隧道工程复习思考题解析.pdf

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1、 什么是隧道？隧道是埋置于地层中的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。（以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面面积大于 2m2 的洞室）隧道的种类有哪些？从隧道所处的地质条件来分，可以分为土质隧道和石质隧道；从埋置深度来分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道；从隧道所在的位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。隧道设计包括的内容有哪些?隧道设计包括隧道位置设计以及隧道支护结构和附属设施设计两大部分。隧道位置设计包括选定隧道的穿山高程和洞口位置，确定隧道的平、纵剖面以及横断面的形状等。和地面结构相比，隧道工程有哪些特点？1、整个工程埋于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧

2、道施工的成败起着重要的、甚至决定性的作用 2、公路隧道是一个形状扁平的建筑物 3、地下施工环境较差 4、施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中 5、公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改 6、施工可以不受或少受昼夜更替。和钻爆开挖法完全不用的两种机械开挖法，一种是用于软土层的盾构机，一种是用于中等和坚硬岩石地层的岩石隧道掘进机。支护结构系统包括开挖后的临时支护和永久衬砌.国际遂协归纳的四种类型：以工程类比为依据的经验法；以测试为依据的实用法如收敛-约束法；作用-反作用模型；连续介质模型等。隧道工程地质调查与勘测的内容有哪些？1、铁路工程技术规范的总要求；2 地形地貌调查；地层岩性调查；地质构造调

3、查；水文地质调查；滑坡、落石、岩堆、泥石流和岩溶地质调查；地温测定。施工地质超前预报的内容有哪些？隧道所在地区地质分析与宏观地质预报；不良地质及灾害地质超前预报；重大施工地质灾害临警预报。常用的方法有传统地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法、物探法、特殊灾害地质所采用的相关预测方法。简述岩石与岩体的区别。岩石与岩体的区别就是岩石强调的其本身的岩性和物理、化学特征，而岩体强调的是在地质环境下岩石作为地质体的特征，如岩石性质、地质构造、强度、含水量等等，包含的研究内容比岩石更广；他们的联系就是岩体是由岩石构成的，不同的岩石构成的岩体其特点是不一样的。岩体的工程性质有哪些？即岩体是处于一定

4、天然应力环境中的地质体；岩体由各种裂面或软弱结构面所分割；具有各向异性；由于物质来源和形成环境的复杂性导致岩体的不均匀性；岩体由于自然地质因素的影响而具有可变性。围岩的定义，围岩分级的目的？围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。围岩分级的目的是：作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益；确定结构上的荷载（松散荷载）；给出衬砌结构的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。围岩压力：指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。包括地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。狭义：围岩压

5、力是指围岩作用在支护结构上的压力。分类：松动压力、形变压力、膨胀压力、冲击压力。影响因素：地质因素、工程因素。确定方法：现场实地量测、按理论公式确定、统计方法 围岩分级的基本因素有哪些？岩石坚硬程度和岩体完整度两个因素来确定。与岩性有关的因素；与地质构造有关的因素；与地下水有关的因素。理想的分级方法是：准确客观。有定量指标，尽量减少因人而异的随机性；便于操作使用，适用于一般勘测单位所具备的技术装备水平；最好在开挖地层前得到结论。影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩的完整状态，或围岩的破碎程度；结构面的性质；结构面的组合状态；原始应力状态（自重应力，构造应力或地应力）岩石本身 的强度；地下水的影

6、响；施工因素 简述我国铁路隧道设计规范的围岩分级方法。采用以围岩稳定性为基础的分级方法，由岩石坚硬和岩体完整度两个因素确定，然后给出各类围岩的主要工程地质性质，结构特征和完整性及围岩弹性纵波等要素分为 6 级，最后基于第下属、围岩初始地应力、状态和风化作用进行级别修正。隧道级别的修正包括地下水影响的修正和围岩初始地应力状态修正和风化作用的影响。越岭线：当交通路线需要从一个水系过度到另一个水系时，必须跨越高程很大的分水岭，这段线路称为越岭线。垭口：当线路跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程低处，称为垭口。影响隧道位置选择的因素有哪些？选择越岭隧道的位置主要是以选择垭口和确定隧道高程为量大因素

