吉林大学20年9月课程考试《隧道工程》离线作业

吉林大学网络教育学院2019-2020学年第二学期期末考试隧道工程大作业学生姓名 专业 层次年级 学号 学习中心 成绩 年 月 日作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。一 名词解释题 (共10题 ，总分值20分 )1. 矿山法 （2 分）mine tunnelling method指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。2. 越岭隧道 （2 分）山岭地区 ,公路从一个水系进入另-一个水系要翻越其间的分水岭。为缩短里程,克服高度或地形障碍,往往要设置隧道,这种隧道称为越岭隧道。3. 建筑限界 （2 分）指为保证各种交通的正常运行与安全,而规定的与交通线路中心线垂直的极限横断面轮廓,是根据行车车辆、道路附属设备以及其他服务系统所需空间制定的。4. “黑洞”效应 （2 分）黑洞效应是指在隧道口因暗适应而导致的一时性视觉障碍。其表现是当驾驶员驶近隧道口时,因洞外:景物的亮度远较洞口的亮度高产生感应现象,导致驾驶员感到洞口很高，无法视认洞口附近的情况，难以发现障碍物的存在。是危及安全行车的一一个重要因素。”5. 预裂爆破 （2 分）裂爆破是指,进行石方开挖时,在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝。6. 围岩压力 （2 分）围岩压力指弓|起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。7. 光面爆破 （2 分）光面爆破是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,分区分段微差爆破,达到爆破后轮廓线符合设计要求,临空面平整规则的- -种控制爆破技术。8. 竖井 （2 分）洞壁直立的井状管道， 称为竖井,实际是一种坍陷漏斗。9. 公用隧管 （2 分）又称管线廊或公用沟。在城市道路隧道和水底隧道中为敷设各种公用管线的专用孔道。10. 衬砌内轮廓线 （2 分）衬砌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。二 综述与分析题 (共3题 ，总分值30分 )11. 道路隧道工程调查的基本程序及主要内容。 （10 分）答：1 查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、构造。岩质隧道应着重查明岩层层理、片理、 节理等软弱结构面的产状及组合形式，断层、褶皱的性质、产状、宽度及破碎程度；土质隧道应着重查明 土的成因类型、结构、物质成分、密实程度等。傍山隧道，当外侧洞壁较薄时，应预测偏压带来的各种危 害。 2 查明隧道是否通过煤层、膨胀性地层及有害矿体等。对含有这些地层的地段，应预测地层膨胀对洞 身的影响，并对有害气体或放射性物质的含量作出评价。 3 查明不良地质、特殊地质对隧道通过的影响，特别是对洞口位置及边坡、仰坡的影响，提出工程措 施意见。 4 查明隧道附近井、泉的分布情况，分析隧道地区的水文地质条件，判明地下水的类型、水质及补给 来源，预测地下水的侵蚀性和洞身分段涌水量。在岩溶地区，应分析涌水及填充物是否有突然涌出的危险。 并充分估计隧道开挖弓引|起地表塌陷及地表水漏失的问题，提出相应的工程措施意见。 5 对于深埋隧道，应做隧道地温升温预测。对岩层坚硬、致密、性脆、构造应力集中的地段，应考虑 发生岩爆的可能性。 6 综合分析岩性、构造、地下水等有关地质测绘、勘探、测试成果，分段确定隧道围岩级别。 7 在隧道洞口需要接长明洞的地段，应查明明洞基底的工程地质条件。 8 查明横洞、平行导航、斜井、竖井等的工程地质条件。12. 喷射混凝土中湿喷的工艺流程图 （10 分）13. 矿山法修筑道路隧道的基本施工方法、适用条件及特点。 （10 分）答：1）漏斗棚架法，亦称下导坑先墙后拱法或六部开挖法。适用条件及特点：13 级围岩，可 使用较多人力，但工作面拉开距离长，围岩暴露时间长，不利安全施 l。 2）反台阶法，适用条件及特点：23 级围岩，工序少，干扰少，可无大型装渣机具。3）正台阶法， 适用于围岩稳定性较好，且有较强的装渣出渣机具设备的情况。该法工序少，干扰少，爆破效果好。 4）全断面开挖法，适用于围岩稳定、不需临时支护、有大型施工机具的情况。 特点是工序简单，钻爆效果好，施工空间大，便于施工组织与管理。 5）.上、下导坑先拱后墙法，适用于 34 级围岩（石质或土质）。特点是施工较安全，但应注意拱脚 下的开挖方式。另外该法工序多，干扰大，施工组织与管理水平要求高。 6）下 导坑先拱后墙法，适用于 23 级围岩，类似漏斗棚架法，只是先拱后墙，增加施工安全程度。. 7）品字型导坑先拱后墙法，适用于 24 级石质围岩隧道，特点是工作面多，进度快，最后开挖的核 心可作为临时支撑，有利于施工安全。但三个导坑，造价高，衬砌整体性较差，变换施工方法较难。 8）侧壁导坑法，适用于 5、6 级围岩。该法安全可靠，坑道暴露时间短，开挖面小，对围岩扰动小，留核心能使支撑材料节省并较可靠，但施工进度慢，不利机. 