隧道工程知识点

隧道工程复习资料1.隧道的定义及分类？（1）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积大于2平方米的洞室。（2）（一）交通隧道1.铁路隧道2.公路隧道3.水底隧道4.地下铁道5.航运隧道6.人行地道（二）水工隧道1.引水隧道2.尾水隧道3.导流隧洞或泄洪隧洞4.排沙隧洞（三）市政隧道1.给水隧道2.污水隧道3.管路隧道4.线路隧道5.人防隧道（四）矿山隧道1.运输巷道2.给水巷道3.通风巷道1.选择越岭隧道位置的两大因素：选择哑口、确定隧道高程。2.河谷线上，隧道位置选择多年实践总结一条经验：“宁里勿外”意思是河谷线上，隧道位置稍向内靠为好。3.隧道洞口位置选择的原则：早进晚出.4.隧道洞口位置选择的依据：1.洞口不应宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，在一般情况下垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节，常会遇到断层带、古坍方冲积土等不良地质。2.洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩溶及避开地表水汇集处。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。5.洞口线路宜于等高线正交。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破浪高度，以防水灌入隧道。7.为确保洞口稳定安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高。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，以排泄水流。9.当洞口地势开阔，有利于施工场地布置时可利用弃渣有计划有目的的改造洞口场地，以便布置运输通道、材料堆放场、生活用房等。5.隧道内线路纵断面设计的内容、坡道形式？答：(1)就是要选定隧道内线路的坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。（2）单面坡和人字坡6.隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓所包围的空间。隧道建筑限界:指包围“基本建筑界限”外部的轮廓线。基本建筑限界：指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。机车车辆限界：指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。四者关系：铁路隧道净空是根据隧道建筑限界确定的，而隧道建筑限界是根据基本建筑限界制定的，基本建筑限界又是根据机车车辆限界制定的。7.限界：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。建筑限界：是建筑物不得侵入的一种限界。8.掌握单双线铁路曲线隧道加宽的原因及加宽值的计算方法原因：1）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，仍保持其矩形形状，故其两端向曲线外侧偏移，中间向曲线内侧偏移。2）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向内移动了一个距离。9.掌握铁路曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法并用图示表示见书P28。1.掌握隧道衬砌的主要方式及适用条件，复合式衬砌的主要组成部分主要方式：（一）整体式混凝土衬砌1）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压力比较小的情况，主要适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩。2）曲墙式衬砌：适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况，适用于Ⅳ级及以上的围岩，或Ⅲ级围岩双线。（二）装配式衬砌：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。（三）锚喷式衬砌：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。（四）复合式衬砌：是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。复合式衬砌主要由锚喷支护和混凝土衬砌组成。2.掌握隧道洞门的类型作用类型：洞口环框、端墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜交式洞门、喇叭口式洞。作用：1）减少洞口土石方开挖量2）稳定边、仰坡3）引离地表水流4）装饰洞口3.了解隧道主要附属结构的名称防排水措施、电力及通信信号的安放设施、运营通风设施4.掌握隧道防排水原则。“截、防、堵、排结合，因地制宜，综合治理5.掌握铁路隧道避车洞的类型及布置原则，并会用图示表示类型：大避车洞、小避车洞见书P44。1.围岩：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。初始应力：指岩体在天然状态下所具有的内在应力。构造应力：由于构造运动的作用，使得岩体内积存了一定的应力，称构造应力。岩体的质量指标ROD：以岩芯未破坏岩块的总长与所取岩芯总长L的比值来决定,以百分数表示。围岩压力：从狭义上指围岩作用在支护结构上的压力。松动压力：由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力。形变压力：是由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构在共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。膨胀压力：当岩体具有吸水、应力解除等膨胀性特征时，由于围岩膨胀所引起的压力。冲击压力：是在围岩中积累了大量的弹性变形能以后，由于隧道的开挖，威严的约束被解除，能量突然释放所产生的压力。弹性抗力：指由于支护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。新奥法：是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过检测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。2.掌握我国铁路隧道围岩分级法我国目前铁路隧道围岩分级采用以围岩稳定性为基础的分级方法。围岩基本分级由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。3.地下水对围岩的主要影响表现在那些方面1）软化围岩2）软化结构面3）承压水作用4.掌握围岩压力按作用力发生的形态的分类松动压力、形变压力、膨胀压力、冲击压力5.