《隧道工程》期末复习资料

《隧道工程》期末复习资料第一章隧道的概念：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。1970年国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素,对隧道所下的定义为:“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2m²的洞室。隧道的分类：从隧道所处的地质条件来分,可以分为土质隧道利石质隧道。从埋置的深度来分,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。按照隧道的用途来划分,可以有以下几种：交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。第二章围岩的概念：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(这里所指的岩体是土体与岩体的总称)。围岩分级概念：根据长期的工程实际,工程师们认识到各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律,依照这些联系和规律,可将围岩划分为若干级,这就是围岩分级。围岩分级的目的：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。围岩分级方法：（一）以岩石强度或岩石的物性指标为代表的的分级方法1.以岩石强度为基础的分级方法2.以岩石的物性指标为基础的分级方法（二）以岩体构造，岩性特征为代表的的分级方法1.泰沙基分级法2.以岩体综合物性为指标的分级方法（三）与地质勘探手段相联系的分级方法1.按弹性波（纵波）速度的分级方法2.以岩石质量为指标的分级方法——RQD方法RQD方法所谓岩石质量指标RQD是指钻探时岩芯复原率，或称或称岩芯采取率。岩芯复原率即单位长度钻孔10cm以上的岩芯占有的比例，可写为RQD=10cm以上岩芯累计长度/单位钻孔长度×100%所以岩体质量值Q实质上是岩块尺寸、抗剪强度和作用力的复合指标。根据不同的Q值,将岩体质量评为9级。我国铁路隧道围岩分级方法目前铁路隧道围岩分级采用以围岩分级稳定性为基础的分级方法。（一）围岩分级的基本因素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。岩石坚硬程度和岩体完整程度应采用定性划分和定量指标两种方法确定。（二）围岩基本分级及其修正（看看书）第三章隧道洞口位置选择的基本原则（10条）（1）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处。(2)洞口应避开不良地质地段,如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐岩、多年冻土、冰川等,以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）减少洞口的路堑长度，延长隧道,提前进洞。对处于漫坡地形的隧道,其洞口位置变动范围较大.一般应采取延长隧道的办法,以解决路堑弃土及排水的困难。（5）洞口线路宜与等高线正交,使隧道正面进入山体,洞口结构物不致偏侧压力。(6)当洞口位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时,其路肩高程应高出设计水位加波浪侵袭高度和雍水高度不小于0.5m,以防洪水灌入隧道。（7)位于城市地区的隧道,当采用“V”形纵坡时,其洞口及敞开段边墙顶高程应高出内涝水位0.5m。（8)为了确保洞口的稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高。(9)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。(10)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。另外,在桥隧相连时，应注意防止因弃渣乱堆造成桥孔堵塞或推坏桥梁墩台建筑物。第四章衬彻的主要方式有:整体式混凝土衬砌、拼装式衬砌、喷射混凝土衬砌和复合式衬砌等。衬砌的类型：1.整体式混凝土衬砌2.装配式衬砌3.锚喷式衬砌4.复合式衬砌洞门的作用：(1)减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋置较深时,开挖量较大,设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用,减少土石方开挖量。(2)稳定边、仰坡。修建洞门可减小引线路堑的边坡高度,缩小正面仰坡的坡面长度,使边坡及仰坡得以稳定。(3)引离地表水。地表水流往往易汇集在洞口,如不排除,将会浸害线路,妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走,确保运营安全。(4装饰洞口。洞口是隧道惟一外露部分,是隧道的正面外观。修建洞门可起装饰作用,特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境,给予艺术处理,进行美化。避车洞：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(小车、料具)的安全,在隧边两侧边墙上交错均匀修建的人员躲避及放置车辆.料具的洞室叫避车洞。第五章围岩压力：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。它包括由地应力,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。狭义上理解，围岩压力是围岩作用在支护结构上的压力。