中南大学隧道施工组织课后习题集及其参考材料规范标准答案.doc

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1、,.第1章 隧道工程勘测设计1.隧道选址与线路选线有什么关系？ 2.确定洞口位置的原则是什么？请解释其工程含义。 3.在按地质条件选择隧道位置时，所需要的地质资料有哪些？如何考虑地形条件对隧道位置的影响？ 第2章 隧道主体建筑结构 1.某新建铁路非电化曲线隧道，已知圆曲线半径R1200m，缓和曲线长l=50m,远期行车速度V=160km/h，隧道里程为： 进口DK150+310；出口DK150+810；ZH点DK150+320；YH点DK151+000。 试求：各段加宽值与隧道中线偏移值。要求按教材P32图2-7所示，表示清楚，并注明不同加宽的分段里程。 ( 注：超高值以0.5cm取整，最大采

2、用15cm；加宽值取为10cm的整数倍；偏移值取至小数点后2位） 2. 为什么说台阶式洞门能降低边仰坡开挖高度？ 第3章 隧道附属建筑1.什么是避车洞？避车洞的设置间距是多少？在布置避车洞时应该避开哪些地方？ 2.营运隧道的通风方式有哪些？什么是风流中性点？它与通风方式的关系怎样？ 3.为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段？它们各自的作用是什么？ 第4章 隧道围岩分类与围岩压力1.影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素是哪几种？我国铁路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育，Rb26MPa，试问这是属于哪一级围岩？ 2. 某隧道内空净宽6

3、.4m，净高8m，级围岩。已知：围岩容重20KN/m3，围岩似摩擦角530，摩擦角300，试求埋深为3m、7m，15m处的围岩压力。 第5章 隧道衬砌结构计算1.已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN，弯矩M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m，围岩抗力系数为150MPa/m。试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)3.一对称等厚平拱，衬砌厚度为50 cm，已知内力如图示，墙底抗力系数Kd=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角(注：图中1、2、3为

4、截面编号)。 第6章 隧道施工方法1.采用台阶法施工时，影响台阶长度的主要因素是什么？环形开挖留核心土法是如何稳定开挖工作面的？ 2.在隧道分部开挖施工中，这些术语指的是开挖的哪些部位？落底、拉中槽、导坑、挖马口。 3.指出错误，并改正之： 某隧道位于软弱破碎地层中，采用长台阶法施工。施工过程中发现洞室周边位移加速度等于零，因而断定围岩变形已经稳定。 4.指出错误，并改正之： 新奥法施工时，隧道开挖后，为了调动围岩的承载能力，不宜立即喷射混凝土，而应经量测后，再施喷。为了隧道的稳定，复合式衬砌应在锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。 第7章 隧道钻爆施工作业 1.请解释“临时支护”、“初

5、期支护”与“永久支护”的含义，并各举一例说明之。 2.某隧道的导坑，尺寸为2.8m2.8m，级围岩，岩石等级为坚石f=8，采用斜眼掏槽，2号岩石硝铵炸药，药卷直径32mm,装药系数可取为0.6。试问： 炸药用量；炮眼深度；炮眼数量。 第8章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业 1.隧道施工的辅助作业有哪些？ 2.为什么有的隧道必须采用辅助坑道？选择辅助坑道时必须考虑哪些条件？ 3.隧道施工通风有几种方式？用得最多的是哪一种？它又分为几种什么样的方式？ 4.一座隧道，级围岩，断面积约为75m2,钻爆法施工，洞内同时工作的最多人数为35人。请按保证洞内人员新鲜空气要求计算通风机应提供的风量。 第9章 新

6、奥法 1.已知一座深埋圆形隧道，开挖直径10m，拱顶以上岩层覆盖厚度495m，围岩容重20KN/m3，弹性模量E=104MPa，粘结力C=1.5MPa，围岩内摩擦角300，侧压力系数=1，泊松比=0.2。 试问： 开挖后不支护状态下，围岩是否出现塑性区？ 如果出现，问塑性区半径是多少？ 假定支护阻力Pa=8.5MPa，问洞室周边位移是多少？ 2.某单线铁路隧道，对量测数据进行回归分析后，知位移时态曲线方程为。已知隧道极限相对位移值为144mm，开挖6天后洞周实测相对位移值为64mm。试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖6天后的隧道稳定性。 3.某单线铁路隧道，位移时态曲线方程为。若以

