中南大学隧道工程论述题

中南大学隧道工程论述题

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时间:2018-07-16

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1、一、论述影响围岩稳定性因素答:自然因素方面(地质)1)岩体结构特征。从稳定性角度看,岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示,一般情况下,岩体越破碎,坑道越容易失稳。2)结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中,控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质,以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面,一般不影响坑道的稳定性,只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时,才能构成容易坠落的分离岩体。3)岩石的力学性质。整体结构的围岩,控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质,尤其时岩石的强度。一

2、般说来,岩石强度越高,坑道越稳定。4)围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的根本作用力,它直接影响围岩的稳定性。5)地下水状况。地下水是造成坍方,使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化,冲走充填物或使夹层软化,对某些岩石还会遇水膨胀。人为因素方面1)隧道形状和尺寸:形状方面,一般圆形断面受力较好,稳定性好;高度跨度比(简称高跨比)越大越容易稳定;尺寸方面断面越大,稳定性越差。2)隧道埋深:埋深较浅时,随深度增大,自稳能力增大;但当深度很大时,初始应力场过大,可能出现岩爆

3、、大变形等,使自稳能力下降。3)施工方法:施工的开挖扰动强度越小,次数越少,围岩自稳能力越大;4)支护时间和类型:过早支护且刚度较大,支护承担的围岩较大,过晚则围岩可能变形过大,降低或丧失稳定性。二、论述隧道洞口位置选择的基本原则答:总的原则:早进晚出,即:为了施工及运营的安全,宁可早一点进洞,晚一点出洞。具体原则如下:1)洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。2)洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,不要与水争路。3)洞口应该尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方,使隧道正

4、面进入山体,洞门结构物不致受到偏侧压力。4)当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时,隧道洞口标高应该在洪水位以上,并加上波浪的高度,以防洪水倒灌到隧道中去。5)为了保证洞口的稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高,不使山体扰动太厉害。6)若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路时,可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞,以排水。7)若洞口前方岩壁陡立,基岩裸露,此时最好不要动原生坡面,不开挖山体。8)洞口以外必须留有生产活动的场所。总的来说,选定隧道洞口位置时,首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡

5、面长度,其次是避开不良地质区域和排水影响,最后才谈得到从经济方面进行比较。三、论述防排水对工程的不利影响。1)对围岩和支护衬砌的影响。增大围岩压力,包括:a、增大围岩容重,b、产生水压力,c、产生膨胀力(膨胀性围岩),d、产生冻胀力(寒区隧道);同时降低降低承载力,a、软化围岩b、.加速围岩风化c、冲蚀衬背围岩d、侵蚀支护结构2)对施工方面:a、引发施工灾害,如:涌水、突泥、塌方b、因为洞内排水,增加工作量时降低施工效率c、威胁人员健康3)运营方面。a、使运营环境恶化,如:降低设备效率,缩短寿命,侵蚀

6、衬砌结构b、水雾造成能见度减低等,威胁运营安全四、荷载结构法和地层结构法的区别:荷载结构法。以松弛和在理论为基础,认为:围岩虽具有一定得承载能力,但极可能应为松弛的发展而导致失稳,结果是对支护结构发生荷载作用,因此该模型以支护结构作为承载主体和分析对象。以结构力学的方法计算,作用1、围岩压力2、围岩弹性抗力,围岩自身的承载力则间接考虑。适用于,过分松弛、坍塌的围岩。地层结构法。以岩承理论为基础,认为围岩的承载能力不仅要尽可能利用,还应当保护和增强,以围岩为承载的主体,并视支护结构与围岩为一体,同为承载

7、结构和计算分析的对象,采用岩体力学的方法和数值计算,围岩体现为形变压力,支护结构则约束围岩变形,适用于具有自稳和承载力的围岩。五、新奥法的理论要点核心思想:充分保护和利用围岩的自稳能力。开挖时尽量减少扰动和破坏原始应力状态,提高围岩自稳能力。而在隧道的整个支护体系中,围岩本身是主要的承载单元,因此要充分保护和利用自稳能力。实现方法:通过围岩和支护结构的适度可控变形来实现。即既允许又限制围岩变形,既充分发挥围岩强度,又要避免过度变形导致承载能力的降低和丧失。技术手段:锚喷柔性支护;监控量测;动态设计施工

8、。初期支护应尽量做成柔性的,因此常用锚喷支护,一方面与围岩紧密接触共同变形和承载,另一方面也抑制过度的早期变形。实现目标:合理的结构刚度;合适的施做时机。洞石开挖后,支护很快,刚度又大,是围岩没有充分发挥强度,主要是支护提供大部分支护力,很不经济。但支护过晚围岩会超过容许变形,丧失稳定性和强度,出现松弛,散落、坍塌不仅不安全也不经济。六、常见洞门类型:①环框式洞门(无洞门结构):适用于Ⅵ类或Ⅰ级围岩,地形陡峻而又无排水要求;结构特点:不承载,加固洞口;减

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