水即为潮喷。四．锚喷支护有哪些特点?锚喷支护具有主动加固围岩、充分利用围岩自承能力、可及时灵活施工和比较经济等特点五．锚杆安装尺寸检查内容有哪些?怎样检查?1．锚杆位置间距、排距；孔位偏差小于15mm2．锚杆方向垂直于围岩或岩层结构面，目测3钻孔深度允许偏差50mm，用带有刻度的塑料管量4孔径和孔形孔径大于锚杆直径15mm。尺量六．简述锚杆拉拔力的测试方法。1拉拔设备中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表。2测试方法（1）在指定部位钻锚杆孔。孔深在正常深度的基础上稍作调整，以便锚杆外露长度大些，保证千斤顶的安装；（2）安装待测锚杆，用砂浆将锚杆口部抹平，以便支放承压垫板；（3）根据锚杆的种类和试验目的确定拉拔时间。（4）在锚杆尾部加上垫板，套上中空千斤顶，将锚杆外端与千斤顶内缸固定在一起，并装设位移量测设备与仪器(图4-3)。（5）通过手动油压泵加压，从油压表读取油压，根据活塞面积换算锚杆承受的拉拔力。视需要从千分表读取锚杆尾部的位移，绘制锚杆拉力一位移曲线，供分析研究。3注意事项（1）安装拉拔设备时避免偏心受拉：（2）加载应匀速，一般以10kN／mirI的速率增加；（3）如无特殊需要，可不做破坏性试验；（4）千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措施。七．简述砂浆锚杆砂浆注满度的检测原理。Thumer方法的基本原理是：在锚杆杆体外端发射一个超声波脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端后反射，在杆体外端可接收此反射波。如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是—根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反射波振幅则较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前二者之间。由此，可以根据据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。要事先标定锚杆密实度与锚杆上测定反射波振幅值之间的关系八．简述端锚式锚杆无损检测的原理与方法。除了采用锚杆拉拔机进行破坏性拉拔外，还可利用扭力扳手进行无损伤拉拔试验。一、检测原理对于带有螺栓和托板的端锚式锚杆来说，托板和螺母安装后，可通过拧紧压在托板上的螺母使锚杆杆体受拉，拉力的大小与螺母的拧紧程度有关j拧紧程度又与加在螺母上的力矩有关。利用锚杆拉力与所加力矩之间的关系：可通过给待检测锚杆螺母施加力矩，来闻接确定锚杆的锚固质量。由于作用在螺母上的力矩除取决于锚杆拉力外，还与螺母和托板之间的摩擦力有关，因此，必须事先在实验室进行试验，建立力矩—锚固力关系，然后据此关系检测锚杆的锚固质量以及锚杆上的预应力。扭力扳手的位置可读出力臂杆转角的大小。通过实验室标定，可建立起力臂转角和反力矩的关系，并据此关系标示刻度盘，便可从刻度盘上直接读出反力矩M。九．检验喷射混凝土质量的主要指标有哪些?1喷射混凝土的强度抗压强度，由此推知混凝土的其他强度（抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度）2喷射混凝土的厚度指混凝土喷层表面至隧道围岩接触界面间的距离3喷射混凝土粉尘回弹率喷射混凝土施工过程中，部分混凝土由隧道岩壁跌落到底板的现象叫做喷射混凝土的回弹。回弹下来的混凝土数量与喷射混凝土总数量之比，就是喷射混凝土的回弹率。十．简述工程上常用的喷射混凝土强度检测方法。1喷大板切割法在施工的同时，将混凝土喷射在一定尺寸的模型内，在混凝土达到一定强度后，加工成lO0×lO0×lO0的立方体试块，在标准条件下养护至28d进行试验2凿方切割法在具有一定强度的喷射混凝土支护上，用凿岩机打密排钻孔，取出混凝土块，加工成lO0×lO0×lO0的立方体试块，在标准条件下养护至28d进行试验十一．简述喷射混凝土厚度的检测方法。1检测方法喷层厚度可用凿孔或激光断面仪、光带摄影等方法检查。凿孔检查时，在混凝土喷后8h以内，用短钎将孔凿出2检查断面数量。每10延米至少检查一个断面，再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。3．合格条件喷层厚度应有60％以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设