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隧道工程复习纲要


隧道工程复习纲要 第一单元: 1.我国中西部山区修建高速公路,通常桥梁和隧道所占比例较 高,大约 40%~50%。 2.我 国 建 成 最 长 隧 道 : 秦 岭 终 南 山 隧 道 , 全 长 : 18km 。 贵 州 最 大 跨 度 : 大 阁 山 隧 道 : 496m 世 界 最 长 : 挪 威 公 路 隧 道 : 24.8km 贵州最长:凉风垭隧道。 3.需要解决问题 :1,隧道地质勘查技术,隧道地质超前预报技 术,地质类别评判技术。 2,隧道施工工艺,隧道围岩变形自动检测预 警技术,机械自动喷射混凝土技术,现场衬砌拼装技术,防排水 技术,长竖井施工技术,深水施工技术,富水和软岩隧道的人工 冻结施工技术。 3,运营监控技术,高效节能照明技术,最佳 自动风控调控技术,静电除尘技术。 4,隧道安全标准,隧道内交通标志设置技术, 隧道灾害检测技术,隧道防渗漏技术,隧道降噪防光污染技术, 隧道防火救灾救援逃生技术,隧道灾害处理技术。 5,隧道废气处理技术,废水回收处理技术, 隧道区域环境及生态保护技术。

4.现代隧道发展的特点:1,隧道越修越长。2,曲线隧道多 3, 纵向式通风方式占主导地位。4,双洞取代单洞。5,隧道功能多 样化。 5.隧道分类:按地层:岩石隧道,土顶隧道。 按所处位置分:山岭隧道,城市隧道,水底隧道。 按施工方法分:矿山法,明挖法,盾构法,沉埋法, 盾构机法。 按埋深:浅埋隧道,深埋隧道。 按长度:>3000m 特长隧道。1000<x<3000m 长隧 道。500 到 1000 为中长隧道。小于 500 为短隧道。 按用途:交通隧道,水工隧道,市政隧道,矿山隧 道。

交通隧道有:公路隧道,铁路隧道,水底隧道,地下铁道,航运
隧道,人行隧道。 6.隧道勘查的目的:查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地 质条件及隧道施工和运营对环境保护的影响,为规划改进,施工 提供所需的勘查资料,并对存在的岩土工程问题,环境问题进行 分析和评价,提出合理的设计方案,和施工措施的意见建议,从 而使隧道工程经济合理安全可靠。 7.隧道勘查的主要方法有: 1,收集研究既有资料 2,调查测绘 3, 勘探 4,试验 5,长期观测。 8.勘探的方法:1,挖探 2,简易钻探 3,钻探,4 地球物理勘探。

9.涌水情况:一般情况:谷附近涌水多,梁附近涌水少。 10.水资源保护措施:1,浅埋隧道施工,为防止开挖施工引起地 表水漏失和地层下陷, 可结合地下水位涨落及水力坡度的变化情 况,对地面下沉与掘进及衬砌衔接的关系观测,可采取超前支护 方法,实施预注浆,对洞身围岩加固。 2,当隧道穿过于地表水连接的破碎带,为防止突发性的泥 石漏入或漏失地表水,可根据探水孔流出的水量,水压变化,采 取洞内超前帷幕注浆,以加固破碎地带和封堵水路。 3,如预计隧道会与地下水径流相遇,应及早采取拦堵截等 保水措施,以减少水源高程损失,可利用地形,地质等有利条件 设置蓄水池,将未经污染的水流经沟、槽或专设管路提升,引入 蓄水池供给用户。 11.对粉尘污染的防治措施: 1,施工中改进爆破方法,采用松动爆破,无声震动技术等。 2,散装水泥。石灰采用密闭罐运输,存放。 3,搅拌场,弃渣设隔尘、隔声的隔离措施。 4,绿化洞口附近的荒山,荒地,充分利用植被的天然吸尘作 用。 12.越岭隧道:线路为穿越分水岭而修的隧道。 13.隧道的平面是指隧道中心线在水平面上 的投影。 14.隧道纵断面是隧道中心线展直后在垂直面上的投影。 15.一般把纵坡控制在 2%以下为好,一般情况不大于 3%。

