西南交通大学峨眉校区2015年隧道工程复习提纲

填空题：30（15分）名词解释：5（10分）解答题：7（42分）问答题：2（18分）计算题：2（5分，10分）《隧道工程》第一章一隧道定义与分类？隧道：以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2平方米的洞室。用途分类：交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道二、国际隧道协会英文简称是什么？提出了哪四种结构设计计算模型？ITA：模型：1.以工程类比为依据的经验法2.以测试为依据的实用法如收敛—约束法3.作用—反作用模型4.连续介质模型。第二章一、我国《铁路隧道设计规范》中围岩分级的基本因素是什么？修正因素是什么？岩石坚硬程度划分的依据是什么？基本因素：由岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。修正因素：地下水影响的修正（1.软化围岩2.软化结构面3.承压水作用）、围岩初始应力状态修正（极高地应力、高地应力）、风化作用的影响划分依据：单轴饱和极限抗压强度Rc，Rc30Mpa硬岩、5MpaRc30Mpa软岩、Rc5Mpa极软岩第三章一、选择隧道洞口位置的原则。1)洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处；2)洞口应避开不良地质地段；3)当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡；4)减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞；5)洞口路线宜与等高线正交；6)当隧道位于受洪水影响范围内时，洞口标高应高出洪水位加波浪高度；7)边坡及仰坡均不宜开挖过高；8)当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，以排泄水流；9)有条件有需要时，可利用弃渣改造洞口场地，使之更方便；总之，隧道洞口位置的选择，应根据地形、地质条件，考虑边坡、仰坡的稳定，结合洞外有关工程及施工难易程度，本着“早进晚出”的指导思想，全面综合地分析确定。二、隧道纵断面设计中，单面坡与人字坡的优缺点是什么？单面坡：优点：利于争取高程，利于自然通风；.缺点：洞内排水不便，需要随时抽水外排；运渣时，空车下坡重车上坡，运输效率低；人字坡：优点：施工时水自然流向洞外，排水措施相应地简化，而且重车下坡，空车上坡，运输效率高；缺点：列车通过时排出的有害气体聚集在两坡间的顶峰处，尽管用机械通风，有时也不能排除干净，长时间积累，浓度渐渐增大，使司机和洞内维修人员的健康受到影响。第四章一、我国铁路隧道设计规范中，衬砌结构形式，及对锚喷衬砌设计的要求是什么？衬砌结构形式：整体式模筑混凝土衬砌，拼装式衬砌，锚喷衬砌，复合式衬砌要求：（1）锚喷衬砌内轮廓线应比整体式衬砌适当加大，除考虑施工误差和位移量外，应再预留10cm作为必要时补强用。（2）遇到下列情况不应采用锚喷衬砌：地下水发育或大面积林水地段；能造成衬砌腐蚀或特殊膨胀性围岩地段；最冷月平均气温低于-5℃地区的冻害地段。二、隧道洞门的作用及形式。作用：（1）减少洞口土石方开挖量（2）稳定边、仰坡（3）引离地表水流（4）修饰洞口分类：（1）洞口环框。加固洞口和减少洞口雨后滴水（2）端墙式（一字式）洞门：由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。（3）翼墙式（八字式）洞门：翼墙在正面起到到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。（4）柱式洞门（5）台阶式洞门（6）喇叭口洞门（7）斜交式洞门第五章一、地下结构力学模型的发展阶段？阶段：1.刚性结构阶段；2.弹性结构阶段；3.连续介质阶段。二、确定围岩松动压力的方法？围岩?围岩压力的类型？影响围岩压力的因素？方法：1.现场实地量测；2.按理论公式计算确定；3.根据大量的实际资料，采用统计的方法确定。围岩：隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。围岩压力的类型：松动压力、形变压力、膨胀压力、冲击压力影响围岩压力的因素：地质因素（初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面）；工程因素（施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状）第六章一、全断面法施工特点及适用条件？特点：1.开挖断面与作业空间大，干扰小；2.有条件充分使用机械减少人力；3.工序少，便于施工组织与施工管理，改善劳动条件；4.