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隧道工程期末总复习资料(完整版)

1.隧道的构成及分类隧道构成:主体建筑物(洞身衬砌、洞门)附属建筑物(通风系统、照明系统、防排水设备、安全设备)隧道分类:按用途(交通、水工、市政、矿山隧道)按底层(岩石、土质隧道)按所处位置(山岭、城市、水底隧道)按施工方法(钻爆法、明挖法、机械法、沉埋法隧道)按断面形式(圆形、矩形、马蹄形隧道)按开挖断面大小(特大断面、大断面、中等断面、小断面、极小断面隧道)按长度(特长、长、中长、短隧道)2.隧道洞口位置的选用原则总原则:早进洞、晚出洞;目的:确保施工、运营的安全具体原则:1.洞口应尽可能设在山体稳定、地质较好处,不应设在排水困难的沟谷低洼中心2.洞口应尽可能设在线路与地形等高线正交处3.隧道洞口的路肩设计标高,应高于洪水设计标高4.边坡、仰坡不宜开挖过高,以保证洞口安全5.当隧道穿过悬崖陡壁时,可贴壁进洞6.当洞口地形平缓时:由于选定洞口位置有较大的伸缩范围此时,此时应结合洞外填方路堑施工难易、路堑排水支农要求、弃碴场地、施工力量及机械设备等情况全面考虑7.注重环境保护3.选择越岭隧道的位置主要以什么作为依据?平面位置与立面位置的选择(1)平面位置的选择——选择垭口(2)立面位置的选择——选择高程4.隧道位于曲线上的缺点以及隧道坡度折减(原因及要求)隧道位于曲线上的缺点:⑴建筑限界加宽,增大开挖土石方量,增加衬砌圬工量;⑵断面变化,支护和衬砌尺寸不一致,技术复杂;⑶空气阻力加大,抵消部分机车牵引力;⑷通风条件变坏;⑸钢轨磨损增大,养护工作量增加;⑹施工测量困难,精度降低。

坡度折减原因:⑴列车车轮与钢轨面间的粘着系数降低;⑵洞内空气阻力增大。

注:⑴上坡进洞前半个远期货物列车长度范围内,也要折减;⑵限制最小坡度:≥3‰。

5.隧道净空与界限关系机车车辆限界—基本建筑限界—隧道建筑限界—隧道净空6. 曲线隧道的净空加宽(单线),加宽原因?加宽计算?加宽原因:1. 车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,而车辆本身却不能随线路弯曲,仍保持其矩形形状,故其两端向曲线外侧偏移d 外,中间向曲线内侧偏移d 内2. 曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动一个距离d 内2加宽计算公式:R d 8l 21=内、1502HE d =内、R d 8l -L 22=外、R E 2v 5.70= 隧道加宽值:外内内d d d W ++=21 偏移值:)2121W W d -=( 注:1.上式最终单位为cm ,精确至0.001。

2.H 单位为cm ,E 最大值不超过15cm 。

具体内容见课本50页。

7. 隧道衬砌断面设计所需要确定的主要内容设计基本内容:内轮廓线、 轴线、厚度8. 洞身支护结构的类型、支护结构的基本作用以及理想支护结构应满足的基本要求初期支护:木支撑、钢支撑、喷射混凝土,锚杆、混凝土支护永久衬砌:就地模筑混凝土整体式衬砌、锚喷支护、装配式衬砌、复合式衬砌支护结构类型外部支护:整体式混凝土衬砌、 砌石衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土支护 内部支护:锚杆、注浆混合支护:喷锚支护、复合式衬砌支护结构的基本作用与围岩组成较安全的隧道结构体系,承受各种荷载;保持隧道断面的使用净空;防止围岩质量恶化,提供光滑表面理想支护结构应满足如下基本要求1.必须能与围岩大面积地牢固接触,保证支护结构与围岩作为一个整体进行工作2.要允许隧道结构体系能产生有限制的变形,充分发挥围岩的承载能力减少支护结构的作用,使两者更加协调工作3.要能分期施工,并使早期支护和后期支护相互配合,“主动”控制围岩的变形9.洞门的基本作用及洞门形式洞门作用1.减少洞口土石方开挖量2.稳定边、仰坡3.引离地表流水4.装饰洞口洞门结构类型1.洞口环框式洞门2.端墙式洞门3.翼墙式洞门4.柱式洞门5.台阶式洞门6.斜交洞门7.削竹式洞门10.铁路隧道附属结构中避车洞的设置要求大避车洞布置1.碎石道床每侧每隔300m布置一个2.整体道床每侧每隔420m布置一个3.隧道长度在300m以下可不布置大避车洞4.隧道长度在300~400m时,在隧道中间布置一个注:隧道长度300m以下时,如果两端洞口接桥或路堑,当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时,应与隧道一并考虑布置大避车洞。

