中南大学-隧道工程-论述题

一、论述影响围岩稳定性因素答：自然因素方面（地质）1）岩体结构特征。从稳定性角度看，岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示，一般情况下，岩体越破碎，坑道越容易失稳。2）结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面，一般不影响坑道的稳定性，只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时，才能构成容易坠落的分离岩体。3）岩石的力学性质。整体结构的围岩，控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质，尤其时岩石的强度。一般说来，岩石强度越高，坑道越稳定。4）围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的根本作用力，它直接影响围岩的稳定性。5）地下水状况。地下水是造成坍方，使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化，冲走充填物或使夹层软化，对某些岩石还会遇水膨胀。人为因素方面1）隧道形状和尺寸：形状方面，一般圆形断面受力较好，稳定性好；高度跨度比（简称高跨比）越大越容易稳定；尺寸方面断面越大，稳定性越差。2）隧道埋深：埋深较浅时，随深度增大，自稳能力增大；但当深度很大时，初始应力场过大，可能出现岩爆、大变形等，使自稳能力下降。3）施工方法：施工的开挖扰动强度越小，次数越少，围岩自稳能力越大；4）支护时间和类型：过早支护且刚度较大，支护承担的围岩较大，过晚则围岩可能变形过大，降低或丧失稳定性。二、论述隧道洞口位置选择的基本原则答：总的原则：早进晚出，即：为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。具体原则如下：1）洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。2）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。3）洞口应该尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。4）当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应该在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。5）为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太厉害。6）若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路时，可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞，以排水。7）若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时最好不要动原生坡面，不开挖山体。8）洞口以外必须留有生产活动的场所。总的来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。三、论述防排水对工程的不利影响。1）对围岩和支护衬砌的影响。增大围岩压力，包括：a、增大围岩容重，b、产生水压力，c、产生膨胀力（膨胀性围岩），d、产生冻胀力（寒区隧道）；同时降低降低承载力，a、软化围岩b、.加速围岩风化c、冲蚀衬背围岩d、侵蚀支护结构2）对施工方面：a、引发施工灾害，如：涌水、突泥、塌方b、因为洞内排水，增加工作量时降低施工效率c、威胁人员健康3）运营方面。a、使运营环境恶化，如：降低设备效率，缩短寿命，侵蚀衬砌结构b、水雾造成能见度减低等，威胁运营安全四、荷载结构法和地层结构法的区别：荷载结构法。以松弛和在理论为基础，认为：围岩虽具有一定得承载能力，但极可能应为松弛的发展而导致失稳，结果是对支护结构发生荷载作用，因此该模型以支护结构作为承载主体和分析对象。以结构力学的方法计算，作用1、围岩压力2、围岩弹性抗力，围岩自身的承载力则间接考虑。适用于，过分松弛、坍塌的围岩。地层结构法。以岩承理论为基础，认为围岩的承载能力不仅要尽可能利用，还应当保护和增强，以围岩为承载的主体，并视支护结构与围岩为一体，同为承载结构和计算分析的对象，采用岩体力学的方法和数值计算，围岩体现为形变压力，支护结构则约束围岩变形，适用于具有自稳和承载力的围岩。五、新奥法的理论要点核心思想：充分保护和利用围岩的自稳能力。开挖时尽量减少扰动和破坏原始应力状态，提高围岩自稳能力。而在隧道的整个支护体系中，围岩本身是主要的承载单元，因此要充分保护和利用自稳能力。实现方法：通过围岩和支护结构的适度可控变形来实现。即既允许又限制围岩变形，既充分发挥围岩强度，又要避免过度变形导致承载能力的降低和丧失。技术手段：锚喷柔性支护；监控量测；动态设计施工。初期支护应尽量做成柔性的，因此常用锚喷支护，一方面与围岩紧密接触共同变形和承载，另一方面也抑制过度的早期变形。实现目标：合理的结构刚度；合适的施做时机。洞石开挖后，支护很快，刚度又大，是围岩没有充分发挥强度，主要是支护提供大部分支护力，很不经济。但支护过晚围岩会超过容许变形，丧失稳定性和强度，出现松弛，散落、坍塌不仅不安全也不经济。六、常见洞门类型：①环框式洞门（无洞门结构）：适用于Ⅵ类或Ⅰ级围岩，地形陡峻而又无排水要求；结构特点：不承载，加固洞口；减少雨后洞口滴水；简单装饰②端墙式洞门：适于地形开阔，岩质基本稳定的Ⅰ～Ⅲ级围岩；结构特点：能有效抵抗山体纵向推力。③翼墙式洞门：适用于山体纵向推力较大,洞口地质较差的Ⅳ级及以上的围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。④柱式洞门：适用于地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时；结构特点：在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，增加了端墙的稳定性，结构雄伟。⑤削竹式洞门：适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形相对比较对称和不太陡峻。特点：a洞口边仰坡开挖量少；b减少对植被的破坏和有利于保护环境；c适用各种围岩类别⑥台阶式洞门：当洞口处于傍山侧坡地区，洞口一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外漏坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式。⑦斜交洞门：当线路方向与地形等高线斜交时，也可将洞门做成与地形等高线一致，使洞门左右仍可以保持大致对称。