开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。适用条件：1.Ⅰ—Ⅳ级围岩，在作用于Ⅳ级围岩时，围岩具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件；2.有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备；3.隧道长度或施工区段长度不易太短，根据经验一般不小于1km，否则采用大型机械化施工时其经济性差。二、台阶法施工分类及决定条件？分类：1.长台阶法（5L）；2.短台阶法(1L-2L)；3.微台阶法(L)L：隧道跨度决定条件：1.对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差要求闭合时间越短；2.对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小要求。四、新奥法概念及施工基本原则？新奥法：是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过检测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。基本原则：少扰动，进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间；早支护，开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态；勤量测，以直观可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩的稳定状态；紧封闭，1.采取喷射混凝土等防护措施，保护围岩、2.适时对围岩施作封闭形支护。五、隧道洞口段施工注意事项及施工方法。注意事项：1.在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。2.洞口施工以避开雨季和融雪期。3.洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。4.洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连成整体，以确保拱墙连接良好。5.洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。6.洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。施工方法：1.洞口段围岩为Ⅲ级以下，地层条件良好时，一般采用全断面直接开挖进洞，初始10~20m区段的开挖，爆破进尺应控制在2~3m。2.洞口段围岩为Ⅲ~Ⅳ级，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞（不短于20m区段），爆破进尺控制在1.5~2.5m。3.洞口段围岩为Ⅲ~Ⅴ级，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。4.洞口段围岩为Ⅴ级以上，地层条件差时，可采用部分开挖法和其他特殊方法进洞施工。第七章一、隧道施工中常用的辅助稳定的措施？辅助措施：1.稳定工作面（预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面）；2.超前锚杆3.管棚超前支护前方围岩（小导管、长管棚）4.水平旋喷超前预支护；5.预切槽超前预支护；6.注浆加固围岩和堵水（超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆）二、爆破漏斗的几何要素？1.药包中心到自由面的最短距离，最小抵抗线(W)；2.最小抵抗线与自由面交点到爆破漏斗边沿的距离，爆破漏斗半径(r)；3.药包中心到爆破漏斗边沿的距离，爆破半径(R)；4.可见漏斗深度(p)；5.压缩圈半径(R1)三、炮眼的种类及作用。1．掏槽眼：先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面2.辅助眼：扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面3．周边眼：炸出较平整的隧道断面廓四、隧道内炮眼的布置原则及布置方式布置原则：1.先布置掏槽眼，其次周边眼，最后辅助眼；2.周边眼应严格按照设计位置布置；3.辅助眼的布置主要解决炮眼间距和最小抵抗线的问题4.当炮眼深度超过2.5m时，靠近周边眼的内圈辅助眼应与周边眼倾角相同5.当岩层层理明显，炮眼方向应尽量垂直于层里面布置方式：直线形布眼，多边形布眼，弧形布眼，圆形布眼五、什么叫预裂爆破?起爆顺序是什么？