7、为依据。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。越岭隧道与河谷隧道有何区别？它们在位置的选择上采取什么原则？越岭隧道是穿越山岭的隧道，一般应该穿越山体，与山脊线近似正交。河谷隧道是沿着山体前进的隧道，一般与山脊线近似平行或大角度相交。河谷隧道不穿越山体的核心位置。地形条件对隧道位置选择有哪些影响？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。隧道洞口位置的选择遵循哪些原则？确定洞口位置考虑哪些因素？（1）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。（2）洞口应避开不良地质地段，以及避

8、开地表水汇集处。3）当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。（4）减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。（5）洞口线路宜与等高线正交。（6）当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道（7）为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。（8）当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时，可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞，排泄水流。（9）当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时，可利用弃碴有计划、有目的地改造洞口场地，以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产、生活用房等。理想的洞口位置应选择

9、在地质条件良好，地势开阔。施工方便，技术、经济合理之处。“早进洞，晚出洞”原则？判定标准？原则是在决定隧道洞口位置时，为了确保施工，运营安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，这样做，虽然隧道修长了一些，却安全可靠；判定的标准是：边仰坡的坡率和开挖高度在规范参考值以内。什么是隧道净空？隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。铁路隧道的横断面是根据什么设计的？隧道建筑限界；线路数量;线间距；应预留的空间，如安全空间、避难和救援空间、线路上部建筑维修空间等；考虑空气动力学影响所需的空间；设备安装空间等.曲线铁路隧道加宽的原因：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

10、其形状，故其两端向曲线外侧偏移，中间向曲线内侧偏移由于曲线外轨超高，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移动了一个距离。公路隧道建筑限界包含哪些内容？包括车道、路肩、路缘带、人行道等宽度，以及车道、人行道的净高。隧道内线路纵断面设计就是要选定隧道内线路的坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间距的衔接等。公路隧道的净空包括公路建筑限界、通风及其他所需要的断面积。隧道衬砌断面的拟定方法：初步拟定结构形状和尺寸可采用经验类比的方法。拟定衬砌结构尺寸需要考虑两个方面因素；第一是选定净空形状，也就是结构额内轮廓；第二是选定截面 的厚度。支护的主要方式：锚杆、钢架、钢筋网、喷射混凝土及其他组

11、合。隧道可分为主体建筑物和附属建筑物，前者是为了保持隧道的稳定，保证隧道正常使用而修建的，由洞身和洞门组成。后者指保证隧道正常使用所需要的各种辅助设施。隧道衬砌的类型及适用条件？1）整体式混凝土衬砌。直墙式衬砌适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主而水平围岩压力较小的情况主要适用于级围岩；曲墙式衬砌适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况。主要适用于级及以上的围岩，或级围岩双线，多线隧道也采用曲墙有仰拱的衬砌。（2）拼装式衬砌。多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。（3）喷射混凝土衬砌，在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。（4）复合式衬砌

12、。适用于高速铁路山岭隧道衬砌结构，和围岩稳定性差、地下水发育地段。洞门有何作用，有哪些洞门形式，适用于什么地质条件？作用：减少洞口土石方开挖量；稳定边坡、仰坡；引离地表水流；装饰洞口。主要洞门形式有：洞口环框：当洞口石质坚硬稳定（级围岩），且地形陡峻无排水要求时；端墙式（一字式）洞门：适用于地形开阔、石质较稳定（级围岩）的地区；翼墙式（八字式）洞门：当洞口地质较差（级及以上围岩），山体纵向推力较大时；柱式洞门：当地形较陡（级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件的限制，不能设置翼墙时；台阶式洞门：当洞门位于榜山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时,为了提高靠山侧仰坡起点，减少仰坡高度；斜交式

