《隧道工程》期末復(fù)習(xí)資料

《隧道工程》期末復(fù)習(xí)資料第一章隧道的概念：隧道是埋置于地層中的工程建筑物,是人類利用地下空間的一種形式。1970年國際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織召開的隧道會議綜合了各種因素,對隧道所下的定義為:“以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的洞室。隧道的分類：從隧道所處的地質(zhì)條件來分,可以分為土質(zhì)隧道利石質(zhì)隧道。從埋置的深度來分,可以分為淺埋隧道和深埋隧道。從隧道所在的位置來分,可以分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。按照隧道的用途來劃分,可以有以下幾種：交通隧道，水工隧道，市政隧道，礦山隧道。第二章圍巖的概念：圍巖是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重分布范圍內(nèi)的巖體或指隧道開挖后對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體(這里所指的巖體是土體與巖體的總稱)。圍巖分級概念：根據(jù)長期的工程實(shí)際,工程師們認(rèn)識到各種圍巖的物理性質(zhì)之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,依照這些聯(lián)系和規(guī)律,可將圍巖劃分為若干級,這就是圍巖分級。圍巖分級的目的：作為選擇施工方法的依據(jù);進(jìn)行科學(xué)管理及正確評價經(jīng)濟(jì)效益;確定結(jié)構(gòu)上的荷載(松散荷載);給出襯砌結(jié)構(gòu)的類型及其尺寸；制定勞動定額，材料消耗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)等等。圍巖分級方法：（一）以巖石強(qiáng)度或巖石的物性指標(biāo)為代表的的分級方法1.以巖石強(qiáng)度為基礎(chǔ)的分級方法2.以巖石的物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分級方法（二）以巖體構(gòu)造，巖性特征為代表的的分級方法1.泰沙基分級法2.以巖體綜合物性為指標(biāo)的分級方法（三）與地質(zhì)勘探手段相聯(lián)系的分級方法1.按彈性波（縱波）速度的分級方法2.以巖石質(zhì)量為指標(biāo)的分級方法——RQD方法RQD方法所謂巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD是指鉆探時巖芯復(fù)原率，或稱或稱巖芯采取率。巖芯復(fù)原率即單位長度鉆孔10cm以上的巖芯占有的比例，可寫為RQD=10cm以上巖芯累計(jì)長度/單位鉆孔長度×100%所以巖體質(zhì)量值Q實(shí)質(zhì)上是巖塊尺寸、抗剪強(qiáng)度和作用力的復(fù)合指標(biāo)。根據(jù)不同的Q值,將巖體質(zhì)量評為9級。我國鐵路隧道圍巖分級方法目前鐵路隧道圍巖分級采用以圍巖分級穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的分級方法。（一）圍巖分級的基本因素圍巖基本分級由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個因素確定。巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。（二）圍巖基本分級及其修正（看看書）第三章隧道洞口位置選擇的基本原則（10條）（1）洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處。(2)洞口應(yīng)避開不良地質(zhì)地段,如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、流砂、泥石流、鹽巖、多年凍土、冰川等,以及避開地表水匯集處。(3)當(dāng)隧道線路通過巖壁陡立,基巖裸露處時,最好不刷動或少刷動原生地表,以保持山體的天然平衡。（4）減少洞口的路塹長度，延長隧道,提前進(jìn)洞。對處于漫坡地形的隧道,其洞口位置變動范圍較大.一般應(yīng)采取延長隧道的辦法,以解決路塹棄土及排水的困難。（5）洞口線路宜與等高線正交,使隧道正面進(jìn)入山體,洞口結(jié)構(gòu)物不致偏側(cè)壓力。(6)當(dāng)洞口位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內(nèi)時,其路肩高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位加波浪侵襲高度和雍水高度不小于0.5m,以防洪水灌入隧道。（7)位于城市地區(qū)的隧道,當(dāng)采用“V”形縱坡時,其洞口及敞開段邊墻頂高程應(yīng)高出內(nèi)澇水位0.5m。（8)為了確保洞口的穩(wěn)定和安全,邊坡及仰坡均不宜開挖過高。(9)當(dāng)洞口附近遇有水溝或水渠橫跨線路時,可設(shè)置拉槽開溝的橋梁或涵洞,以排泄水流。(10)當(dāng)洞口地勢開闊,有利于施工場地布置時,可利用棄渣有計(jì)劃,有目的地改造洞口場地,以便布置運(yùn)輸便道、材料堆放場、生產(chǎn)設(shè)施用地及生產(chǎn)、生活用房等。另外,在橋隧相連時，應(yīng)注意防止因棄渣亂堆造成橋孔堵塞或推壞橋梁墩臺建筑物。第四章襯徹的主要方式有:整體式混凝土襯砌、拼裝式襯砌、噴射混凝土襯砌和復(fù)合式襯砌等。襯砌的類型：1.整體式混凝土襯砌2.裝配式襯砌3.錨噴式襯砌4.復(fù)合式襯砌洞門的作用：(1)減少洞口土石方開挖量。