隧道重点.docx

第一章 绪论
10 隧道的概念：以某种用途、在地面下用任何方法按规定性状和尺寸修筑的断面面积大于2m^2的洞室。
11 隧道的分类：
① 隧道所处的地质条件来分，分为土质隧道和石质隧道;
② 从埋置深度来分，可以分为浅埋隧道和深埋隧道;
③ 从所处的位置来分，可以分为山岭隧道、水底隧道、和城市隧道。
第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
1、 地质超前预报的方法：传统地质分析法，超前平行导坑预报法，超前水平钻孔法，物理探测法及特殊灾害地质所采用的相关预测方法。
2、 岩体的基本工程性质：
① 岩体处于一定的天然应力作用之下
② 岩体物理力学性质的不均性
③ 岩体是由结构面分割的多裂隙体
④ 岩体具有各向异性
⑤ 岩体具有可变性
⑥ 单向应力状态下岩石的变异特征
⑦ 三轴压缩下岩石的强度及变形特征
⑧ 裂隙岩体的强度性质
3、 围岩分级
目前国内围岩的分级方法按性质分如下几种：
①以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法
Ø 以岩石的强度为基础的分级方法
Ø 以岩石的物性指标为基础的分级方法
②以岩石构造、岩石特征为代表的分级方法
Ø 泰沙基的分级方法
Ø 以岩石综合物性为指标的分级方法
③与地质勘探手段相联系的分级方法
Ø 按弹性波（纵波）速度的分级方法
Ø 以岩石的质量为指标的分级方法——RQD方法
④组合多种因素的分级方法
4、 围岩分级的基本因素：岩石的硬度和岩石的完整程度
第三章 隧道线路及断面设计
1、 地质条件对隧道位置的影响（答出点即可）
在单斜构造的地质条件下，必须把岩层的构造和倾角调查清楚，一定要尽可能避开大型软弱结构面。尽量不要把隧道中线设计成与软弱结构面的走向一致或平行，要正交或有一定交角。
隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比向斜有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力，结构需加强。
隧道应尽可能避开断层，不得已时，隧道走向要与断层走向隔开足够的安全距离，或隧道走向与断层走向正交或斜交跨过。施工时还应做好各种支护及防水措施。
2、 选择隧道洞口位置时注意的原则：“早进晚出”
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
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 洞口线路宜与等高线正交
⑥ 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，隧道洞口标高应出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道
⑦ 为了确保洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高
⑧ 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，可利用弃碴有计划、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。
3、 隧道的平、纵断面设计
4、 隧道的横断面设计
直线隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。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。
“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、
① 机车车辆限界：是指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。
② 基本建筑限界：是指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。
③ 隧道建筑限界：是指包围“基本建筑限界”外部的轮廓线。
5、 隧道衬砌断面的初步拟定
拟定衬砌结构尺寸，需考虑两个方面因素：一是选定净空形状，也就是选定结构的内轮廓线；二是选定截面的厚度。
① 内轮廓：衬砌的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空限界。内轮廓线总是紧贴着限界的，但又不能随着限界曲折，而是平顺圆滑，使结构受力合理。
② 结构轴线：以混凝土为材料的隧道衬砌是一种受压结构，结构的轴线应尽可能地符合荷载作用下的压力线。
③ 截面厚度：从施工角度出发，截面的厚度不应太薄，否则将使施工操作困难和质量不易保证。
第四章 隧道结构构造
1、 衬砌的主要形式：整体式混凝土衬砌，拼装式混凝土衬砌，喷射混凝土衬砌和复合衬砌。
2、 洞门的作用：a减少洞口土石方开挖量 b稳定边、仰坡 c引离地表水流 d装饰洞口
3、 洞门的形式:a洞口环框 b端墙式（一字式）洞门 c翼墙式（八字式）洞门 d柱式洞门e台阶式洞门 f斜交式洞门 g喇叭口式洞门
4、 附属建筑物
经过理论和实践经验的总结，提出了“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则
5、 避车洞的布置（简答题）
①大避车洞
在碎石道床的隧道内，每侧相隔300m布置一个大避车洞，在整体道床的隧道内，每侧相隔420m布置一个大避车洞。当隧道长度在300-400m时，可在隧道中间布置一个大避车洞，长度在300m以下，可不布置。若两端洞口接桥或路堑，当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时，应与隧道一并考虑布置大避车洞。
②小避车洞
每侧边墙上应在大避车洞之间间隔60m(双线隧道按30m)布置一个小避车洞。如果隧道邻近有农村市镇，或曲线半径小，视距较短时，小避车洞可适当加密。
③避车洞底部标高
当避车洞位于直线上且隧道内有人行道时，避车洞底面应与若人行道顶面齐平，无人行道时，避车洞的底面应与道砟顶面（或侧沟盖板顶面）齐平；隧道内采用整体道床时，应与道床面齐平。
第五章 隧道支护结构设计计算方法的基本原理
1、 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。
2、 围岩压力按作用力发生的形态，一般分为以下各种类型：松动压力，变形压力，膨胀压力，冲击压力。
3、 影响围岩的压力的因素
一类是地质因素，他包括初始应力状态、岩石力学性质、岩石结构面等；另一类是工程因素，包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。
4、 ★计算题公式：单线、双线及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压力公式为
q = γ×hq =0.45 × 2^(s-1)×γω
hq——等效荷载高度值
S——围岩级别，如Ⅲ级围岩S=3
γ——围岩的容重
ω——宽度影响系数，其值为ω=1+i(B-5)
其中B——坑道宽度（m） i——B每增加1m时，围岩压力的增减率（以B=5为基准），当B<5时取i=0.2，B>5m时，取i=0.1。（详见P90）
P97的计算实例
5、 结构力学方法的基本原理：按围岩分级或由实用公式确定围岩压力，围岩对支护变形的约束作用是通过弹性支撑来体现的，而威严的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑得约束能力时间接考虑。围岩的承载能力越高，它给予支护结构的压力越小，弹性支撑约束支护结构变形的弹性反力越大，相对来说，支护结构所起的作用就变小了。
6、 作用在隧道支护结构上的荷载分为主动荷载（主要何在和附加荷载）和被动荷载（即围岩的弹性抗力）两类。
7、 收敛——约束法原理：又称特征法或变形法，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，是以地层收敛线与支护限制线相交于一点为依据的支护结构设计方法。
8、 岩体力学法的特点：能反映出隧道开挖后的围岩应力状态。
9、 岩体力学法和结构力学法的区别

