中南大学隧道工程课后习题答案.pdf
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1、【隧 道 按 使 用 功 能 分 类 时 有 哪 些 交 通 隧 道、水 工 隧 道、市 政 隧 道、矿 山 隧 道 交 通 山 岭 隧 道 的 主 要 功 能 及 特 点 功 能:既 可 使 线 路 顺 直,避 免 许 多 无 谓 的 展 线,缩 短 线 路,又 可 以 减 小 坡 度,使 运 营 条 件 得 以 改 善,从 而 提 高 牵 引 定 数,多 拉 快 跑。特 点 1.克 服 高 程 障 碍 2.裁 弯 取 直(缩 短 线 路)3.避 开 不 良 地 质 地 段 4.避 开 其 他 重 要 建 筑 或 工 程 等 第 一 章【克 服 地 形 条 件 带 来 的 高 程 障 碍:绕
2、 行 方 案 路 堑 隧 道【山 岭 隧 道:越 岭 隧 道 河 谷 傍 山 隧 道【地 质 条 件 选 隧 道 位 置:L 地 质 构 造 2.岩 体 强 度 3.水 文 地 质 条 件 4.不 良 地 质【隧 道 工 程 勘 察 的 基 本 内 容 是 什 么?地 质 调 查 后 应 提 供 的 主 要 资 料 有 哪 些?基 本 内 容:(1)隧 道 工 程 调 查;(2)隧 道 线 路 确 定;(3)洞 口 位 置 选 择 提 供 资 料:概 述;地 形 地 质 说 明;应 交 付 的 图 文(线 路 地 形 图、洞 口 附 近 地 形 图、地 质 平 面 图、地 质 纵 断 面 图、
3、洞 口 附 近 地 质 纵 断 面 图 及 洞 口 附 近 地 质 横 断 面 图 若 干、说 明 书)【越 岭 隧 道 选 择 位 置 时 要 考 虑 的 主 要 因 素 是 什 么?(1)城 口 位 置 的 选 定:从 地 形 上 考 虑,隧 道 宜 选 在 山 体 比 较 狭 隘 的 鞍 部 即 坡 口 附 近 的 底 部 通 过,因 为 城 口 处 的 山 体 相 对 较 薄,隧 道 的 穿 越 长 度 较 短,有 利 于 降 低 工 程 投 资,但 地 质 条 件 对 坡 口 位 置 影 响 也 较 大,应 优 先 选 择 地 质 相 对 较 好 的 域 口。(2)隧 道 高 程 的
4、 确 定:综 合 考 虑 工 程 造 价 和 运 营 效 率 等 要 素 对 隧 道 进 行 比 选,给 出 最 佳 方 案。【选 择 洞 口 位 置 时 应 遵 循 的 原 则 是 什 么?其 工 程 意 义 是 什 么?原 则:早 进 晚 出。工 程 意 义:在 决 定 洞 口 位 置 时,为 了 施 工 及 运 营 的 安 全,宁 可 早 一 点 进 洞,晚 一 点 出 洞,虽 然 使 隧 道 长 了 些,但 却 较 安 全 可 靠。应 把 握 好 合 理 的 边、仰 坡 的 坡 率、和 刷 坡 高 度 的 衡 量 尺 度,科 学 合 理 的 选 择 洞 口 位 置。【能 否 解 释 隧
5、 道 纵 坡 的 形 式、适 用 条 件 及 限 制 坡 度?纵 坡 的 形 式:单 坡 和 人 字 坡。适 用 条 件:(1)单 坡。多 用 于 线 路 的 紧 坡 地 段 或 是 展 线 的 地 区 及 河 谷 隧 道 中,可 以 争 取 高 程。(2)人 字 坡。多 用 于 越 岭 隧 道、大 长 隧 道,尤 其 是 越 岭 隧 道。第 二 章【隧 道 净 空:隧 道 衬 砌 内 轮 廓 线 所 包 围 的 空 间。【隧 道 建 筑 限 界:为 了 保 证 隧 道 内 各 种 交 通 工 具 的 正 常 运 行 与 安 全,规 定 在 一 定 宽 度 和 高 度 范 围 内 不 得 有