洞口段范圍內(nèi)的路塹是根據(jù)地質(zhì)條件以一定坡率開挖的，當(dāng)隧道埋置較深時,開挖量較大,設(shè)置隧道洞門可以起到擋土墻的作用,減少土石方開挖量。(2)穩(wěn)定邊、仰坡。修建洞門可減小引線路塹的邊坡高度,縮小正面仰坡的坡面長度,使邊坡及仰坡得以穩(wěn)定。(3)引離地表水。地表水流往往易匯集在洞口,如不排除,將會浸害線路,妨礙行車安全。修建洞門可以把水流引入側(cè)溝排走,確保運(yùn)營安全。(4裝飾洞口。洞口是隧道惟一外露部分,是隧道的正面外觀。修建洞門可起裝飾作用,特別在城市附近、風(fēng)景區(qū)及旅游區(qū)內(nèi)的隧道更應(yīng)配合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境,給予藝術(shù)處理,進(jìn)行美化。避車洞：當(dāng)列車通過隧道時為了保證洞內(nèi)行人、維修人員及維修設(shè)備(小車、料具)的安全,在隧邊兩側(cè)邊墻上交錯均勻修建的人員躲避及放置車輛.料具的洞室叫避車洞。第五章圍巖壓力：圍巖壓力是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力,引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。狹義上理解，圍巖壓力是圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。結(jié)構(gòu)力學(xué)方法基本原理：這種方法是將支護(hù)和圍巖分開考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，地層對結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載,以計(jì)算襯徹在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法，也稱為荷載—結(jié)構(gòu)法。其設(shè)計(jì)原理是按圍巖分級或由實(shí)用公式確定圍巖壓力，圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的約束作用是通過彈性支撐來體現(xiàn)的,而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支撐的約束能力時間接考慮。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)在主動荷載作用下要產(chǎn)生變形。在主動荷載作用下,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形用虛線表示。在拱頂,其變形背向地層,不受圍巖的約束而自由變形·這個區(qū)域稱為“脫離區(qū)”。而在兩側(cè)及底部,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生朝向地層的變形,并受到圍巖的約束阻止其變形,因而圍巖對襯砌產(chǎn)生了彈性抗力,這個區(qū)稱為“抗力區(qū)”。圍巖對襯砌變形起雙重作用:圍巖產(chǎn)生主動壓力使襯砌變形,又產(chǎn)生被動壓力阻止襯砌變形這種效應(yīng)的前提條件是圍巖與襯砌必須全面地、緊密地接觸。被動荷載（圍巖的彈性抗力）所謂彈性抗力就是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖巖方向的變形而引起的圍巖對支護(hù)束反力？？巖體力學(xué)方法巖體力學(xué)方法主要是對錨噴支護(hù)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用，組成一個共同承載體系,其中圍巖為主要的承載結(jié)構(gòu),支護(hù)結(jié)構(gòu)為鑲嵌在圍巖孔洞上的承載環(huán),只是用來約束和限制圍巖的變形,兩者共同作用的結(jié)果是使支護(hù)結(jié)構(gòu)體系達(dá)到平衡狀態(tài)。它的計(jì)算模式為地層一結(jié)構(gòu)模式,即處于無限或半無限介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)和鑲嵌在圍巖孔洞上的支護(hù)結(jié)構(gòu)(相當(dāng)于加勁環(huán))所組成的復(fù)合模式。它的特點(diǎn)是能反映出隧道開挖后的圍巖應(yīng)力狀態(tài)。信息反饋法為了確保隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理,在施工階段進(jìn)行監(jiān)控量測,及時收集由于隧道開挖而在圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的位移和應(yīng)力變化等信息并根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否需要修改預(yù)先設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工流程,這一方法稱為信息反饋法，又稱監(jiān)控法。在隧道工程中所采用的反饋方法可歸納為兩大類,即理論反饋法和經(jīng)驗(yàn)反饋法。第六章新奧法（NATM）概念：新奧法即奧地利隧道施工新方法（NATM）是以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段,通過監(jiān)測控圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。新奧法施工的基本原則：可以歸納為“少擾動、早支護(hù)，勤量測、緊封閉”。少擾動。