械施工，造价高，通风、排水困难。 9）复合衬砌施 I 法，适用各类国岩，锚喷与模筑衬砌联合支护。 三 简答题 (共10题 ，总分值50分 )14. 通风设计需要考虑的主要问题？ （5 分）15. 喷射混凝土的主要物理力学性能指标 （5 分）答：抗压试件是反映喷射混凝土物理力学性能优劣、检验喷射混凝土强度的主要指标。16. 道路隧道衬砌的基本类型及其适用地质条件。 （5 分）答:四种:直墙式衬砌。常用于岩石地层、垂直围岩压力为主要计算荷载，水平围岩压力很小时。一般适用于山、II 级围岩，有时IV级。曲墙式衬砌。通常在IV级以下围岩中，且水平压力较大的情况。圆形或近似圆形衬砌。适于膨胀性围岩的山岭隧道，盾构法施工的水底隧道。矩形断面衬砌。沉管法施工的水下隧道、明挖法施工的隧道。17. 道路隧道衬砌的材料通常有哪些？ （5 分）答:商品混凝土及钢筋商品混凝土;喷射商品混凝土;锚杆与喷锚支护;石料;装配式材料。18. 影响坑道围岩稳定性的因素 （5 分）答:主要包括六个方面:围岩的完整状态即破碎程度;结构面的性质;结构面的空间组和形态，围岩的初始应力状态;围岩的岩石强度;地下水的状况。19. 新奥法支护设计主要有哪些方法？ （5 分）答:工程类比法、现场监控量测法、理论计算验算法、综合法。20. 喷混凝土支护结构的主要作用原理 （5 分）答：(1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高，可达200kg/ cm2以上，因此能起支撑地压作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。(2)充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，大大提高了围岩的强度。(3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落;同时，由于围岩裂缝中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度,也不致因水的作用而使得原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定和强度。(4)转化作用。由于前三个作用的结果,不仅提高了围岩的自身支撑能力，而且使混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一-体，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用。从根本上改变了支架消极承压的弱点。根据使用机具或施工方法的不同，喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。目前，使用较为普遍的是半湿式喷射法,半湿式喷射法采用的是潮料。潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10h以上，其含水率保持在7%8%。然后按水泥配比拌合过筛即称为潮料。潮料用手抓起握紧成团,松手扬起基本没有粉尘浮游，即“手捏成团，松手即散，口吹无灰”。使用潮料可以使喷射混凝土各工序操作地点的粉尘浓度大大降低。21. 隧道防排水的原则是什么 （5 分）答：隧道防排水包含两方面的内容：结构防排水、施工防排水。 为避免和减少水的危害，中国铁路隧道坚持“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的防排水原则。防就是利用不透水或弱透水材料，将地下水隔绝在隧道之外；排就是人为设置排水系统，将地下水排了出隧道；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，使之不能进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施；截就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不能进入隧道工程范围内。22. 新奥法修建隧道时应掌握的三个基本要点 （5 分）答:新奥法不单纯是一种施工方法,更不能认为采用锚喷支护就是新奥法。新奥法应该是修建隧道的指导原则和积极的思路。其包含三个基本点:1)围岩是隧道稳定的基本部分。支护是为了与围岩共同形成能自身稳定的承载圈或支承单元。因此应尽量维护围岩体的强度性能，尽量采用控制爆破或无爆破开挖，尽量采用大断面或全断面掘进。2)支护、衬砌要薄面具有柔性并与围岩密贴，使因产生弯矩而破坏的可能性达到最小。当需要增加支护衬砌强度时，宜采用锚杆、钢筋网，以至钢支撑等加固，而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度。3)设计施工中要正确估计围岩特性及其随时间的变化。需要进行必要的试验和量测，以确定围岩分级、自稳时间和位移变形速率等参数，选择最合宜的支护措施和支护时间。23. 新奥法的三种主要设计方法是什么 （5 分）答:工程类比法、现场监控量测法、理论计算验算法、综合法。