预裂爆破:由于先起爆周边眼，在其他炮眼未起爆之前先沿着开挖轮廓线预裂爆破出一条用以反射爆破地震波的裂缝而得名起爆顺序：首先引爆周边眼，再引爆掏槽眼，最后引爆辅助眼。六、隧道超欠挖的原因及防止措施。超欠挖的原因：1.地质条件：岩性、岩石结构2.钻孔设备：大型钻机钻臂外插角构造及设备自动化程度。3.炸药品种及装药结构：炸药与岩石声抗阻不相匹配，装药结构不合理4.爆破设计不当：周边眼布置及周边眼间距设计不当5.施工操作：不放轮廓线、不准确放轮廓线、错误布置轮廓线和钻孔位置；施钻人员技术不精，钻孔定位或钻进角度偏差控制不好，少打眼以及试图争取缩短眼时间，擅自减少钻孔深度，采用过多装药量；手持风钻施钻时工作平台高度不够从而使钻孔向上偏斜过大等防止措施：1.优化每循环进尺，尽可能将钻孔深度设计在4m以内2.选择与岩石声阻抗相匹配的炸药品种3.利用空孔导向，或在有条件时采用异型钻头钻凿有翼型缺口的炮孔4.利用装药不偶合系数货相应的间隔装药方式5.提高施工人员素质，加强岗位责任制七、隧道施工运输方式有哪两种及特点？运输方式：（1）有轨运输：断面小（2）无轨运输：断面大八、锚杆布置方式及原则？锚杆的支护效应？原则：易垂直隧道周边轮廓布置；锚杆易成菱形排列；间距不易大于长度的1/2和0.5—1.2m支护效应：支承围岩；加固围岩；提高层间摩阻力，形成“组合梁”；“悬吊”作用。方式：局部布置；系统布置。九、隧道现场监控量测项目与内容？（1）地质和支护状态现场观察：开挖面附近的围岩稳定性，围岩构造情况，支护变形与稳定情况，准确掌握围岩情况。（2）岩体（岩石）力学参数测试：抗压强度Rb、变形模量E、黏聚力c、内摩擦角φ、泊松比v。（3）应力应变测试：岩体原应力、围岩压力、应变，支护结构的应力、应变。（4）压力测试：支护上的围岩压力、渗水压力。（5）位移测量：围岩位移（含地表沉降）、支护结构位移。（6）温度测量：岩体（围岩）温度、洞内温度、洞外温度。（7）物理探测：弹性波（声波）测试，即纵波速度Vp、横波速度Vs、动弹性模量Ed、泊松比vdp。十、隧道施工辅助坑道的种类及作用？种类：横洞；斜井；竖井；平行导坑。作用：横洞，进入正洞以避免施工干扰和提前进洞加快速度；斜井，超强掘进可进行地质勘查充分掌握前方地质状况、增加正洞工作面加快时光速度将洞内作业分区段进行减少相互干扰、构成洞内测量导线网提高测量精度。第八章一、膨胀性和挤压性围岩的隧道设计理念及施工原则？设计理念：1、柔性结构设计；（1）、先行导坑法；（2）、多重支护方法；（3）、可缩式支护方法；（4）、分阶段综合控制法；2、刚性结构设计：（1）、大刚度支护和衬砌结构；（2）、大范围围岩注浆施工原则：1、加强调查，量测围岩的压力和变形特性2、合理的选择施工方法3、防止围岩湿度变化4、合理进行围岩支护：（1）喷锚支护，稳定围岩（2）衬砌结构及早闭合5、适时衬砌控制变形二、岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法？“引、堵、越、绕”1.引排水：用暗管、涵洞、小桥、泄水洞、引水槽宣泄水流2.堵填：用混凝土、浆砌片石和干砌片石3.跨越：设置桥台架梁通过4.绕行施工：迂回导洞三、隧道内岩爆的特点、产生的条件及防治措施。特点：1、岩爆在未发生前并没用明显的征兆2、岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状3、岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有在距离新开挖工作面较远处条件：地层的岩性条件和地应力的大小是产生岩爆与否的两个决定性因素。岩爆是否发生及其表现形式的主要取决于岩体中是否储存了足够的能量，是否具有释放能量的条件及能量释放的方式。防护措施：防止岩爆发生的措施主要有两个：一是强化围岩，二是软化围岩；强化围岩的措施很多，如喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、喷锚支护、喷锚网联合、钢支撑网喷联合或紧跟混凝土衬砌等。软化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、徘空法、切缝法等。四、瓦斯的性质及隧道内防止瓦斯事故的措施。性质：1、瓦斯是无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一起，发生类似苹果的气味，由于空气中瓦斯的浓度增加，氧气就会相应减少，很容易使人窒息或发生死亡事故。2、瓦斯密度小，易扩散很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。3、瓦斯不能自燃，但极易燃烧防止措施：（1）隧道穿过瓦斯溢出地段时，应预先确定瓦斯探测方法，并制定瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施。（2）隧道通过瓦斯地段时，宜采用全断