6、任 何 障 碍 物 的 空 间 范 围【曲 线 隧 道 加 宽 的 原 因 是 什 么?如 何 加 宽?列 车 在 曲 线 上 行 驶 时,由 于 车 体 内 倾 和 平 移,使 得 所 需 横 断 面 积 有 所 增 加,为 了 保 证 列 车 在 曲 线 隧 道 中 安 全 通 过,隧 道 中 曲 线 段 的 净 空 必 须 加 大,铁 路 曲 线 隧 道 的 净 空 加 宽 值 是 由 以 下 的 需 要 来 决 定。车 辆 通 过 曲 线 时,转 向 架 中 心 点 沿 线 运 行,而 车 辆 是 刚 性 体,其 矩 形 形 状 这 就 使 得 车 厢 两 端 产 生 向 曲 线 外
7、侧 的 偏 移。车 厢 中 间 部 分 则 向 曲 线 侧 偏 移。由 于 曲 线 上 存 在 外 轨 超 高,导 致 车 辆 向 曲 线 内 侧 倾 斜,使 车 辆 限 界 的 各 个 控 制 点 在 水 平 向 上 向 内 移 动 了 一 个 距 离 因 此,曲 线 隧 道 净 空 的 加 宽 值 由 三 部 分 一%内 2外 组 成。【隧 道 衬 砌 有 哪 些 类 型?各 自 的 适 用 条 件 是 什 么?1)整 体 式 混 凝 土 衬 砌:是 指 就 地 灌 注 混 凝 土 衬 砌,也 称 模 筑 混 凝 土 衬 砌。其 工 艺 流 程 为,先 立 模,再 灌 注,然 后 养 生、
8、最 后 拆 模。模 筑 衬 砌 的 特 点 是:对 地 层 条 件 的 适 应 性 较 强,易 于 按 需 要 成 型,整 体 性 好,抗 渗 性 强,并 适 用 于 多 种 施 工 条 件,如 可 用 木 模 板、钢 模 板 或 衬 砌 台 车 等。整 体 式 混 凝 土 衬 砌 又 分 为 整 体 式 混 凝 土 直 墙 式 和 曲 墙 式 衬 砌 两 种 形 式。整 体 式 混 凝 土 直 墙 式:适 用 于 地 质 条 件 比 较 好,属 于 我 国 交 通 隧 道 围 岩 分 级 中 的 I、n、III级 围 岩。曲 墙 式 衬 砌:适 用 于 地 质 比 较 差,岩 体 松 散 破
9、 碎,强 度 不 高,又 有 地 下 水,侧 向 水 平 压 力 也 相 当 大 的 情 况。2)拼 装 式 衬 砌:是 指 由 若 干 在 工 厂 或 现 场 预 先 制 备 的 构 件 运 入 坑 道 内,然 后 用 机 械 将 它 们 拼 装 成 一 环 接 着 一 环 的 衬 砌。由 于 拼 装 式 衬 砌 存 在 着 一 些 缺 点,目 前 多 在 使 用 盾 构 法 施 工 的 城 市 地 下 铁 道 中 应 用,在 我 国 铁 路 和 公 路 隧 道 上,未 能 推 广 使 用。3)锚 喷 支 护:喷 射 混 凝 土 是 以 压 缩 空 气 为 动 力,将 掺 有 速 凝 剂 的
10、 混 凝 土 拌 合 料 和 水 混 合 成 为 浆 状,喷 射 到 坑 道 的 岩 壁 上 凝 结 而 成。在 围 岩 不 够 稳 定 时,可 加 设 锚 杆 和 金 属 网,构 成 一 种 支 护 形 式,简 称 喷 锚 支 护。适 用 范 围 广,并 能 适 应 软 弱 和 膨 胀 性 地 层 隧 道 开 挖 及 可 用 于 整 治 坍 方 和 隧 道 衬 砌 的 裂 损。4)复 合 式 衬 砌:把 衬 砌 结 构 分 成 不 止 一 层,在 不 同 的 时 间 上 先 后 施 作 的。可 广 泛 应 用 于 各 种 隧 道 工 程 中,多 用 于 公 路 隧 道 中。5)连 拱 衬 砌
