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1、-绪论思考题1. 什么是隧道?2. 隧道的种类有哪些?3. 隧道设计包括的内容有哪些?4. 和地面结构相比,隧道工程有哪些特点?5. 试从隧道的广泛用途上论述学习、研究与发展隧道技术的重要意义。6. 你认为隧道工程需要解决的难题有哪些?第二章思考题1、 隧道工程地质调查与勘测的内容有哪些?2、 施工地质超前预报的内容有哪些?3、 简述岩石与岩体的区别。4、 岩体的工程性质有哪些?5、 围岩的定义,围岩分级的目的?6、 围岩分级的基本因素有哪些?7、 影响围岩稳定性的主要因素有哪些?8、 简述我国铁路隧道设计规范的围岩分级方法。第三章思考题:1、 影响隧道位置选择的因素有哪些?2、 越岭隧道与河
2、谷隧道有何区别?它们在位置的选择上采取什么原则?3、 地质条件对隧道位置选择有哪些影响?4、 隧道洞口位置的选择遵循哪些原则?确定洞口位置考虑哪些因素?5、 什么是隧道净空?6、 铁路隧道的横断面是根据什么设计的?7、 简述曲线铁路隧道加宽的原因和方法。8、 曲线铁路隧道和直线隧道衔接的方法是什么?向直线方向延长13m和22m的理由是什么?9、 公路隧道建筑限界包含哪些内容?10、 隧道衬砌断面设计的原则是什么?计算题1、某隧道位于半径R=800m的圆曲线上,通过三级围岩地段,设计为直墙式衬砌,曲线加宽40cm,中线偏移值d=12.5cm,外轨超高值E=9.5cm,隧道竣工后,测得DK23+1
3、5、DK23+20、DK23+25各起拱线处内外侧宽值如表1所示,试按隧限2A计算各点侵限情况。表1桩号外侧宽/m内侧宽/mDK23+152.532.77DK23+202.542.76DK23+252.5452.752、某单线铁路隧道位于圆曲线半径R=1000m,缓和曲线长Lc=100m的曲线上,曲线全长L=309.44m,隧道进口桩号DK27+844,出口DK28+344,ZH点桩号DK27+958,设计最高行车速度为120km/h。试计算隧道加宽值W,中线偏移值d,并绘图说明隧道断面的变化位置、线路中线和隧道中线的关系。1.解: ,曲线加宽则:内侧加宽=32.5cm,外侧加宽=7.5cm。
4、由“隧限2A”的图3-4-2(教材)所示:隧道起拱线处曲线半径为2.44m。则对该隧道,不侵限的条件为:外侧:2.44+7.5/100=2.515m;内侧:2.44+32.5/100=2.765m因此:DK23+15、DK23+20、DK23+25外侧都不侵限;DK23+15内侧不侵限,DK23+20、DK23+25内侧侵限。2.解:外轨超高值为: 内侧加宽值为:外侧加宽值为:总加宽值为:中线偏移值为:则分段里程:与断面:ZH点DK27+948993 与 断面: DK27+993出口DK28+344示意图如下:第四章习题:1、隧道衬砌的类型及适用条件?2、洞门有何作用,有哪些洞门形式,适用于什
5、么地质条件?3、什么是明洞?试述明洞的结构类型、受力特点和适用条件?4、如何做好隧道的防水与排水?5、避车洞布置的原则是什么?其底面标高是如何确定的?6、高速铁路隧道出口设置缓冲结构的原因是什么?有哪些相应的工程措施?7、某单线曲线隧道,设计行车速度160km/h,位于II级围岩内,采用直墙式衬砌,衬砌厚度为40cm,加宽值W=30cm,中线偏距d=10cm,线路上部建筑为次重型,试查表确定其主要尺寸,并绘制衬砌施工断面图。7.见教材图4-1-4,设计参数见表4-1-1第五章 作业11. 某公路隧道进口30米处围岩是IV级,容重25kN/m3,开挖断面宽度12米,净高为8m,隧道上覆岩体厚度8