7、位移速度小于0.2mm/日为隧道稳定的判断准则，试从位移速度和位移加速度这两方面判断隧道能否稳定？需要多长时间才能稳定？是否需要采取加强措施？第10章 隧道掘进机施工 岩石掘进机的适应条件？ 岩石掘进机有哪些类型？ 第11章 高速铁路的隧道施工 1. 高速铁路隧道会产生怎样的空气动力学效应？ 2. 如何克服空气动力学的不良效应影响？ 第12章 隧道施工组织与管理 1. 隧道现场施工的特点是什么？ 2. 如何加快施工进度？ 第13章 隧道的营运管理与养护维修 1. 隧道养护工作的原则是什么？ 2. 隧道病害治理的主要内容有哪些？ 3. 衬砌裂缝的延展方向与隧道的稳定性有何关系？ 习题参考答案 第

8、1章 隧道工程勘测设计 1.答：依隧道类型不同而不同：对于长大隧道，线路选线应服从于隧道选址；对于中、短隧道，选址应服从于线路。 2.答：早进晚出。保护洞口边仰坡的稳定。 3.答： 地质构造、 岩体强度、水文地质条件、不良地质； 越岭线隧道的位置应选择穿越垭口； 河谷线隧道应使隧道外侧最小覆盖厚度满足工程要求，以避免偏压。 第2章 隧道主体建筑结构 1.解：超高E0.76V2/R=16.21cm 15cm 取为15cm d内4050/1200+2.7E=43.9cmd外4400/1200=3.7cmd总d内d外47.6cm (取为50cm)d偏(d内d外)/2=(43.9-3.7)/2=20.

9、1cm分段里程： d总 与d偏 断面： 进口DK150+310345d总/2 与d偏/2 断面： DK150+345出口DK150+8102. 答：因台阶的不同高差逐渐改变了起坡点的高度，起坡点越高则刷坡点越低。 第3章 隧道附属建筑 1.答：铁路隧道中供行人躲避列车，或堆放维修器材的洞室；大避车洞：碎石道床，对侧150m间距； 整体道床，对侧210m间距；小避车洞：对侧30m 间距；应避开不同衬砌类型衔接处、变形缝处、不同断面加宽处、不同围岩分界处。 2.答：有自然通风和机械通风两种基本方式，而机械通风又有： 洞口风道式通风、 喷阻式通风、辅助坑道通风以及射流式通风。风流中性点指风速为零的点

10、，它不会出现在纵向式通风中，而只会出现在半横向式和全横向式通风之中。 3.答：为了让司机的眼睛逐渐适应洞内外的亮度状况； 接近段在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，不需设照明； 入口段进入隧道洞口的第一段，使司机的视力开始适应隧道内的照明光线； 过渡段介于入口段和中间段之间的照明区段，解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化； 中间段司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明； 出口段 单向交通隧道中，应设置出口段照明，让司机逐渐适应由洞内到洞外的光线变化。而双向交通隧道中，无出口段照明。 第4章 隧道围岩分类与围岩压力 1.答：影响围岩稳定性的主要因素：

11、地质因素；人为因素 围岩分级主要考虑：地质因素 围岩分级的基本要素：4种 岩性要素强度、变形性质等（力学性质）； 地质构造要素指围岩的完整性状态； 地下水要素地下水对围岩的软化作用； 地应力要素初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。 我国铁路隧道围岩分级主要考虑因素有4种： 岩体的结构特征与完整性状态；岩石强度；地下水；初始地应力 这是级围岩，软岩。 2. 解：求自然拱高度；判断深浅埋分界；分别按土柱法、一院法、统计法求围岩压力。 结果(小数点后四舍五入)： 埋深3m时： q=128KPa， e=31KPa； 埋深7m时： q=60KPa， e=16KPa； 埋深15m时：q=

12、84KPa，e=(1325)KPa； 第5章 隧道衬砌结构计算 1.解：运用温氏假定解之。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)解：抗力设置方向提问，见教材P108。 见图1： 抗力Ri=Ki.Si.i，将其沿x、y方向分解为： Rix=-Ri.sini Riy=Ri.cosi 见图2，将节点产生的水平位移与垂直位移合成为径向位移： i=-uix. sini+uiy. cosi故有： Ri= Ki.Si.i = Ki.Si.( -uix. sini+uiy. cosi) 将其代入，得： Rix= Ki.Si.( sin2i