第六章 隧道施工方法
1、 隧道主要施工(开挖)方法 【详见P137表6-2-1】
2、 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。
3、 新奥法施工的基本原则可以归纳为：少扰动，早支护，勤测量，紧封闭。
4、 新奥法与新意大利法的异同
新奥法即奥地利隧道施工方法，是以喷射混泥土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
新意大利法，即隧道岩土控制变形分析工法（A.DE.CO-RS），是在隧道预支护工艺基础上，将隧道开挖过程中的变形状况按三维空间进行考虑，结合大量理论和实验研究形成的。
相同点：将围岩视为支护承载体系的一部分，采用支护技术控制围岩的收敛变形，强调系统监控量测以了解围岩变形的反应。
不同点：新奥法只注意到隧道开挖后的收敛变形，忽视了前方核心土变形的重要性，也没有对预支护技术的作用给予足够的认识。新意法是归纳了大量施工实践经验，通过近代岩土力学三维分析和试验研究加以升华提炼出来的，它对隧道施工中围岩变形的控制较新奥法更为全面。
第七章 隧道施工工艺及施工技术
1、
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

2 临空面与爆破漏斗【P161看懂】
临空面又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。在假定的无限介质中爆破，抛掷和松动是无法实现的。而在有临空面存在的情况下，足够的炸药爆炸能量就会在靠近临空面一侧实现爆破抛掷，其结果是形成一个圆锥形的爆破凹坑，叫爆破漏斗。
几何要素：最小抵抗线、爆破漏斗半径、破裂半径、可见漏斗深度、压缩圈半径
3 管道效应：要卷起爆后，爆轰波使间隙中的空气，强烈的空气冲击波，这股空气冲击波速度比爆轰波速度更高，它在爆轰波未到达之前，即将未爆炸的炸药压缩，当炸药被压缩到临界密度以上时，就会导致爆速下降，甚至断爆，这种现象称为管道效应。为减少管道效应，可减小间隙，或采用高度感、高爆速的炸药。
4 殉爆距离：一个药包爆炸（主动药包）后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸（被动药包），这种现象称为被动药包的“殉爆”。
当主动、被动药包采用同性质炸药的等直径药卷时，则用被动药包能发生殉爆的最大距离来表示被动药包的殉爆能力，称为“殉爆距离”。
5 炮眼按其所在位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为如下几种：
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 光面爆破：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；光面爆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。
7 预裂爆破：是由先起爆周边眼，在其他炮眼未爆破之前先沿着开挖轮廓线预裂出一条用以反射爆破地震应力波的裂缝得名的。该法可以减轻爆破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。
8 隧道施工的洞内运输分为有轨运输和无轨运输。
9 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。
10 锚喷支护工程特点：灵活性，及时性，密贴性，深入性柔性，封闭性。
11 锚杆的支护效应有如下几种：支撑围岩；加固围岩；提高层间摩阻力，形成“组合梁”，“悬吊作用”。
12 锚杆的布置分为局部布置（主要用在裂隙围岩，重点加固不稳定块体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域）和系统布置（在破碎和软弱围岩中一般采用系统布置，对围岩起到整个加固作用）。
13 喷混凝土的作用：支撑围岩，“卸载”作用，填平补强围岩，覆盖围岩表面，阻止围岩松动，分配外力。
14 二次初衬常用的模板有整体移动式模板台车、穿越式分体移动模板台车、拼装式拱架模板
15 辅助坑道类型的适用条件
Ø 横洞，是在隧道侧面修筑的与之相交的坑道。当隧道傍山沿河、侧面覆盖层面较薄时，就可以考虑设置横洞。
Ø 平行导坑，是与隧道平行修筑的坑道。对于长大越岭隧道，受地形、机具设备、运输道路的限制，为加快施工速度，及超前地质勘察，可采用平行导坑方案。
Ø 斜井，是在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道。当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时，可考虑设置斜井。
Ø 竖井，是在隧道上方开挖的与隧道相连的竖向坑道。覆盖层较薄的长隧道或在中间适当位置覆盖层不厚，具有提升设备，施工中又需增加工作面时，则可采用竖井工作面。