6、米,试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋?2. 级围岩中的一直墙型隧道,埋深26m,围岩容重22KN/m3,计算内摩擦角320,隧道宽6m,高8m。试按浅埋隧道确定围岩压力。3. 某隧道埋深为30m,围岩为级,净宽为12m,净高为10m,围岩天然容重20KN/m3,试计算该隧道围岩压力。4. 沙性土质隧道,埋深h=40m,围岩容重20KN/m3,内摩擦角280,隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。5. 某隧道内空净宽6.4m,净高8m,级围岩。已知:围岩容重20KN/m3,围岩似摩擦角530,摩擦角300,试求埋深为3m、7m、15m处的围岩压力。 6.一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中,埋深40m
7、,围岩岩石容重23KN/m3,内摩檫角360,岩石抗压强度Rb =8Mpa,隧道宽6m,高8m,使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力。7. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中,埋深50m,围岩容重24KN/m3,360,岩体抗压强度Rb=12Mpa,隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。答案:1. 某公路隧道进口30米处围岩是IV级,容重25kN/m3,开挖断面宽度12米,净高为8m,隧道上覆岩体厚度8米,试计算并判断该处隧道属深埋还是浅埋?解:Kpa8m属于浅埋隧道。2. 级围岩中的一直墙型隧道,埋深26m,围岩容重22KN/m3,计算内摩擦角320,隧道宽6m,高8m,试确定隧道围岩压力。解:K
8、pa26m属于深埋隧道。 Kpa=6.5 Kpa3. 某隧道埋深为30m,围岩为级,净宽为12m,净高为10m,围岩天然容重20KN/m3,试计算该隧道围岩压力。解:Kpa属于深埋隧道。 Kpa=73.44122.4 Kpa4. 沙性土质隧道,埋深h=40m,围岩容重20KN/m3,内摩擦角280,隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解:此时令侧压力系数,上覆土体产生围岩压力,则隧道顶部垂直压力: =812KPa 水平压力:=294KPa=351 KPa5. 某隧道内空净宽6.4m,净高8m,级围岩。已知:围岩容重20KN/m3,围岩似摩擦角530,摩擦角300,试求埋深为3m、7m、15m处
9、的围岩压力。 解:求自然拱高度;判断深浅埋分界;分别按浅或深埋隧道求围岩压力。 结果(小数点后四舍五入): KPa埋深3m时,属于浅埋。 q=60KPa, e=15.67KPa; 埋深7m时,属于浅埋。=3.5378=0.1414=143.67 KPa=19.8KPa=42.42 KPa埋深15m时,属于深埋。=82.1KPa,e=(12.324.6)KPa6.一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中,埋深40m,围岩岩石容重23KN/m3,内摩擦角360,岩石抗压强度Rb =8Mpa,隧道宽6m,高8m,使用泰沙基理论和普氏理论确定围岩压力。解:(1)泰沙基理论计算:确定自然平衡拱的半跨: 确定自然平
10、衡拱的宽度:隧道的垂直压力为: KPa水平侧压力为:=82.2 KPa(2)普氏理论计算:确定自然平衡拱的跨度:平衡拱高度为:隧道的垂直压力为:Kpa水平压力 =52.94 Kpa =100.8 Kpa7. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中,埋深50m,围岩容重24KN/m3,360,岩体抗压强度Rb=12Mpa,隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解:岩石坚固性系数=12/10=1.2,压力拱高h为=5.9m隧道顶部垂直压力=245.9=141.6 Kpa=36.76 Kpa=86.6 Kpa第5章 作业31. 隧道结构的受力特点?隧道结构体系的概念?2. 试绘出半衬砌拱圈的弯矩图和轴力图的大