11、:就 是 将 两 隧 道 之 间 的 岩 体 用 混 凝 土 取 代,或 者 说 是 将 隧 道 相 邻 的 边 墙 连 接 成 一 个 整 体,形 成 双 洞 拱 墙 相 连 的 一 种 结 构 形 式。一 般 只 适 用 于 长 度 不 超 过 500米 的 短 隧 道。【隧 道 洞 门 的 作 用、结 构 类 型 及 其 适 用 条 件。作 用:减 少 洞 口 土 石 方 开 挖 量,稳 定 边 坡,引 离 地 表 流 水,装 饰 洞 口。结 构 类 型:洞 口 环 框:当 洞 口 石 质 为 坚 硬 而 稳 定 的 I级 围 岩,地 形 陡 峻 而 又 无 法 排 水 要 求 时,可
12、以 设 置 一 种 不 承 载 的 简 单 洞 口 环 框。端 墙 式 洞 门:适 用 于 地 形 开 阔,岩 质 基 本 稳 定 的 n i i级 围 岩 地 区,支 护 洞 口 仰 坡,并 将 仰 坡 水 流 汇 集 排 出。翼 墙 式 洞 门:当 洞 口 地 质 较 差,山 体 纵 向 推 力 较 大 时,可 以 在 端 墙 式 洞 门 意 外,增 加 单 侧 或 双 侧 的 翼 墙,即 翼 墙 式 洞 门。柱 式 洞 门:当 地 形 较 陡,地 质 条 件 较 差,仰 坡 有 下 滑 的 可 能 性,而 又 受 地 形 或 地 质 条 件 限 制,不 能 设 置 翼 墙 时,可 以 在
13、 端 墙 中 部 设 置 两 个 断 面 较 大 的 柱 墩,以 增 加 断 墙 的 稳 定 性。台 阶 式 洞 门:当 洞 门 处 于 傍 山 侧 坡 地 区,洞 门 一 侧 边 坡 较 高 时,为 减 小 仰 坡 高 度 及 外 漏 坡 长,可 以 将 端 墙 一 侧 顶 部 改 为 逐 步 升 级 的 台 阶 形 式。斜 交 洞 门:当 线 路 方 向 与 地 形 等 高 线 斜 交 时,也 可 将 洞 门 做 成 与 地 形 等 高 线 一 致,使 洞 门 左 右 可 以 仍 保 持 近 似 对 称。削 竹 式 洞 门:当 隧 道 洞 门 段 有 一 节 较 长 的 明 洞 衬 砌 时
14、,由 于 洞 门 背 后 一 定 范 围 内 是 以 回 填 土 为 主,山 体 的 推 滑 力 不 大 时 地 形 相 对 比 较 对 称 和 不 太 陡 峻,可 采 用 削 竹 式 洞 门。明 洞 的 结 构 类 型 及 其 适 用 条 件。明 洞 的 结 构 类 型 因 地 形、地 质 和 功 能 的 不 同 而 有 许 多 种 形 式,采 用 最 多 的 是 拱 式 明 洞 和 棚 式 明 洞。拱 式 明 洞:当 洞 口 的 地 形 或 地 质 条 件 难 于 用 暗 挖 的 方 法 修 建 隧 道 时,唱 唱 需 要 修 筑 拱 式 明 洞 来 防 护。按 照 它 所 在 的 地 位
15、 可 以 分 为:路 堑 式 拱 形 明 洞:又 可 以 分 为 对 称 式 和 偏 压 式。对 称 式 使 用 于 路 堑 式 边 坡 处 于 对 称 或 接 近 对 称,边 坡 岩 层 基 本 稳 定,仅 防 边 坡 有 少 量 坍 塌、落 石,或 用 于 隧 道 洞 口 破 碎,覆 盖 层 较 薄 而 难 以 用 暗 挖 法 修 建 的 隧 道。偏 压 式 明 洞 适 用 于 两 侧 边 坡 高 差 较 大 的 不 对 称 路 堑。半 路 堑 式 拱 形 明 洞:在 傍 山 隧 道 的 洞 口 或 傍 山 线 路 上,一 侧 边 坡 陡 立 且 有 塌 方、落 石 的 可 能,对 行 车