13、洞门：当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量；喇叭口式洞门：高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应。什么是明洞？试述明洞的结构类型、受力特点和适用条件？明洞指的是用明挖法修建的隧道。常用于地质不良路段或埋深较浅的隧道。明洞的结构类型，根据地形、地质、回填土状况而定，通常由顶部结构和边墙组成。当底部地层可能挤入洞内时，须设置仰拱。拱式明洞：路堑式对称型，适用于路堑边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防质边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层破碎，覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时；路堑式偏压型，适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑；半路堑式偏压型，适用于地

14、形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力；半路堑式单压型，适用于傍山隧洞口或傍山线路上的半路堑地段。（2）棚室明洞：当地形的自然横坡比较陡，外侧没有足够的场地设置外墙及基础或确保其稳定时采用。盖板式明洞；钢架式明洞，当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深，而上部地基稳定性差时，为了使基础置于基岩上且减少基础工程；悬臂式棚洞，对稳定而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，且落石不太严重时。如何做好隧道的防水与排水？防、堵、截、排，因地制宜，综合治理。排。它是将地下水排入隧道内，再经由洞内排水沟排走。隧道内设置的排水建筑物有排水沟和盲沟。排水沟有侧式水沟和

15、中心式水沟两种形式。严寒地区应采取防寒措施，有浅埋保温水沟（一般情况）、中心深埋渗水沟（当浅埋保温水沟不足以防止冻害时）、采用暗挖法修筑泄水洞（隧道内冻结深度较深，用明挖法会影响边坡稳定时）。地下的结构力学模型必须符合的条件?与实际工作状态一致，能反映围岩的实际状态以及与支护结构的接触状态；荷载假定应与在修建洞室（各作业阶段）中荷载发生的情况一致算出的应力状态要与经过长时间使用的结构所发生的应力变化和破坏现象一致材料性质和数学表达要等价。避车洞布置的原则是什么？其底面标高是如何确定的？当列车通过隧道时，为了保证洞内行人、维修人员及维修设备的安全，需要在隧道两侧边墙上均匀交错的修建洞室，用于躲避

16、列车，称为避车洞。大避车洞：在碎石道床的隧道内，每侧相隔 300m 布置一个大避车洞、在整体道床的隧道内，因人员待避车比较方便，且维修工作量较小，故每侧相隔 420m 布置一个大避车洞。当隧道长度在 300400m 时，可在隧道中间布置一个大避车洞；隧道长度在300m 以下时，可不布置大避车洞；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：布置时应结合大避车洞考虑，有大避车洞的地点就不再设置小避车洞。同时，还应注意不得将避车洞设于衬砌断面变化处、不同衬砌类型衔接处或变形缝处。如隧道邻近有农村市镇，估计由隧道通行的人较多，或曲线半径小，视

17、距较短时，小避车洞还可以加密。高速铁路隧道出口设置缓冲结构的原因是什么？有哪些相应的工程措施？原因：高速列车进入隧道，前方空气被挤压，这种挤压状态以声速传播至隧道出口，骤然膨胀，产生一个被称为微气压波的次声波，因对临近的建筑物产生危害，故需要在出口设置缓冲结构。工程措施:在隧道入口设置净空断面积大于隧道有效净空面积的缓冲结构（如棚洞）。隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。主要开挖方法包括全断面开挖法、台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法。施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道的断面尺寸、长度、

18、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究决定。结构力学方法的基本原理：是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力，围岩对支护结构的变形的约束作用是通过弹性支撑来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。围岩的承载能力越高，它给予支护结构的压力就小，弹性支撑约束支护结构变形的弹性反力越大，相对来说，支护结构所起的作用就变小了。隧道支护结构受力变形特点：在拱顶，其变形背向地层，不受围岩的约束而自由变形，这个区域称为脱离区。而在两侧及底部，结构产生朝向地层的变形，并受到围岩的约束阻止其变形，因而围岩对衬砌产生了弹性抗力，这个区域称为抗礼区。为此，围岩对衬砌变形

19、起到双重作用：围岩产生主动压力使衬砌变形，又产生被动压力阻止衬砌变形。被动荷载：指由于结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。隧道结构验算分为：概率极限状态法设计和破损阶段法和容许应力法设计两种。隧道支护结构计算的主要内容有：按工程类比方法初步拟定断面的几何尺寸；确定作用在结构上的荷载，进行力学计算，求出截面的内力；验算截面的承载力。岩体力学法主要是对锚喷支护进行预设计。设计的出发点是支护结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主要的承载结构，支护结构为镶嵌在围岩孔洞上的承载环，只是用来约束和限制围岩的变形，两者的共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡状态。它的特