16.隧道的净空:是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间,包括 建筑限界、通风及其他所的断需面积。 17.隧道建筑限界 :为保证隧道内各种交通的正常运行与安全, 而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间界限。 18.建筑界限宽度:120---11m,100-----10.5m,80-----10.25m。 19.衬砌断面主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。 20.衬砌的内轮廓线:是衬砌的完成线,在内轮廓线之内的空间, 即为隧道的净空断面。 21.衬砌的外轮廓线 :指为保持净空断面的形状,衬砌必须有足 够的厚度的外缘线。 22.实际开挖线:为保证衬砌外轮廓,开挖时往往稍大,尤其用钻 爆法开挖时,实际开挖线不可避免地成为不规则状。 23.地下结构体系 :是由周边围岩和支护结构所共同组成并相互 作用的结构体系,其中以围岩为主。 24.围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。 25.隧道围岩:是指隧道周围一定范围内,对隧道稳定性能产生 影响的岩体。 26.岩体变形四个阶段:压密阶段,弹性阶段,塑性阶段,破裂 和破坏阶段。 27.隧道围岩失稳破坏特性:1,脆性破裂。2,块状运动。3,弯 曲折断破坏。4,松动解脱。5,塑性变形和剪切破坏。 28.围岩分级的因素指标:1,单一的岩性指标(一般多采用岩石

的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标) 。2,单一的综合 性指标。 (岩体的弹性波传播速度, 岩石质量指标 RQD,岩石的自 稳时间)3,复合指标(Q 复合分级指标,RMR 复合指标,岩体 基本质量指标) 。 29.围岩分级大体有以下几种方法: 1,按岩石强度为单一岩性指标的分级法 2, 按岩体构造和岩性特征为代表的分级方法 (太沙基分级法, 1975 年我国铁路工程技术规范中采用的铁路隧道围岩分级法) 3,与地质勘查手段相联系的分级法。 (弹性波速分级方法, 岩芯复原率分级法) 4,多种因素的组合分级法。 (岩体质量“Q”法, “BQ”法等) 5,以工程对象为代表的分类法。 (原国家建委颁布的围岩分 类法,前苏联的围岩分级法,三峡 YZP 法) 。 30.岩石等级划分:坚硬岩 Rc>60,较坚硬岩 60~30(暴露一两年 尚不易风化)。较软岩 30~15,软岩 15~5,极软岩<5(暴露后数 日至数月即出现风化壳) 。 31.公路隧道围岩分级 : 1 级 BQ>550 , 2 级 BQ:550~451,3 级 450~351,4 级 350~251,5 级<250。 32.初始应力场泛指隧道开挖前岩体的初始应力场,它的形成与 岩体构造,性质,埋藏条件以及构造运动的历史等有密切关系。 初始应力场是由自重应力分量与构造应力分量组成。 33.隧道开挖后,围岩从相对静止的状态变为变动的状态。 应力

重分布的三个状态:1 区称为低应力区,2 区称为高应力区,3
区称为原始应力区。 34.围岩压力确定的方法 :1,直接测量法。2,经验法或工程类 比法。3,理论估算法。 35.影响隧道围岩稳定性的因素: 1,地质因素:岩土体结构状态, 岩土的工程性质,地下水状态,围岩的初始应力场。2,设计, 施工因素:隧道形状和尺寸,支护方法和时间,施工方法,埋深。 36.洞身衬砌的形状类型 :1,直墙式衬砌。2,曲墙式衬砌。3,圆 形断面衬砌。4,矩形断面衬砌。5,偏压衬砌。6,喇叭口隧道 衬砌。 37.洞身衬砌的组合类型:1,喷锚支护。2,复合式衬砌。 38.洞门构造类型:1,端墙式洞门。2,翼墙式洞门。3,削竹式 洞门。4,遮光棚式洞门。5,隧道洞口建筑的尺寸要求。 39.端墙式洞门的适用条件 :岩质较好的稳定围岩,以及地形开 阔的的确,是最常见的洞门形式。 40.翼墙式洞门的适用条件 :地质较差的围岩,以及需要开挖路 堑的地方。 41.隧道洞口建筑的尺寸要求 :洞口仰坡地脚至洞门墙背应有不 小于 1.5m 的水平距离。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌 拱顶外缘的高度不应小于 1m。 洞门墙顶应高出仰坡脚 0.5m 以上。 42.辅助坑道:1,横洞。2,平行导坑。3,竖井。4,斜井。5, 使用于通风的竖井。