是指在進(jìn)行隧道開挖時,要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、強(qiáng)度，范圍和持續(xù)時間。早支護(hù)。是指開挖后及時施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。勤量測。是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評價圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定狀態(tài),或判斷其動態(tài)發(fā)展趨勢,以便及時調(diào)整支護(hù)形式,開挖方法,確保施工安全和順利進(jìn)行。緊封閉。一方面是指采取噴射混凝土等防護(hù)措施,避免圍巖因長時間暴露而導(dǎo)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減(尤其是對易風(fēng)化的軟弱圍巖);另一方面是指要適時對圍巖施作封閉形支護(hù)，這樣做不僅可以及時阻止圍巖變形,而且可以使支護(hù)和圍巖能進(jìn)入良好的共同工作狀態(tài)。第七章超前預(yù)加固的措施預(yù)留核心土擋護(hù)開挖面穩(wěn)定工作面{噴射混凝土封閉工作面超前錨桿小導(dǎo)管管棚超前支護(hù)前方圍巖{長管棚水平旋噴超前預(yù)支護(hù)預(yù)切槽超前預(yù)支護(hù)超前小導(dǎo)管注漿注漿加固圍巖和堵水{超前深孔帷幕注漿炮眼的種類和作用1.掏槽眼其作用是先在開挖面上炸出一個槽腔,為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的臨空面。2.輔助眼其作用是擴(kuò)大掏槽眼炸出的槽腔，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面。3.周邊眼其作用是炸出較平整的道斷面輪廊。爆破的關(guān)鍵是掏槽眼和周邊眼的爆破。掏槽眼為輔助眼和周邊眼的爆破創(chuàng)造有利條件,直接影響循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)效果;周邊眼關(guān)系到隧道開挖邊界的超欠挖和對周圍圍巖的影響。光面爆破1.光面爆破的特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)光面爆破是通過正確確定爆破參數(shù)和施工方法,在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)的巖體爆破崩落后才爆周邊孔,使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊,最大限度地堿輕爆破對圍巖的擾動和破壞,盡可能地味持原巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。其主要標(biāo)準(zhǔn)為開挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整；圍巖壁上保存有50%以上的半面炮眼痕跡，無明顯的爆破裂縫；超欠挖符合規(guī)定要求,圍巖壁上無危石。光面爆破對圍巖擾動小,又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力,從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況:由于圍巖壁面平整減少了應(yīng)力集中和局部落石現(xiàn)象,增加了施工安全度，減少了超挖和回填量，若與錨噴支護(hù)相結(jié)合,能節(jié)省大量混凝土,降低工程造價.加快施工進(jìn)度，光面破可減輕振動和保護(hù)圍巖,所以它是在松軟及不均質(zhì)的地質(zhì)巖體中較為有效的開挖爆破方法。預(yù)裂爆破預(yù)裂爆破是由于先起爆周邊眼,在其他炮眼未爆破之前先沿著開挖輪廓線預(yù)裂爆破出一條用以反射爆破地震應(yīng)力波的裂縫而得名的。預(yù)裂爆破的目的同光面爆破，只是在炮眼的爆破順序上,光面爆破是先引爆掏槽眼,再引的爆輔助眼,最后引爆周邊眼,而預(yù)裂爆破則是首先引爆周邊眼,使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。由于這個預(yù)裂面的存在,對后爆的掏槽眼、輔助眼的爆轟波能起反射和緩沖作用,可以減輕爆轟波對圍巖的破壞影響,保持巖體的完整性,使爆破后的開挖面整齊規(guī)則。由于成洞過程和破巖條件不同,在減輕對圍巖的擾動程度上,預(yù)裂爆破較光面爆破的效果更好。所以,預(yù)裂爆破很適用穩(wěn)定性較差而又要求控制開挖輪廓的軟弱圍巖,但預(yù)裂爆破的周邊眼距和最小抵抗線都要比光面爆破小,相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量,鉆眼工作量增大。初期支護(hù)的基本概念在開挖后洞室周邊，施作鋼,混凝土等支撐物.向洞室周邊提供抗力,控制圍巖變形,這種開挖后隧道內(nèi)的支撐體系，稱為隧道支護(hù)。為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形,增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工,隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層,稱為初期支護(hù)。錨噴支護(hù)工程特點(diǎn)(1)靈活性。錨噴支護(hù)是由噴射混凝土、錨桿，鋼筋網(wǎng)，鋼架等支護(hù)部件進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式,它們既可以單獨(dú)使用,也可以組合使用。(2)及時性。錨噴支護(hù)能在施作后迅