小避车洞布置1.单线隧道每侧每隔60m布置一个小避车洞2.双线隧道每侧每隔30m布置一个小避车洞11.公路隧道附属结构中紧急停车带的设置要求规定2km以上隧道必须设置宽2.5m,长25~40m的紧急停车带,间隔750m 。

12.铁路,公路隧道施工运营通风分类铁路隧道1.自然通风2.机械通风:纵向式通风纵向式通风具体方式:★洞口风道式通风、★喷嘴式通风、★射流式通风、★竖井、斜井式通风公路隧道★纵向射流式通风★带竖井的纵向式通风★半横向式通风★全横向式通风★混合式通风13.隧道治水原则与措施治水原则与措施◆防:防水混凝土;防水层(内贴、外贴)◆排:暗管;忙沟◆截:截水天沟;裂缝堵塞◆堵:注浆14.岩体和岩石的主要特征(性质)岩石与岩体的区别:岩石:均质、连续、各向同性岩体:非均质、不连续、各向异性岩体力学性质:岩体特性、结构体岩石的特性、结构面的特性、低温、地下水15.岩体基本的工程性质围岩的工程性质:物理性质、水理性质、力学性质16.岩体的结构分类及其破坏特征分类及其破坏特征1.整体结构整体结构:脆性破裂块状结构:脆性破裂、块状运动2.层状结构层状结构:块状运动、弯曲折断破坏板状结构:块状运动、弯曲折断破坏3.碎裂结构镶嵌结构:松动解脱、塑性变形和剪切破坏层状碎裂结构:弯曲折断破坏、松动解脱、塑性变形和剪切破坏碎裂结构:松动解脱、塑性变形和剪切破坏4.散体结构:塑性变形和剪切破坏隧道围岩失稳破坏性态:⒈脆性破裂—整体和块状结构岩体。

⒉块状运动—块状和层状结构岩体。

⒊弯曲折断破坏—层状结构岩体。

⒋松动解脱—碎裂结构岩体。

⒌塑性变形和剪切破坏—散体和碎裂结构岩体。

17.我国铁路隧道围岩分级方法中要考虑的因素主要因素1.岩性2.地质构造3.地下水附加因素:初始应力场18.什么叫围岩的初始应力场,初始应力场的组成及其变化规律定义:在开挖隧道前岩体中就已经存在着的一定的地应力场。

初始应力场的组成:自重应力场、构造应力场(按时间:构造残余应力、新构造应力)初始应力场的变化规律:㈠重应力场:⒈地应力是随深度成线性增加;⒉水平应力总是小于垂直应力,最多也只能与其相等。

㈡造应力场:⒈垂直应力的量值随深度增加而增大,而且水平应力普通大于垂直应力;⒉水平应力具有明显的各向异性,且具有很强的方向性。

19.围岩压力的分类,围岩松动压力的形成及天然拱形成的影响因素围岩压力分类1.松动压力2.形变压力3.膨胀压力4.冲击压力围岩松动压力的形成自然拱的概念:围岩的变形不能得到有效的控制,当变形超过一定限度后,围岩发生松动、坍落,最终在洞室上方形成拱形。

