隧道工程作业答案.doc

《隧道工程》课程作业参考答案

第一章 隧道工程勘测设计
1.答：依隧道类型不同而不同：①对于长大隧道，线路选线应服从于隧道选址；②对于中、短隧道，选址应服从于线路。
2.答：早进晚出。保护洞口边仰坡的稳定。
3.答：① 地质构造、 岩体强度、水文地质条件、不良地质；② 越岭线隧道的位置应选择穿越垭口； 河谷线隧道应使隧道外侧最小覆盖厚度满足工程要求，以避免偏压。

第二章 隧道主体建筑结构
1.解：超高E＝0.76×V2/R=16.21cm >15cm 取为15cm
d内＝4050/1200+2.7E=43.9cm
d外＝4400/1200=3.7cm
d总＝d内＋d外＝47.6cm (取为50cm)
d偏＝(d内－d外)/2=(43.9-3.7)/2=20.1cm
分段里程：
d总 与d偏 断面： 进口DK150+310～＋345
d总/2 与d偏/2 断面： DK150+345～出口DK150+810
2. 答：因台阶的不同高差逐渐改变了起坡点的高度，起坡点越高则刷坡点越低。

第三章 隧道附属建筑
1.答：①铁路隧道中供行人躲避列车，或堆放维修器材的洞室；②大避车洞：碎石道床，对侧150m间距； 整体道床，对侧210m间距；小避车洞：对侧30m 间距；③应避开不同衬砌类型衔接处、变形缝处、不同断面加宽处、不同围岩分界处。
2.答：①有自然通风和机械通风两种基本方式，而机械通风又有： 洞口风道式通风、 喷阻式通风、辅助坑道通风以及射流式通风。②风流中性点指风速为零的点，它不会出现在纵向式通风中，而只会出现在半横向式和全横向式通风之中。
3.答：①为了让司机的眼睛逐渐适应洞内外的亮度状况；
②接近段——在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，不需设照明；
入口段——进入隧道洞口的第一段，使司机的视力开始适应隧道内的照明光线；
过渡段——介于入口段和中间段之间的照明区段，解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化；
中间段——司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明；
出口段—— 单向交通隧道中，应设置出口段照明，让司机逐渐适应由洞内到洞外的光线变化。而双向交通隧道中，无出口段照明。

第四章 隧道围岩分类与围岩压力
1.答：影响围岩稳定性的主要因素：①地质因素；②人为因素
围岩分级主要考虑：地质因素
围岩分级的基本要素：4种
①岩性要素――强度、变形性质等（力学性质）；
②地质构造要素―指围岩的完整性状态；
③地下水要素――地下水对围岩的软化作用；
④地应力要素――初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。
我国铁路隧道围岩分级主要考虑因素有4种：
①岩体的结构特征与完整性状态；②岩石强度；③地下水；④初始地应力
这是Ⅳ级围岩，软岩。
2. 解：①求自然拱高度；②判断深浅埋分界；③分别按土柱法、一院法、统计法求围岩压力。
结果(小数点后四舍五入)：
埋深3m时： q=128KPa， e=31KPa；
埋深7m时： q=60KPa， e=16KPa；
埋深15m时：q=84KPa，e=(13～25)KPa；

第五章 隧道衬砌结构计算
1.解：运用温氏假定解之。
①
②

2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)
解：①抗力设置方向提问，见教材P108。
②见图1：

抗力Ri′=Ki.Si′.δi′，将其沿x、y方向分解为：
Rix=-Ri′.sinφi ①
Riy=Ri′.cosφi ②
见图2，将节点产生的水平位移与垂直位移合成为径向位移：
δi′=-uix. sinφi+uiy. cosφi
故有：
Ri′= Ki.Si′.δi′
= Ki.Si′.( -uix. sinφi+uiy. cosφi)
将其代入①②，得：
Rix= Ki.Si′.( sin2φi. uix- sinφi. cosφi. uiy)
Riy= Ki.Si′.( -cosφi.sinφi.uix+cos2φi.uiy)
写成矩阵形式后得抗力单刚(元素)：
Ki.Si′. sin2φi -Ki.Si′. cosφi.sinφi
-Ki.Si′. cosφi.sinφi Ki.Si′.cos2φi
0 0
0 0
0 0
0 0

3.解：求墙底中心水平位移：
墙底中心应力σ中＝287kn.m/0.5m=574KN/m2
由温氏假定：δ中＝σ中/Kd=574 KN/m2 /350000 kn/m3=0.164cm (1Mpa =1000kn/m2)
墙底中心水平位移＝0.164×cos 600=0.082cm
墙底中心垂直位移＝0.164×sin 600=0.142cm
在弯矩M作用下，墙底边缘应力σ边=M/W=15/(0.52/6)=360kn/m2，由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移δ边=σ边/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm
墙底截面转角β=0.103/25=0.00412=0.236°

第六章 隧道施工方法
1.答：①地质因素，在软弱围岩中，为了及时形成封闭支护结构，应减小台阶长度；
② 进度因素，在较好围岩中为了加快进度，在机械设备允许的情况下，应适当延长台阶长度。
③“环”法：利用核心土稳定工作面，且能及时施作拱部初期支护。
2.答：落底——开挖隧道底部
中槽——开挖隧道中部
导坑——于隧道断面中先行开挖的部分均称为导坑，有上部弧形导坑、侧壁导坑、中导坑等。
挖马口——先拱后墙法施工中，开挖边墙。
3.答：错误——长台阶法、断定围岩变形已经稳定。
4.答：错误——不宜立即喷射混凝土、锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。

第七章 隧道钻爆施工作业
1.答：临时支护—仅在开挖过程中对围岩起支承作用，如木支撑；
初期支护—隧道开挖后及时施作，兼有临时支护与加强围岩自稳能力的作用，如喷锚支护；
永久支护—隧道结构的支承结构，如整体式衬砌。
2. 解：炮眼深度：p175, (取开挖宽度的0.5～0.7倍，均值为0.6)
炸药用量：由(7-1)式，炸药用量
炮眼数量：由(7-3)式，

第八章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业
1.答：通风、压缩空气、供水、供电。
2.答：①工期的要求；②地形条件、地质条件、隧道类型(长度)、工程造价。
3.答：①机械通风——风管式、巷道式、风墙式；②风管式；③压入式、抽出式、混合式。
4.解：由(8-1)式,所需风量
因是Ⅰ级围岩，故应采用全断面法，即通风断面积为75m2，由(8-4)式验算风量：

不能满足洞内稳定风流的风速要求，应加大风量。

第九章 新奥法
1.解：①，计算出；
由9-9式，求得
∵ ∴洞周出现塑性区。
②由9-23-1式，
③由9-25式，
2.解：将t=0，代入，得。
①求第6天施工实测相对位移：
u=u0+u*=20+64=84mm<144mm (稳定 )
②位移速度, 第6天时 (稳定)
③位移加速度 (稳定)
结论：隧道稳定。
3.解：①位移速度，令，解得 t=30.6天≈31天 (要31天后才能稳定)
②位移加速度 (稳定)
③隧道稳定，不需要采取加强措施。

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