20、点是能反映出隧道开挖后的围岩应力状态；目前这种模式的求解方法主要有数值法、剪切滑移破坏法和特征曲线法。收敛-约束法又称为特征法或变形法，它是一种以理论为基础、实测为依据、经验为参考的较为完善的隧道设计方法。新奥法：是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形充分发挥围岩的自承能力的施工方法。主要目的是在围岩中形成一个封闭的岩石支撑环。施工时的基本原则：少扰动、早支护、勤测量、紧封闭。特征：将围岩也视为支护承载体系的一部分；采用锚喷等简单积极的支护技术以控制隧道的收敛变形；强调系统监控量测以了解围岩的变形反应。隧道岩土控制变形分析工法：其在隧道预支护工艺基础上，将隧道开挖过程中的变

21、形状况按三维空间进行考虑，结合大量理论和实验研究形成的。该方法用于隧道设计与施工，适应各种围岩条件，特别是浅埋松软地层，变形控制要求高的隧道工程。它对隧道施工中围岩变形的控制较新奥法更为全面。超前锚杆的性能特点：锚杆超前支护的柔性较大，整体刚度较小。它主要适用于地下水较少 的破碎、软弱围岩的隧道工程中，如裂隙发育的岩体、断层破碎带、浅埋无显著偏压的隧道，采用风枪、凿岩机或专用的锚杆台车钻孔，锚固剂或砂浆锚固，工艺简单、工效高。管棚的性能特点：管棚因采用钢管或钢插板作为纵向预支撑，又采用钢拱架做环向支撑，其整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。管棚主要适用于围岩压力来

22、的快来的大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱、破碎围岩隧道工程中。此外，采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，可利用钢管注浆堵水和加固围岩。炮眼的种类及作用：掏槽眼（先在开挖面上炸出一个槽腔）；辅助眼（扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面）；周边眼（炸出较为平整的隧道断面轮廓）炮眼深度一般可根据以下因素确定：围岩的稳定性，避免过大的超欠挖凿岩机的允许钻眼长度、操作技术条件和钻眼技术水平掘进循环安排，保证充分利用作业时间。炮眼布置顺序：先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是辅助眼。掏槽眼一般应布置在开挖面中央偏下部位，其深度应比其他眼深 15-20cm周边眼应严格按照设计位置布置辅助眼

23、的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，可以由施工经验决定，一般抵抗线 W 约为炮眼间距的 0.6-0.8，并在整个断面上均匀排列。起爆顺序及时差：除预裂爆破的周边眼最先起爆外，在一个开挖断裂面上，起爆顺序是由内向外逐层起爆各层炮之间的起爆时差越小，爆破效果越好内圈炮眼先起爆，外圈炮眼后起爆同圈眼必须同时起爆，尤其是掏槽眼和周边眼延期时间可以由孔内控制或孔外控制。初期支护：为控制围岩应力适当释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层称为初期支护。锚喷支护特点：灵活性、及时性、密贴性、深入性、柔性、封闭性，锚杆的支护效应：支撑围岩、加固围

24、岩、提高层间摩阻力形成“组合梁”、悬吊作用。锚杆的种类：端头锚固式、全场黏结式、摩擦式、混合式。锚杆的布置分为局部布置和系统布置。喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。主要区别是各工艺的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。钢拱架：钢拱架可以采用型钢、工字钢、钢管或钢筋制成。性能特点：钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护刚度，型钢拱架较格栅钢架能更早承载。钢拱架可以很好的与锚杆、钢筋网