(a) 变形阶段;(b) 松动阶段;(c) 塌落阶段;(d) 成拱阶段。

影响自然拱的因素:1.隧道埋深 2.隧道断面形状和大小 3.施工因素20.深、浅埋隧道围岩松动压力的计算:见课本90页21.隧道支护结构的计算方法及对应的计算模型计算方法:结构力学法:1.假定抗力图形法 2.弹性地基梁法 3.弹性支承法岩体力学法:1.数值法 2.剪切滑移破坏法 3.特征曲线法计算模型结构力学法:“荷载—结构”模型岩体力学法:“底层—结构”模型22.结构力学法中围岩与支护结构处理模式处理模式1.主动荷载模式2.主动荷载加被动荷载模式3.实际荷载模式23.结构力学法、岩体力学法具体计算方法的基本原理(着重讲的)数值法:原理:把围岩和支护结构都划分为单元,然后根据能量原理建立起整个系统的虚功方程,也称刚度方程,从而求出系统上各节点的位移以及单元的应力。

具体步骤:(1)单元类型的选择和网格划分(2)计算范围的选取(3)边界条件和初始应力(4)卸荷释放荷载及卸荷过程模拟(5)开挖施工步骤的模拟(6)求单元应力(7)围岩与支护结构稳定性判断(8)有限元法计算的可信度24.隧道的施工方法分类1.根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展,隧道施工方法按以下方式分类:2.根据隧道开挖方式不同分类25.选择隧道施工方法时应考虑的基本因素基本因素⑴工程的重要性;⑵隧道所处的工程地质和水文地质条件;⑶施工技术条件和机械装备状况;⑷施工中动力和原材料供应情况;⑸工程投资与运营后的社会效益和经济效益;⑹施工安全状况;⑺有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。

26.新奥法的含义、施工的基本原则(12字),施工基本要点新奥法(NATM)定义:以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷射砼为主要支护方法,把理论、量测和经验相结合的一种施工方法。

新奥法施工的基本原则:“少扰动,早喷锚,勤量测,紧封闭”新奥法施工基本要点:⒈岩是隧道的主要承载单元,要在施工中充分保护和爱护围岩,少扰动围岩;⒉为了尽量发挥围岩的自承能力,应容许围岩有可控制的变形;⒊在施工的各个阶段,应进行施工的现场监控量测;⒋为了改善支护结构的性能,应使支护结构尽早闭合;⒌采用复合式衬砌。

27.爆炸稳定性的影响因素、炸药的种类、炸药的威力通常用什么来表示?爆炸稳定性的影响因素(个人观点):1.炮眼的布置方式2.炸药的性能及装药方式3.炮眼爆破的先后顺序4.爆破方式5.爆破的周边围岩稳定情况炸药种类:硝铵类炸药(铵梯炸药);乳化炸药(乳胶炸药);消化甘油炸药(胶质炸药)炸药的威力:通常用爆力和猛度表示。

28.雷管的种类及结构图示(看图识种类)雷管种类:图示见课本166页。

29.炮眼的种类及炮眼布置原则,起爆顺序炮眼的种类:掏槽眼、辅助眼、周边眼布置原则:⑴先布置掏槽眼,其次是周边眼,最后是辅助眼;⑵掏槽眼:位于断面中部,深度比掘进眼深15~20cm⑶周边眼:严格按设计布置,外插斜率0.5~0.05,并使前后两排炮眼的限界台高度最小为佳,高度一般为10cm左右,最大不应大于15cm;⑷辅助眼:均匀布置;⑸布置方式一般采用直线形布孔、多边形布孔、弧形布孔、圆形布孔。

起爆顺序:光面爆破:掏槽眼--辅助眼--周边眼预裂爆破:周边眼--掏槽眼--辅助眼30.什么叫光面爆破?光面爆破与预裂爆破的异同点以及提高光面爆破效果的措施光面爆破定义:是通过正确确定爆破参数和施工方法,在设计断面内的岩体爆破崩落后才爆周边孔,使爆破后的围岩断面轮廓整齐,最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏,尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。

光面爆破与预裂爆破的同、异点:⑴相同点:①确定爆破参数和施工方法,使爆破后的围岩断面轮廓整齐,最大限度地减轻爆破对围岩震动和破坏;②能够保持围岩自承能力,增加安全度和减低支护成本。

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