16、 安 全 有 威 胁 时,或 隧 道 必 须 通 过 不 良 地 质 地 段 而 急 需 提 前 进 洞 时.,都 宜 修 建 半 路 堑 式 拱 形 明 洞。又 分 为 偏 压 斜 墙 式 和 单 压 耳 墙 式。偏 压 斜 墙 式 适 用 于 地 形 倾 斜,低 侧 处 路 堑 有 较 宽 的 地 面 供 回 填 土 石,以 增 加 明 洞 抵 抗 侧 向 压 力 的 能 力。单 压 耳 墙 式 适 用 于 外 侧 地 形 低 下,不 能 保 持 回 填 土 的 天 然 稳 定 坡 度,或 是 按 天 然 稳 定 坡 度 则 边 坡 将 延 伸 很 远 时 的 情 况。棚 式 明 洞:当
17、山 坡 的 塌 方、落 石 数 量 较 少,山 体 侧 向 压 力 不 大,或 因 地 质、地 形 限 制,难 以 修 建 拱 式 明 洞 时 可 以 采 用。又 分 为 盖 板 式、钢 架 式 和 悬 臂 式 三 种。第 三 章【铁 路 隧 道 的 附 属 建 筑 有 哪 些?有 避 车 洞,电 力 及 通 讯 设 施,运 营 通 风 设 施。【公 路 隧 道 的 附 属 建 筑 有 哪 些?紧 急 停 车 带,行 人、行 车 横 洞 和 预 留 洞 室,运 营 通 风 建 筑 物,运 营 照 明 设 施。【铁 路 隧 道 大 小 避 车 洞 的 作 用 各 是 什 么?如 何 布 置?作
18、用: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 列 车,称 为 避 车 洞。通 风 方 式:纵 向 式 通 风(射 流 式 通 风 风 道 式 集 中 排 气 式)半 横 向 式 通 风 全 横 向 式 混 合 式【我 国 隧 道 工 程 的 治 水 原 则 是?治 水 措 施 主 要 有 哪 些?“防、排、截、堵 结 合,因 地 制 宜,综 合 治 理”的 治 水 原 则。防:采 用 防 水 混 凝 土 使 衬 砌 本 身 达 到 一
19、 定 的 抗 渗 强 度,采 用 止 水 带 封 闭 衬 砌 变 形 缝,设 置 防 水 层 等。排:采 用 弹 塑 软 式 透 水 管、打 孔 波 纹 管 等 暗 管 在 衬 砌 与 围 岩 之 间 组 成 纵 横 交 错 的 排 水 管 网,然 后 将 水 经 由 喑 管 引 入 隧 道 内,再 从 洞 内 水 沟 排 走。截:在 洞 口 边、仰 坡 开 挖 线 5m以 外,设 置 排 水 沟,并 加 以 铺 砌,将 地 表 水 拦 截 在 边、仰 坡 范 围 之 外;或 对 洞 顶 地 表 的 陷 穴、深 坑 加 以 回 填,对 裂 缝 进 行 堵 塞。堵:普 遍 采 用 的 方 法 是
20、 压 浆,还 可 以 采 用 压 浆 分 段 堵 水,使 地 下 水 集 中 在 一 处 或 几 处 后 再 引 入 隧 道 内 排 出。第 四 章【围 岩 及 围 岩 分 级 的 定 义 是 什 么?P73,P79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:根 据 一 个 或 儿 个 主 要 指 标 将 无 限 的 岩 体 划 分 为 具 有 不 同 稳 定 程 度 的 有 限 个 类 别,即 将 稳 定 性 相 似 的 一 些 围