25、、喷射混凝土相组合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好，尤其以格栅钢架结合最好。格栅钢架采用钢筋现场加工制作，技术难度和要求并不高，对隧道断面变化适应性好。钢拱架的安装架设方便。量测目的：掌握围岩力学形态的变化和规律掌握支护结构的工作状态为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标为隧道工程设计与施工积累资料。监测项目与内容：地质和支护状态的现场观察岩体力学参数测试应力应变测试压力测试位移测试温度测试：岩体温度、洞内温度、洞外温度物理探测：弹性波测试。常用的衬砌形式：整体式衬砌、复合式衬砌、锚喷式衬砌。二次衬砌是在围岩与支护基本稳定后施作的，此时隧道早已成型，为保证衬砌质量，衬砌施工

26、按先仰拱、后墙拱，即由下到上的顺序连续灌注。辅助坑道设置目的：当隧道较长时，可选择适当的辅助坑道，如横洞、竖井、平行导坑等，用以增加施工工作面，加快施工速度，改善施工条件（通风、排水）。选择条件：应根据是否将其作为永久通风通道、工期要求、施工组织、地形条件、地质及水文地质情况、弃渣场地等各方面综合考虑，其断面尺寸由地质及施工需要，机具情况而定，一般不宜过大。在无 特殊要求时，辅助坑道的支护一般只要求能够保证施工期间的稳定和安全即可。不良和特殊地质施工的原则是：充分利用各种手段和方法，尽可能掌握不良地质情况根据掌握不良地质情况，制定相应的施工方案及处理措施随着施工揭露地质，并根据施工安全性和支护

27、措施的效果，及时修正设计，保证施工安全和隧道质量。岩爆特点：在未发生前无明显预兆岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状岩爆发生的频率随暴漏时间的延长而降低。条件：地层的岩性条件和地应力的大小是产生岩爆与否的两个决定性因素。瓦斯放出：是地层中的瓦斯气体在地应力作用下沿岩体构造裂隙外漏的表现。主要因素：地应力、瓦斯、围岩结构；类型：瓦斯的渗出、喷出、突出 坍方的主要原因：不良的水文地质条件隧道设计考虑不周施工方法和措施不当；措施：选择安全合理的施工方法和措施至关重要加强对坍方的预测 掘进法：与钻爆法相比，掘进法的特点是施工过程是连续的，具有隧道工厂化的特点。优点：安全、快速

28、、经济、省工与降低劳动强度，排渣容易，由于集中控制操作有实现远距离操作和自动化的可能性。缺点：一次投资大、尺寸大、重量大、机器较复杂、制造周期长、费事、费钱、刀具的消耗和维修很昂贵；对岩层变化适应性差；开挖的隧道断面局限于圆形，对其他形状的断面则需要二次开挖；作业率低、能耗大。通风：目的是供给洞内足够的新鲜空气，稀释并排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障作业人员的身体健康。确定因素：隧道的长度、掘进坑道的断面大小、施工方法和设备条件。类型：自然通风、强制机械通风（管道通风、巷道通风）防尘的措施：湿式凿岩、机械通风、喷雾洒水和个人防护相结合，综合防尘。1、某隧道位于半径 R=800m

29、 的圆曲的线上，通过三级围岩地段，设计为直墙式衬砌，曲线加宽 40cm，中线偏移值 d=12.5cm，外轨超高值 E=9.5cm，隧道竣工后，测得 DK23+15、DK23+20、DK23+25 各起拱线处内外侧宽值如表 1 所示，试按隧限2A 计算各点侵限情况。表 1 桩号 外侧宽/m 内侧宽/m DK23+15 2.53 2.77 DK23+20 2.54 2.76 DK23+25 2.545 2.75 cmcmE155.9，cmWWd5.122/)(21，曲线加宽cmWWW40213 则：内侧加宽1W=32.5cm，外侧加宽2W=7.5cm。由“隧限2A”的图 3-4-2（教材）所示：隧

30、道起拱线处曲线半径为 2.44m。则对该隧道，不侵限的条件为：外侧：2.44+7.5/100=2.515m；内侧：2.44+32.5/100=2.765m 因此：DK23+15、DK23+20、DK23+25 外侧都不侵限；DK23+15 内侧不侵限，DK23+20、DK23+25 内侧侵限。2、某单线铁路隧道位于圆曲线半径 R=1000m，缓和曲线长 Lc=100m 的曲线上，曲线全长L=309.44m，隧道进口桩号 DK27+844，出口 DK28+344，ZH 点桩号 DK27+958，设计最高行车速度为 120km/h。试计算隧道加宽值 W，中线偏移值 d，并绘图说明隧道断面的变化位置

