隧道工程单元测验题巨能攀

隧道工程单元测验题巨能攀1）什么是隧道工程，公路和铁路对隧道长度分类的标准是什么？所谓隧道，就是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。而隧道工程就是为了修筑或修理这样的建筑物的土木工程的一类分支。根据隧道所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。公路和铁路按长度可各自分为特长、长、中、短等四种铁路隧道分类：（1）特长隧道：全长10000m以上；铁路隧道分类：（2）长隧道：全长3000m以上至10000m，含10000m；铁路隧道分类：（3）中隧道：全长500m以上至3000m，含3000m；铁路隧道分类：（4）短隧道：全长500m及以下。公路隧道分类：（1）特长隧道：全长3000m以上；公路隧道分类：（2）长隧道：全长1000m以上至3000m，含3000m；公路隧道分类：（3）中隧道：全长500m以上至1000m，含1000m；公路隧道分类：（4）短隧道：全长500m及以下。2）隧道开挖后，相关岩体的应力和变形特点及其对隧道支护结构的影响？隧道开挖以后，围岩发生应力重分布，在洞顶中部附近主要呈现出垂直的拉应力，洞顶两侧由于侧部围岩的约束作用呈现出压应力，如图所示。此时，围岩的中的应力转化对支护结构的压力。这种力称为围岩压力，又称山岩压力或地层压力。它是指由于围岩的变形挤压或各种破坏而作用在支护衬砌上的压力。所以，坑道开挖后，坑道周围一定范围内围岩的初始应力状态会受到影响。这种影响的表现形式为围岩压力，影响范围的大小与地质条件有关，一般为坑道开挖跨度的０．５～２．５倍。岩体强度高，影响范围小，亦即由于坚硬岩层能承受周边急剧增大的应力，可使坑道保持稳定，一般只有弹性变形而不破坏。3）隧道工程地质调查和勘测的主要内容和目标是什么？主要目标根据查阅到的资料可总结为一下8点：1查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、构造。岩质隧道应着重查明岩层层理、片理、节理等软弱结构面的产状及组合形式，断层、褶皱的性质、产状、宽度及破碎程度；土质隧道应着重查明土的成因类型、结构、物质成分、密实程度等。傍山隧道，当外侧洞壁较薄时，应预测偏压带来的各种危害。2查明隧道是否通过煤层、膨胀性地层及有害矿体等。对含有这些地层的地段，应预测地层膨胀对洞身的影响，并对有害气体或放射性物质的含量作出评价。3查明不良地质、特殊地质对隧道通过的影响，特别是对洞口位置及边坡、仰坡的影响，提出工程措施意见。4查明隧道附近井、泉的分布情况，分析隧道地区的水文地质条件，判明地下水的类型、水质及补给来源，预测地下水的侵蚀性和洞身分段涌水量。在岩溶地区，应分析涌水及填充物是否有突然涌出的危险。并充分估计隧道开挖引起地表塌陷及地表水漏失的问题，提出相应的工程措施意见。5对于深埋隧道，应做隧道地温升温预测。对岩层坚硬、致密、性脆、构造应力集中的地段，应考虑发生岩爆的可能性。6综合分析岩性、构造、地下水等有关地质测绘、勘探、测试成果，分段确定隧道围岩级别。7在隧道洞口需要接长明洞的地段，查明明洞基底的工程地质条件。8查明横洞、平行导航、斜井、竖井等的工程地质条件4）隧道施工为什么要开展超前地质预报？常见的超前地质预报方法有哪些，他们的各自有那些优缺点？隧道工程属于隐蔽性工程，设计施工中的不可预见性较其他工程大，所以隧道施工前必须开展超前地质预报。其目的主要有以下4点：1、进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行。2、降低地质灾害发生的几率和危害程度。3、为优化工程设计提供地质资料。4、为编制竣工文件提供地质资料。常见的超前地质预报有一下5种方法：1、传统地质分析法。2、超前导坑预测法。3、超前水平钻孔法。4、物探法。5、特殊灾害地质所采用的相关预测方法。下面例举一部分有代表的方法来说明各类方法的优缺点。首先，超前导坑法所具有的优缺点为：平行导坑超前的距离越长，预报也越早，施工中就有充分的准备时间，可以增加工作面，加快施工进度，还可以起到排水减压放水，改善通风条件和探明地质构造条件的作用。采用超前平行导坑进行预报比较直观，精度高，预报的距离长，便于施工人员安排施工计划和调整施工方案。超前正洞导坑布置在正洞中，其作用与平行导坑相比，效果更好。但是采用超前导坑法进行预报也有缺陷：一是成本太高，有时需要全洞进行平导开挖；二是在构造复杂地区准确度不高。电磁波法：电磁波法是利用电磁波在不同介质中产生透射、反射的特性来进行地质预报工作的，目前常用的方法有地质雷达。利用地质雷达进行超前预报时，当前方岩石完整的情况下，可以预报30m的距离；当岩石不完整或存在构造的条件下，预报距离小于10m。雷达探测的效果主要取决于不同介质的电性差异，即介电常数，若介质之间的介电常数差异大，则探测效果就好。