21、岩 归 为 一 类,将 全 部 围 岩 划 分 为 若 干 类,这 就 是 隧 道 围 岩 稳 定 性 分 类,或 简 称 为 围 岩 分 类。【岩 体 应 力 应 变 曲 线:压 密 阶 段 弹 性 塑 性 破 裂 破 坏【简 述 围 岩 压 力 的 定 义 及 其 影 响 因 素。P87围 岩 压 力:是 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。影 响 因 素:通 常 可 以 分 为 两 类,一 类 是 地 质 因 素,它 包 括 原 始 应 力 状 态、岩 石 力 学 性 质、岩 体 结 构 面 等;另 一 类 是 工 程 因
22、素,它 包 括 施 工 方 法、支 护 设 置 时 间、支 护 本 身 刚 度、隧 道 断 面 形 状 等。围 岩 分 级 方 法 今 后 的 发 展 趋 势 分 级 应 主 要 以 岩 体 为 对 象 分 级 宜 与 地 质 勘 探 手 段 有 机 地 联 系 起 来 分 级 要 有 明 确 的 工 程 对 象 和 工 程 目 的 分 组 宜 逐 渐 定 量 化【围 岩 分 级 因 素:岩 石 坚 强 程 度 岩 石 完 整 性 地 下 水 初 始 地 应 力【深 浅 隧 道 如 何 划 分?P92确 定 深、浅 埋 隧 道 的 界 限,一 般 情 况 下 应 以 隧 道 顶 部 覆 盖 层
23、 能 否 形 成“自 然 拱”为 原 则。深 浅 埋 隧 道 的 分 界 深 度 至 少 应 大 于 坍 方 的 平 均 高 度,且 具 有 一 定 的 余 量。根 据 经 验,这 个 深 度 通 常 为 22.5 倍 的 坍 方 平 均 高 度。即,当 隧 道 覆 盖 层 厚 度 时 为 深 埋,时 为 浅 埋。第 五 章【岩 体 力 学 模 式 求 解 方 法:解 析 法 数 值 法 特 征 曲 线 法 和 剪 切 滑 移 破 坏 法【隧 道 工 程 受 力 特 点:1.荷 载 的 模 糊 性 2.围 岩 物 理 学 参 数 难 以 准 确 获 得 3.围 岩 压 力 承 载 体 系 4.
24、设 计 参 数 受 施 工 方 法 和 施 作 时 机 的 影 响 很 大 5.隧 道 与 地 面 结 构 受 力 的 不 同 点 一 围 岩 抗 力 的 存 在【隧 道 结 构 体 系 的 计 算 模 型 有 哪 些?特 点?1.结 构 力 学 模 型 特 点:以 支 护 结 构 作 为 承 载 主 体 围 岩 对 支 护 结 构 的 作 用 间 接 地 体 现 为 1.围 岩 压 力 2.围 岩 弹 性 抗 力 采 用 结 构 力 学 方 法 计 算 适 用 于:模 筑 碎 衬 砌 2.岩 体 理 学 模 型 特 点:支 护 结 构 与 围 岩 视 为 一 体,共 同 承 受 荷 载,且
25、围 岩 作 为 承 载 主 体 支 护 结 构 约 束 围 岩 变 形 采 用 岩 体 力 学 计 算 方 法 围 岩 体 现 为 形 变 压 力 适 用 于:锚 喷 支 护【简 述 直 刚 法 基 本 原 理 和 计 算 步 骤 矩 阵 位 移 法 又 叫 直 接 刚 度 法,它 是 以 结 构 节 点 位 移 为 基 本 未 知 量,连 接 在 同 一 节 点 各 单 元 的 节 点 位 移 应 该 相 等,并 等 于 该 点 结 构 节 点 位 移,同 时 作 用 于 某 一 结 构 节 点 的 荷 载 必 须 与 该 节 点 上 作 用 的 各 单 元 节 点 力 相 平 衡【简 述
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