13、. uix- sini. cosi. uiy)Riy= Ki.Si.( -cosi.sini.uix+cos2i.uiy)写成矩阵形式后得抗力单刚(元素)： Ki.Si. sin2i -Ki.Si. cosi.sini-Ki.Si. cosi.sini Ki.Si.cos2i0 00 0 0 0 0 0 3.解：求墙底中心水平位移： 墙底中心应力中287kn.m/0.5m=574KN/m2由温氏假定：中中/Kd=574 KN/m2 /350000 kn/m3=0.164cm (1Mpa =1000kn/m2)墙底中心水平位移0.164cos 600=0.082cm墙底中心垂直位移0.164si

14、n 600=0.142cm在弯矩M作用下，墙底边缘应力边=M/W=15/(0.52/6)=360kn/m2，由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移边=边/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm墙底截面转角=0.103/25=0.00412=0.236 第6章 隧道施工方法 1.答：地质因素，在软弱围岩中，为了及时形成封闭支护结构，应减小台阶长度； 进度因素，在较好围岩中为了加快进度，在机械设备允许的情况下，应适当延长台阶长度。 “环”法：利用核心土稳定工作面，且能及时施作拱部初期支护。 2.答：落底开挖隧道底部 中槽开挖隧道中部 导坑于隧道断面中先行开挖的部分均称为导坑，有上

15、部弧形导坑、侧壁导坑、中导坑等。 挖马口先拱后墙法施工中，开挖边墙。 3.答：错误长台阶法、断定围岩变形已经稳定。 4.答：错误不宜立即喷射混凝土、锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。 第7章 隧道钻爆施工作业1.答：临时支护仅在开挖过程中对围岩起支承作用，如木支撑； 初期支护隧道开挖后及时施作，兼有临时支护与加强围岩自稳能力的作用，如喷锚支护； 永久支护隧道结构的支承结构，如整体式衬砌。 2. 解：炮眼深度：p175, (取开挖宽度的0.50.7倍，均值为0.6)炸药用量：由(7-1)式，炸药用量 炮眼数量：由(7-3)式，第8章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业1.答：通风、压缩空气、供

16、水、供电。 2.答：工期的要求；地形条件、地质条件、隧道类型(长度)、工程造价。 3.答：机械通风风管式、巷道式、风墙式；风管式；压入式、抽出式、混合式。 4.解：由(8-1)式,所需风量因是级围岩，故应采用全断面法，即通风断面积为75m2，由(8-4)式验算风量： 不能满足洞内稳定风流的风速要求，应加大风量。 第9章 新奥法 1.解：，计算出； 由9-9式，求得 洞周出现塑性区。 由9-23-1式，由9-25式，2.解：将t=0，代入，得。 求第6天施工实测相对位移： u=u0+u*=20+64=84mm144mm (稳定 )位移速度, 第6天时 (稳定)位移加速度 (稳定)结论：隧道稳定。

17、 3.解：位移速度，令，解得 t=30.6天31天 (要31天后才能稳定)位移加速度 (稳定)隧道稳定，不需要采取加强措施。 第10章 隧道掘进机施工 1. 答：适应较为坚硬的岩石地层。 2. 答：全断面式(开敞式、护盾式)和臂式两大类。 第11章 高速铁路的隧道施工 1.答：瞬变压力与微压波。 2. 答：加大隧道断面积、改变隧道入口形式、设置通风竖井或平行坑道。 第12章 隧道掘进机施工 1. 答：因仅进口与出口两个施工面，故施工场地狭小，进度慢。 2. 答：力求平行作业，减少顺序作业；利用辅助坑道增加开挖工作面。第13章 隧道掘进机施工1. 答：以预防为主，预防与及时整治相结合。 2. 答：4大主要内容：围岩加固、衬砌加固或更换、基底处理和漏水治理。 3. 答：纵向裂缝比较危险，因为它直接影响到衬砌的承载力；横向与竖向裂缝则对结构的受力影响不大；斜向裂缝视具体情况而定，一般情况下影响不大，但呈密集发展时要加以重视，及时治理。