在洞内测试时，由于受干扰因素较多，往往造成假的异常，形成误判5）某隧道位于川南地区，沟谷深切，隧道高程在侵蚀基准面以上100m左右，穿越区主要为2-3组结构面的块状灰岩（抗压强度一般在60Mpa左右），但该区域充填型岩溶特别发育，充填物主要为碎石土和硬塑粘土，在充填物的顶部还可能有地下水，请预判该隧道的主要围岩级别？（写出围岩预判的详细过程）根据规范可以判定围岩的分级，见引自规范资料的下表：表1.1围岩分级围岩级别主要工程地质特征毛洞稳定情况岩体结构构造影响程度，结构面发育情况和组合状态岩石强度指标岩体声波指标岩体强度应力比单轴饱和抗压强度(MPa)点荷载强度(MPa)岩体纵波速度(km/s)岩体完整性指标I整体状及层间结合良好的厚层状结构构造影响轻微，偶有小断层结构面不发育，仅有2~3组，平均间距大于0.8m，以原生和构造节理为主，多数闭合，无泥质充填，不贯通。层间结合良好，一般不出现不稳定块体602.550.75——毛洞跨度5~10m时长期稳定，无碎块掉落Ⅱ同I级围岩结构同I级围岩特征30~601.25~2.53.7~5.20.75毛洞跨度5~10m时，围岩能较长时间(数月至数年)维持稳定，仅出现局部小块掉落块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构构造影响较重，有少量断层，结构面发育，一般为3组，平均间距0.4~0.8m，以原生和构造节理为主，多数闭合，偶有泥质充填，贯通性较差，有少量软弱结构面。层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象602.53.7~5.20.5——Ⅲ同I级围岩结构同I级围岩特征20~300.85~1.253.0~4.50.752毛洞跨度同Ⅱ级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构同Ⅱ级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征30~601.25~2.503.0~4.50.5~0.7525~10m时围岩能维持一个月以上的稳定主要出现局部掉块塌落层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构构造影响较重结构面发育一般为3组平均间距02~04m以构造节理为主节理面多数闭合少有泥质充填岩层为薄层或以硬岩为主的软硬岩互层层间结合良好少见软弱夹层层间错动和层面张开现象60(软岩20)25030~45030~0502碎裂镶嵌结构构造影响较重结构面发育一般为3组以上平均间距02~04m以构造节理为主节理面多数闭合少数有泥质充填块体间牢固咬合6025030~4.5030~0502Ⅳ同Ⅱ级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构同Ⅱ级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征10~30042~12520~35050~0751毛洞跨度5m时围岩能维持数日到一个月的稳定主要失稳形式为冒落或片帮散块状结构构造影响严重一般为风化卸荷带结构面发育一般为3组平均间距04~08m以构造节理卸荷风化裂隙为主贯通性好多数张开夹泥夹泥厚度一般大于结构面的起伏高度咬合力弱构成较多的不稳定块体30125200151层间结合不良的薄层中厚层和软硬岩互层结构构造影响严重结构面发育一般为3组以上平均间距02~04m以构造风化节理为主大部分微张(05~10mm)部分张开(10mm)有泥质充填层间结合不良多数夹泥层间错动明显30(软岩10)12520~35020~0401碎裂状结构构造影响严重多数为断层影响带或强风化带结构面发育一般为3组以上平均间距02~04m大部分微张(05~10mm)部分张开(10mm)有泥质充填形成许多碎块体3012520~35020~0401Ⅴ散体状结构构造影响很严重多数为破碎带全强风化带破碎带交汇部位构————20————毛洞跨度5时围岩稳定造及风化节理密集节理面及其组合杂乱形成大量碎块体块体间多数为泥质充填甚至呈石夹土状或土夹石状时间很短约数小时至数日注1围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。2本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。3层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于05m中厚层01~05m薄层小于01m4一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。判断过程如下：首先，根据有2-3组结构面发育可以判定为II级围岩及以下；又根据该地区充填型岩溶特别发育，充填物主要有碎石土和硬塑黏土，判断其为III级围岩及以下；又根据其抗压强度为60Mpa，判定其为IV级围岩以上。故综上所述，综合判断该隧道的围岩等级为III级。