31、、线路中线和隧道中线的关系。外轨超高值为：cmcmRVE1594.10100012076.076.022 内侧加宽值为：cmERW6.3394.107.2100040507.240501 外侧加宽值为：cmRW4.41000440044002 总加宽值为：cmWWW0.384.46.33213 中线偏移值为：cmWWd6.142)4.46.33(2/)(21 则分段里程：总d与偏d断面：ZH 点 DK27+948993 2/总d 与2/偏d 断面：DK27+993出口 DK28+344 示意图如下：1.某公路隧道进口 30 米处围岩是 IV 级，容重 25kN/m3，开挖断面宽度 12 米，净

32、高为 8m，隧道上覆岩体厚度 8 米，试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋？解：7.1)512(1.01 1537.125845.0245.014qKpa mqhq12.625153 mhHqq）（）3.1524.1212.65.22()5.22(8m 属于浅埋隧道。2.级围岩中的一直墙型隧道，埋深 26m，围岩容重 22KN/m3，计算内摩擦角 320，隧道宽 6m，高 8m，试确定隧道围岩压力。解：1.1)56(1.01 56.431.122445.0245.013qKpa mqhq0.22256.43 mhHqq）（）5425.22()5.22(26m 属于深埋隧道。56.431.1224

33、45.0245.013q Kpa qe15.0=6.5 Kpa 3.某隧道埋深为 30m，围岩为级，净宽为 12m，净高为 10m，围岩天然容重 20KN/m3，试计算该隧道围岩压力。解：7.1)512(1.01 8.2447.1201645.0245.015qKpa mqhq24.12208.244 mhHqq）（）6.305.2424.125.22()5.22(属于深埋隧道。8.2447.1201645.0245.015q Kpa 8.2445.03.05.03.0）（）（qe=73.44122.4 Kpa 4.沙性土质隧道，埋深 h=40m，围岩容重 20KN/m3，内摩擦角 280，隧

34、道宽 6m，高8m，试确定围岩压力。解：此时令侧压力系数1，上覆土体产生围岩压力，则隧道顶部垂直压力：)22845tan(8628tan40000Pv=812KPa 水平压力：)22845(tan812021e=294KPa)22845(tan)820812(022e=351 KPa 5.某隧道内空净宽 6.4m，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。解：求自然拱高度；判断深浅埋分界；分别按浅或深埋隧道求围岩压力。结果(小数点后四舍五入)：14.1)54.6(1.01 08.8214.120845

35、.0245.014q KPa mqhq104.42008.82 mhHqq）（）26.10208.8104.45.22()5.22(埋深 3m 时，属于浅埋。q=h=60KPa，e=)245(tan)21(002tHq=15.67KPa；埋深 7m 时，属于浅埋。tantantan)1(tantantan00020=3.5378 tantantan(tantan1tantantan000=0.1414)tan1(Bhhq=143.67 KPa he 1=19.8KPa He 2=42.42 KPa 埋深 15m 时，属于深埋。qhq=82.1KPa，e=(12.324.6)KPa 6.一直墙型

36、隧道建于软弱破碎岩体中，埋深 40m，围岩岩石容重 23KN/m3，内摩擦角 360，岩石抗压强度 Rb=8Mpa，隧道宽 6m，高 8m，使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力。解：（1）泰沙基理论计算：确定自然平衡拱的半跨：mHBat08.7)245tan(83)245tan(20001 确定自然平衡拱的宽度：mab74.9tan11 隧道的垂直压力为：12.134474.9323221abp KPa 水平侧压力为：)245(tan)2(21021hbe=82.2 KPa（2）普氏理论计算：确定自然平衡拱的跨度：mHBBtt16.14)23645tan(826)245tan(20001 平衡