43.明洞类型:1,拱形明洞。2,棚式明洞。 44.拱形明洞适用条件:隧道进出口两端的接长明洞或在路堑边 坡不稳定地段修建的独立明洞。 45.棚式明洞的适用条件 :山坡塌方,落石数量较少,山体侧压 力不大,或因受地质地形条件的限制,难以修建拱形明洞时。 46.综合治水原则: “截,堵,排”相结合。截:就是在隧道以外 将地表水和地下水疏导截流,使之不进入隧道工程范围内。堵: 就是以衬砌混凝土为基本防水层,以其他防水材料为辅助防水 层,阻隔地下水。排:就是人为设置排水系统,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。 47.截水措施:在地表水上游设截水导流沟。地下水上游设泄水 洞或洞外井点降水。 48.堵水措施:喷射混凝土堵水。塑料板堵水。模筑混凝土衬砌 堵水。注浆堵水。 49.排水措施:盲沟。排水沟。泄水孔。 50.抗力区:衬砌在受力过程中的变形,一部分结构有离开围岩 形成“脱离区”的趋势,另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区” 。 51.弹性抗力:在抗力区内,约束着衬砌变形的围岩,相应地产 生被动抵抗力。 52.局部变形理论 :认为应力和变形之间呈线性关系。相当于认 为围岩是一组各自独立的弹簧。

53.隧道结构体系的设计模型:1,工程类比为主的经验设计法。 2,以现场测量和试验为主的实用设计方法。3,荷载-----结构模 型。4,连续介质模型。 54.荷载结构计算模型:主要适用于围岩因过分变形而发生松弛 坍塌。概念清醒,计算简易,易于接受。 55.岩体力学计算模型:将支护结构与围岩视为一体,作为共同 承载的隧道结构体系。 56.半衬砌:拱圈直接支承在坑道围岩侧壁上时,称为半衬砌。 常适用于坚硬和较完整的围岩(1~3 级)中,或用先拱后强施工 法时,拱圈也处于半衬砌工作状态。通常,拱脚截面很小,它与 围岩之间的摩擦力很大,可以认为拱脚没有沿隧道径向的位移, 只有切向位移,所以在计算图示中,在固端用一根径向刚性支承 连杆加以约束。 57.抗力的分布图形:上零点 B(即脱离区与抗力区的分界点) 与衬砌垂直对称中线的夹角假定为 45°。下 0 点 a 在墙角。最 大抗力 H 假定发生在最大跨度处附近。 58.抗力图形的分布按一下假定计算:拱部 BH 段抗力按二次抛 物线分布。 59.对混凝土和石砌矩形截面构件, 当偏心距 e 小于等于 0.2d 时, 按抗压强度控制承载能力验算。当 e>0.2d 时,按抗拉强度控制 承载力。 60.喷锚支护的特点 :1,及时性。2,紧贴性。3,柔韧性。4,

深入围岩内部加固。5,支护组合和设置时间的灵活性。6,密封 性。 61.喷锚支护比传统的现浇混凝土支护优越 :由于喷锚结构能及 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, 所以喷锚支护结构比模注混凝土衬砌 的受力更为合理。 62.锚杆支护的作用:1,锚杆的联结作用。2,锚杆的减跨作用。 3,锚杆的组合作用。4,锚杆支护的整体加固作用。 63.混凝土支护的作用:1,使洞室内轮廓线较为平顺。 2,提高 节理裂隙间的联结力、摩阻力和抗剪强度,减少应力集中现象出 现。防止岩层表面风化。使围岩稳定下来,发挥围岩体的自承能 力。 64.“及时” ,对差的围岩是指“尽快” ,对好的围岩是指“适时” 。 65.支护与围岩共同作用的力学假定:1,围岩为均质的各向同性 的连续弹塑性体, 岩体在塑性变形和剪切破坏的极限平衡中仍表 现有剩余强度。2,隧道初始应力场为自重应力场,侧压力系数 为 1。3,隧道在一定的埋深条件下,将它看作无限体中的孔洞 问题。 66.由 RP 公式可以知道:围岩体中塑性区半径 R 与支护力 P 的 关系。给予围岩内缘的支护力 P 越小,则围岩体中出现的塑性区 越大;若让围岩体中出现的塑性区越大,则围岩对支护的变形压 力 P 越小。