11、致形状。3. 什么是围岩弹性抗力?计算模型中有哪几种处理方式?温氏假定与它有什么关系?4. 已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN,弯矩M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m,围岩抗力系数为150MPa/m。试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。5. 一对称等厚平拱,衬砌厚度为50 cm,已知内力如下图示,墙底抗力系数Kd=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角(注:图中1、2、3为截面编号)。 4.解:运用温氏假定解之。 , , 墙底中心下沉量=9.67+4.83=14.5mm墙底转角5.解:求墙底中心水平位移:在轴力N作用下: 墙底中心应力由温氏假定:
12、则:墙底中心水平位移墙底中心垂直位移在弯矩M作用下:墙底边缘应力由温氏假定:边缘垂直于墙底面的位移墙底截面转角 第六章 作业1. 隧道施工方法的种类和选择依据。2. 采用台阶法施工时,影响台阶长度的主要因素是什么?环形开挖留核心土法是如何稳定开挖工作面的?3. 比较新奥法和隧道围岩变形控制分析工法。4. 某隧道位于软弱破碎地层中,采用长台阶法施工。施工过程中发现洞室周边位移加速度等于零,因而断定围岩变形已经稳定。指出错误,并改正之。5. 新奥法施工时,隧道开挖后,为了调动围岩的承载能力,不宜立即喷射混凝土,而应经量测后,再施喷。为了隧道的稳定,复合式衬砌应在锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土
13、衬砌。指出错误,并改正之。4. 应该是: 改为短台阶法;并未稳定。5. 应该是:立即喷射混凝土;经监控量测,围岩基本稳定后,再修筑内层模筑混凝土衬砌。 第七章 作业1某隧道在开挖过程中用多点位移计对拱顶围岩内部位移进行了量测,不同时刻各点的位移值不同,结果绘于右图。试据此图判断拱顶围岩的松动范围;如用锚杆加固,其长度如何确定?2某隧道在钢支撑架设时,在同一架钢支撑上安装了三支液压测力计(图a),测得各测力计的压力时间关系曲线,如图b。试据此分析该断面的压力特征,并说明加强初期支护时应采取的措施。图a 图b3. 已知一座深埋圆形隧道,开挖直径10m,拱顶以上岩层覆盖厚度495m,围岩容重20KN
14、/m3,弹性模量E=104MPa,粘结力C=1.5MPa,围岩内摩擦角300,侧压力系数=1,泊松比=0.2。试问: 开挖后不支护状态下,围岩是否出现塑性区? 如果出现,问塑性区半径是多少? 假定支护阻力Pi=8.5MPa,问洞室周边位移是多少?4. 某公路隧道,对量测数据进行回归分析后,知位移时态曲线方程为。已知隧道极限相对位移值为144mm,开挖6天后洞周实测相对位移值为64mm。试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖6天后的隧道稳定性。5. 某铁路隧道,位移时态曲线方程为。若以位移速度小于0.2mm/日为隧道稳定的判断准则,试从位移速度和位移加速度这两方面判断隧道能否稳定?需要多
15、长时间才能稳定?是否需要采取加强措施?1.解:由图可见,在距岩面3m处,位移随时间变化不大,围岩的松动范围应该在该处附近。如用锚杆加固,锚杆长度应该超过围岩松动范围,锚杆长度应采用3.54m为宜。2.解:该段地层断面I和断面III明显压力不对称,存在偏压现象;应在隧道断面III所在侧加强支护,以防止偏压造成的隧道受力不均,使隧道稳定性变差。3.解:,计算出; 由,求得 ,洞周出现塑性区。 由,或(教材5-4-13式),得由, 或(教材5-4-16式)得4.解:将t=0,代入,得先期位移。 求第6天施工实测相对位移: (稳定 )位移速度, 第6天时 (不稳定)位移加速度 (稳定)结论:隧道不稳定。 5.解:位移速度,令,解得 t=30.6天31天 (要31天后才能稳定)位移加速度 (稳定)隧道稳定,不需要采取加强措施。 -第 11 页-