37、拱高度为：mfbhkb85.810/82/16.14 隧道的垂直压力为：55.20385.823 hqKpa 水平压力 )23645(tan55.2030021e=52.94 Kpa )23645(tan)82355.203(0022e=100.8 Kpa 7.一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，埋深 50m，围岩容重 24KN/m3，360，岩体抗压强度 Rb=12Mpa，隧道宽 6m，高 8m，试确定围岩压力。解：岩石坚固性系数kbf=12/10=1.2，mHBat08.7)245tan(83)245tan(20001 压力拱高 h 为2.11ah=5.9m 隧道顶部垂直压力hq=245.9=

38、141.6 Kpa)23645(tan6.1410021e=36.76 Kpa)23645(tan)8246.141(0022e=86.6 Kpa 4.一对称等厚平拱，衬砌厚度为 50 cm，已知内力如下图示，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 为截面编号)。解：求墙底中心水平位移：在轴力 N 作用下：墙底中心应力2/5745.0287mKNhN中 由温氏假定：mmk64.1103505743中 则：墙底中心水平位移mm82.060cos64.10 墙底中心垂直位移mm42.160sin64.10 在弯矩 M 作用下：

39、墙底边缘应力222/3605.01566mKNhM边 由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移mmk03.1103503603边边 墙底截面转角radh331012.42/5.01003.12/边 5.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.解：运用温氏假定解之。2/14506.0780mKNhN，mmk67.910150145031 222max/7256.05.4366mKNhM,mmk83.4101507253max2 墙底中心下沉量21=9.67+4.83=14.

40、5mm 墙底转角radh32101.162/6.083.42/4.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。指出错误，并改正之。改为短台阶法；并未稳定 5.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。指出错误，并改正之。应该是：立即喷射混凝土；经监控量测，围岩基本稳定后，再修筑内层模筑混凝土衬砌。1 某隧道在开挖过程中用多点位移计对拱顶围岩内部位移进行了量测，不同时刻各点的位移值不同，结果绘于右图。试据此图判

41、断拱顶围岩的松动范围；如用锚杆加固，其长度如何确定？由图可见，在距岩面 3m 处，位移随时间变化不大，围岩的松动范围应该在该处附近。如用锚杆加固，锚杆长度应该超过围岩松动范围，锚杆长度应采用 3.54m 为宜。2某隧道在钢支撑架设时，在同一架钢支撑上安装了三支液压测力计（图 a），测得各测力计的压力时间关系曲线，如图 b。试据此分析该断面的压力特征，并说明加强初期支护时应采取的措施。图 a 图 b 解：该段地层断面 I 和断面 III 明显压力不对称，存在偏压现象；应在隧道断面 III 所在侧加强支护，以防止偏压造成的隧道受力不均，使隧道稳定性变差。3.已知一座深埋圆形隧道，开挖直径 10m，

42、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 Pi=8.5MPa，问洞室周边位移是多少？解：mHc5005495，计算出MPaHc205002022；由CRbsin1cos2，求得MPaRb2.5 bcRH 2，洞周出现塑性区。由sin1sin1，1101212bbzpRRRR，或sin2sin10cotcot)sin1(CCHRRcp(教材 5-4-13 式)，得mRp78.7 由1，

43、czHP0，)1(2/EG 1122102020arRGrrGrrubzp 或02sin1sin20sin1sin20001cot1RRRRPRRCPEuppip（教材 5-4-16 式）得mu022.00 4.某公路隧道，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。解：将 t=0，代入)1ln(1320tu，得先期位移mmu200。求第 6 天施工实测相对位移：mmmmuuu144846420*0(稳定)位移速度tu113,第 6 天时dmmdmmtu/0.1)/(86.16113113(不稳定)位移加速度0)1(13 2tu(稳定)结论：隧道不稳定。5.某铁路隧道，位移时态曲线方程为)1ln(32.612tu。若以位移速度小于 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？位移速度tu132.6，令2.0u，解得 t=30.6 天31 天(要 31 天后才能稳定)位移加速度0)1(32.6 2tu(稳定)隧道稳定，不需要采取加强措施。