影响围岩压力的因素1）地质因素，包括初始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面等；2）工程因素，包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。6.掌握我国铁路隧道围岩压力的计算方法见书P67~P75。1、掌握衬砌结构设计计算方法中结构力学方法的基本原理、了解岩体力学方法（掌握其中的收敛-约束法的基本原理）了解信息反馈方法及经验方法结构力学方法基本原理：这种方法是将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法，也称为荷载-结构法。其设计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。收敛-约束法又称特征法或变形法，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。（其后见书99页中间三段，自己总结）2、弹性抗力的概念1、新奥法、初期支护、最佳造壳水灰比的概念。新奥法：即奥地利隧道施工新方法，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。初期支护：为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施做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。最佳造壳水灰比：对普通中砂，当造壳水灰比W1/C为0.20~0.25时，28d强度及其他指标均最高，称为最佳造壳水灰比。2、新奥法施工的基本原则（1）少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。（2）早支护,是指开挖后及时施做初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。（3）勤量测，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。（4）紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减（尤其是对易风化的软弱围岩）；另一方面是指要适时对围岩施做封闭性支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。3、隧道主要开挖方法的类型及适用条件。分部开挖法的种类开挖方法类型及适用条件：全断面开挖法：（1）Ⅰ~Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。（2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于1km，否则采用大型机械化施工时其经济型较差。台阶法（1）长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用Ⅰ~Ⅴ级围岩。（2）短台阶法适用于Ⅲ~Ⅴ级围岩，台阶长度定为10~15m，即1~2倍开挖宽度。（3）微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3~5m。分部开挖法（1）环形开挖预留核心法常用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线隧道掘进。（2）双侧壁导坑法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线或多线隧道掘进。（3）中洞法适用于双连拱隧道。（4）中隔壁法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩的双线隧道。（5）交叉中隔壁法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩浅埋的双线或多线隧道。4、隧道超前支护主要方法1、超前锚杆2、管棚3、超前注浆小导管4、超前深孔帷幕注浆5、水平旋喷预支护6、机械预切槽法5、隧道爆破中炮眼的种类和各自的作用；目前隧道控制爆破是指光面爆破和预裂爆破1、掏槽眼，作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。2、辅助眼，作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面3、周边眼，作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。6、隧道施工的洞内运输（出碴和进料）的方式及它们各自的特点（1）有轨运输。特点：有轨运输基本上不排放有害气体，对空气污染较轻；占用空间小而固定。（2）无轨运输。特点：无轨运输不需要铺设复杂的运输轨道，具有运输速度、管理简单、配套设备少等特点。但由于内燃机排放大量废气，对洞内空气污染较为严重，尤其长期在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。7、初期支护的组成初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等及其它们的组合组成8、喷锚支护的工程特点1、灵活性2、及时性3、密贴性4、深入性5、柔性6、封闭性9、锚杆的支护效应1、支承围岩2、加固围岩3、提高层间摩阻力，形成“组合梁”4、“悬吊”作用。10、锚杆的种类1、端头固定式2、全长黏结式3、摩擦式4、混合式11、喷射混凝土的作用1、支撑围岩2、“卸载”作用3、填平补强围岩4、覆盖围岩表面5、防止围岩松动6、分配外力12、喷射混凝土的工艺流程种类干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。13、干喷、潮喷、湿喷和混合喷射混凝土的施工工艺流程见书第176页图示14、钢拱架的性能特点（1）钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护强度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。（2）钢拱架可以很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好。尤以格栅钢架结合最好。（3）格栅钢架采用现场加工制作，技术难度和要求并不高；对隧道断面变化适应性好。（4）钢拱架的安装架设方便。15、现场监控量测目的（1）掌握围岩力学形态的变化和规律；（2）掌握支护结构的工作状态；（3）为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标；（4）为隧道工程设计与施工积累资料；16、隧道现场监控量测项目和测试仪器或元件见书第189页表6-9-117、模注混凝土衬砌常用的模板及各自的特点（1）整体移动式模板台车特点：生产能力大，尺寸大小比较固定，可调范围较小，一次性设备投资较大。（2）穿越式模板台车特点：走行机构的利用率较高，可以多段衬砌同时施作。（3）拼装式拱架模板。特点：灵活性大，适应性强，尤其适用于曲线地段。因其安装架设较费时费力，故生产能力较模板台车低。18、二次衬砌施工顺序和纵向分段长度施工