67.由围岩位移支护特性曲线可以看出:1,隧道开挖后,如支护 非常快,且支护刚度又很大,没有或很少有变形,支护需提供很 大支护力 P,围岩仅负担产生弹性变形 u 的压力,故刚度大的支 护是不合理的。2,若隧道开挖后不加支护,这种情况在新奥法 中是不允许的,从时间上围岩状况上都已不适于作喷锚支护,只 能按传统施工方法作模筑混凝土衬砌。3,较佳的支护工作点应 当在 D 点以左,临近 D 点处。 68.喷锚支护施工原则:1,采取各种措施,确保围岩不出现有害 松动。 2,使围岩变形适度发展,最大限度发挥围岩自承能力。3, 保证喷锚支护与围岩形成共同体。4,选择合理的支护类型与参 数并充分发挥其功效。5,采取正确的施工方法。 69.选择隧道施工方案时要考虑的因素:1,工程的重要性。2,工程 地质和水文地质条件。3,施工技术条件和机械装备状况。4,施 工中动力和原材料供应情况。5,工程投资与营运后的社会效益 和经济效益。6,施工安全状况。7,有关污染,地面沉降等环境 方面的要求和限制。 70.新奥法的基本原则:少扰动,早喷锚,勤测量,紧封闭。 71.新奥法基本施工方法:1,全断面法。2,台阶法(长台阶法, 短台阶法,超短台阶法) 。3 分部开挖法(台阶分部开挖法,单 侧壁导坑法,双侧壁导坑法,中隔壁法) 72.钻眼机具:1,风动凿岩机。2,液压凿岩机。3,凿岩台车。 73.炮眼布置:1,掏槽眼布置(斜眼掏槽,直眼掏槽) 。2,辅助

眼布置。3,周边眼布置。 74.超前支护技术:1,超前锚杆,小钢管。2,管棚。3,超前小 导管注浆。4,预注浆加固围岩。 75.初期支护:1,喷射混凝土。2,锚杆。3,钢支撑。4,喷锚 支付。 76.溶洞:溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主,间有潜蚀和机械坍 塌作用而造成的基本水平方向延伸的通道。 77.遇溶洞的处理方法:引,堵,越,绕。 78.岩爆:埋藏较深的隧道工程,在高应力,脆性岩体中,由于 施工爆破扰动原岩,岩体受到破坏,使掌子面附近的岩体突然释 放出潜能,产生脆性破坏,这时围岩表面发生爆裂声,随之有大 小不等的片状岩块弹射剥落出来。 79.明挖法:1,放坡开挖法。2,支护开挖法。3,盖挖法。 80.通风的目的:1,对有害气体进行稀释,保证隧道内卫生条件。 2,对烟雾进行稀释,保证隧洞内行车安全。3,对异味进行稀释。 81.隧道通风方式 :1,自然通风。2,机械通风(纵向通风,半 横向通风,全横向通风,混合式通风) 。 82.自然通风判断方式:LN<600000(双向交通),LN<2000000(单 向交通。) 83.照明器的布置 :平面:对称布置,交错布置,中间布置。横 断面:双排布置,单排布置。 84.公路隧道常见问题:1,衬砌渗漏。2,衬砌开裂。3,界限受

侵。4,衬砌结构同围岩结合不密实。5,通风、照明不良。 85.隧道检测:材料检测,施工检测,环境检测。 86.激光断面法测量原理 :以某物理方向为起算方向,按一定间 距依次一一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。



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