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,以计算衬彻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。隧道支护结构受力变形特点隧道支护结构在主动荷载作用下要产生变形。在主动荷载作用下,结构产生的变形用虚线表示。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,这个区称为“抗力区”。围岩对衬砌变形起双重作用: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这种效应的前提条件是围岩与衬砌必须全面地、紧密地接触。被动荷载（围岩的弹性抗力）所谓弹性抗力就是由于支护结构发生向围岩岩方向的变形而引起的围岩对支护束反力？？岩体力学方法岩体力学方法主要是对锚喷支护进行预设计。这种方法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,两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡状态。它的计算模式为地层一结构模式,即处于无限或半无限介质中的结构和镶嵌在围岩孔洞上的支护结构(相当于加劲环)所组成的复合模式。它的特点是能反映出隧道开挖后的围岩应力状态。信息反馈法为了确保隧道工程支护结构的安全可靠和经济合理,在施工阶段进行监控量测,及时收集由于隧道开挖而在围岩和支护结构中所产生的位移和应力变化等信息并根据一定的标准来判断是否需要修改预先设计的支护结构和施工流程,这一方法称为信息反馈法，又称监控法。在隧道工程中所采用的反馈方法可归纳为两大类,即理论反馈法和经验反馈法。第六章新奥法（NATM）概念：新奥法即奥地利隧道施工新方法（NATM）是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段,通过监测控围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。新奥法施工的基本原则：可以归纳为“少扰动、早支护，勤量测、紧封闭”。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。早支护。是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。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。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作封闭形支护，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。第七章超前预加固的措施预留核心土挡护开挖面稳定工作面{喷射混凝土封闭工作面超前锚杆小导管管棚超前支护前方围岩{长管棚水平旋喷超前预支护预切槽超前预支护超前小导管注浆注浆加固围岩和堵水{超前深孔帷幕注浆炮眼的种类和作用1.掏槽眼其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.辅助眼其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.周边眼其作用是炸出较平整的道断面轮廊。爆破的关键是掏槽眼和周边眼的爆破。掏槽眼为辅助眼和周边眼的爆破创造有利条件,直接影响循环进尺和掘进效果;周边眼关系到隧道开挖边界的超欠挖和对周围围岩的影响。光面爆破1.光面爆破的特点与标准光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法,在设计断面内的岩体爆破崩落后才爆周边孔,使爆破后的围岩断面轮廓整齐,最大限度地碱轻爆破对围岩的扰动和破坏,尽可能地味持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。其主要标准为开挖轮廓成形规则，岩面平整；围岩壁上保存有50%以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆破裂缝；超欠挖符合规定要求,围岩壁上无危石。光面爆破对围岩扰动小,又尽可能保存了围岩自身原有的承载能力,从而改善了衬砌结构的受力状况:由于围岩壁面平整减少了应力集中和局部落石现象,增加了施工安全度，减少了超挖和回填量，若与锚喷支护相结合,能节省大量混凝土,降低工程造价.加快施工进度，光面破可减轻振动和保护围岩,所以它是在松软及不均质的地质岩体中较为有效的开挖爆破方法。预裂爆破预裂爆破是由于先起爆周边眼,在其他炮眼未爆破之前先沿着开挖轮廓线预裂爆破出一条用以反射爆破地震应力波的裂缝而得名的。预裂爆破的目的同光面爆破，只是在炮眼的爆破顺序上,光面爆破是先引爆掏槽眼,再引的爆辅助眼,最后引爆周边眼,而预裂爆破则是首先引爆周边眼,使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。由于这个预裂面的存在,对后爆的掏槽眼、辅助眼的爆轰波能起反射和缓冲作用,可以减轻爆轰波对围岩的破坏影响,保持岩体的完整性,使爆破后的开挖面整齐规则。由于成洞过程和破岩条件不同,在减轻对围岩的扰动程度上,预裂爆破较光面爆破的效果更好。所以,预裂爆破很适用稳定性较差而又要求控制开挖轮廓的软弱围岩,但预裂爆破的周边眼距和最小抵抗线都要比光面爆破小,相应地要增多炮眼数量,钻眼工作量增大。初期支护的基本概念在开挖后洞室周边，施作钢,混凝土等支撑物.向洞室周边提供抗力,控制围岩变形,这种开挖后隧道内的支撑体系，称为隧道支护。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。锚喷支护工程特点(1)灵活性。锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆，钢筋网，钢架等支护部件进行适当组合的支护形式,它们既可以单独使用,也可以组合使用。(2)及时性。锚喷支护能在施作后迅