中南大学年《隧道工程》期末复习论述题及答案解析

1、一、论述影响围岩稳定性因素答：自然因素方面（地质）1）岩体结构特征。从稳定性角度看，岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示，一般情况下，岩体越破碎，坑道越容易失稳。2）结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中，控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面，一般不影响坑道的稳定性，只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时，才能构成容易坠落的分离岩体。3）岩石的力学性质。整体结构的围岩，控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质，尤其时岩石的强度。一般说来，岩石强度越高，坑道越稳定。4）围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的

2、根本作用力，它直接影响围岩的稳定性。5）地下水状况。地下水是造成坍方，使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化，冲走充填物或使夹层软化，对某些岩石还会遇水膨胀。人为因素方面隧道形状和尺寸：形状方面，一般圆形断面受力较好，稳定性好；高度跨度比（简称高跨比）越大越容易稳定；尺寸方面断面越大，稳定性越差。隧道埋深：埋深较浅时，随深度增大，自稳能力增大；但当深度很大时，初始应力场过大，可能出现岩爆、大变形等，使自稳能力下降。施工方法：施工的开挖扰动强度越小，次数越少，围岩自稳能力越大；支护时间和类型：过早支护且刚度较大，支护承担的围岩较大，过晚则围岩可能变形过大，降低或丧失稳定性。二、论述

3、隧道洞口位置选择的基本原则答：总的原则：早进晚出，即：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。尽可能避开不良地质 尽可能垂直等高线进洞，避免地形偏压 具体原则如下：洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。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。洞口应该尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高应该在洪水位以上，并加上波浪的高度，

4、以防洪水倒灌到隧道中去。为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体扰动太厉害。若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路时，可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞，以排水。若洞口前方岩壁陡立，基岩裸露，此时最好不要动原生坡面，不开挖山体。洞口以外必须留有生产活动的场所。总的来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度，其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。四、荷载结构法和地层结构法的区别：荷载结构法。以松弛和在理论为基础，认为：围岩虽具有一定得承载能力，但极可能应为松弛的发展而导致失稳，结果是对支护结构发生荷载作用，因此该模型以支护结构

5、作为承载主体和分析对象。以结构力学的方法计算，作用1、围岩压力2、围岩弹性抗力，围岩自身的承载力则间接考虑。适用于，过分松弛、坍塌的围岩。地层结构法。以岩承理论为基础，认为围岩的承载能力不仅要尽可能利用，还应当保护和增强，以围岩为承载的主体，并视支护结构与围岩为一体，同为承载结构和计算分析的对象，采用岩体力学的方法和数值计算，围岩体现为形变压力，支护结构则约束围岩变形，适用于具有自稳和承载力的围岩。五、新奥法的理论要点核心思想：充分保护和利用围岩的自稳能力。开挖时尽量减少扰动和破坏原始应力状态，提高围岩自稳能力。而在隧道的整个支护体系中，围岩本身是主要的承载单元，因此要充分保护和利用自稳能力。

6、实现方法：通过围岩和支护结构的适度可控变形来实现。即既允许又限制围岩变形，既充分发挥围岩强度，又要避免过度变形导致承载能力的降低和丧失。技术手段：锚喷柔性支护；监控量测；动态设计施工。初期支护应尽量做成柔性的，因此常用锚喷支护，一方面与围岩紧密接触共同变形和承载，另一方面也抑制过度的早期变形。实现目标：合理的结构刚度；合适的施做时机。洞石开挖后，支护很快，刚度又大，是围岩没有充分发挥强度，主要是支护提供大部分支护力，很不经济。但支护过晚围岩会超过容许变形，丧失稳定性和强度，出现松弛，散落、坍塌不仅不安全也不经济。六、常见洞门类型： = 1 * GB3 环框式洞门（无洞门结构）：适用于类或级围岩

7、，地形陡峻而又无排水要求；结构特点：不承载，加固洞口；减少雨后洞口滴水；简单装饰 = 2 * GB3 端墙式洞门：适于地形开阔，岩质基本稳定的 级围岩；结构特点：能有效抵抗山体纵向推力。 = 3 * GB3 翼墙式洞门：适用于山体纵向推力较大,洞口地质较差的级及以上的围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。 = 4 * GB3 柱式洞门：适用于地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时；结构特点：在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，增加了端墙的稳定性，结构雄伟。 = 5 * GB3 削竹式洞门：适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山

8、体的推滑力不大；地形相对比较对称和不太陡峻。特点：a 洞口边仰坡开挖量少；b减少对植被的破坏和有利于保护环境；c适用各种围岩类别 = 6 * GB3 台阶式洞门：当洞口处于傍山侧坡地区，洞口一侧边坡较高时，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。 = 7 * GB3 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，使洞门左右仍可以保持大致对称。 衬砌的作用 ：承受围岩压力、地下水压力 保证围岩稳定、行车安全 降低通风阻力 提高照明质量 改善驾驶员行车心理 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

9、”的治水原则。 防：采用防水混凝土使衬砌本身达到一定的抗渗强度，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，然后将水经由暗管引入隧道内，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。衬砌的作用：承受围岩压力、地下水压力；保证围岩稳定、行车安全；降低通风阻力；提高照明质量；改善驾驶员行车心理辅助坑道的作用:增加作业面，

10、以加快施工速度，缩短工期； 改善施工条件、减少施工干扰；有利于合理布置施工中的管路、线路。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、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 = 1 * ROMAN I、 = 2 * ROMAN II、 = 3 * ROMAN III级围岩。曲墙式衬砌：适用于地质比较差，岩体松散破碎，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