地下工程概论试卷A-答案_(西南交通大学)

一、填空(每空0.5分，共15分)1.1隧道按其施工方法，一般可以分为圆形、方形/箱形、马蹄形等几种断面形式。1.2我国铁路隧道围岩分级的基本指标有岩石硬度、围岩完整程度，其修正因素有地下水、初始应力场等。1.3地下结构在地应力（主动荷载）作用下，支护结构的一部分将发生向围岩方向的变形，此时，围岩会对支护结构产生反作用力来抵制这种变形，这种反作用力就称为弹性抗力，其大小常用温克列尔（Winkler）假定为基础的局部变形理论来确定。而支护结构的另一部分则背离围岩向着隧道内变形，形成所谓脱离区。1.4沉管法施工中，管段制作方式有钢壳方式、干船坞方式。1.5隧道工程中的地质调查，一般包括以下几个阶段，即规划阶段、设计阶段、施工阶段、维修管理阶段。1.6地铁车站站台形式大体分为側式站台和岛式站台，站台的宽度由乘降人数、升降台阶的位置、和宽度。1.7现代城市为补充地面空间的不足而修建的地下街是融商业、交通及其他设施为一体的综合地下服务群体建筑。1.8水封式贮槽的类型按贮藏的压力可分为常压和加压两种；按水床类型可分为固定水床、变动水床。1.9在铁路隧道内，为工作人员进行维修或检查时，能及时避让驶来的列车而需要在隧道两侧开辟避车洞。二、单项选择题（每空0.5分，共10分；每空只填一个答案）2.1地下停车场行车道的最小宽度单线应大于(②)，双线应大于（④）。①2.5m②3.5m③4.5m④5.5m⑤6.5m⑥7.5m2.2下图所示为地下空间开口部与外部关系的几种型式，请将正确的答案填入图下的括号中．①半地下式②侧开放型③全埋置密闭型④开天窗型③②④①2.3地铁车站的有效站台长度是由（①）和（③）决定的。①远期列车编组②屏蔽门的设置范围③司机的停车误差④设备用房2.4选择越岭隧道的位置主要以（③）和（⑤）两大因素来确定。①设置展线②长隧道直穿③确定高程④深路堑⑤选择垭口2.5在选择傍山隧道位置时，应根据（①）、（④）、（⑥）、（⑦）等综合考虑。并注意在埋深较浅的地段处洞身覆盖的厚度，隧道位置（③），①地形地质②垭口位置③宁里勿外④河流冲刷⑤隧道长短⑥洞外相关工程⑦运营条件⑧设置展线2.6地下结构体系是由（⑤）和（②）组成。其中前者是承受荷载的主体，而后者约束围岩变形。①岩体②支护结构③喷混凝土④锚杆⑤围岩2.7地下工程施工方法包括明挖法和暗挖法，其中（③）、（⑤）、（⑦）为明挖法。①顶进法②新奥法③盖挖法④TBM⑤沉管法⑥矿山法⑦基坑开挖法⑧盾构法三、多项选择题（每空2分，共10分；每题至少两个答案，少选得1分，多选或选错不得分）3.1在隧道支护结构中，喷射混凝土的作用效果有（①，③，⑤,⑥，⑦，⑧），锚杆的作用效果有（①，②，④，⑨）。①支撑围岩②加固围岩③卸载作用④提高层间摩阻力，形成组合梁⑤填平补强作用⑥覆盖围岩表面⑦阻止围岩松动⑧分配外力⑨悬吊作用⑩防水作用3.2用矿山法修建岩石隧道时，其基本作业有（②，⑥）。①照明②开挖③通风与除尘④出碴运输⑤防、排水⑥支护⑦供水、电、压缩空气3.3普通铁路曲线隧道的净空需要加宽的理由是（①，②，③）。①曲线上车辆两端向线路中心线外侧偏移②曲线上车辆中间部分向线路中心线内侧偏移③曲线上外轨超高使车辆内倾④曲线上车辆两端向线路中心线内侧偏移⑤曲线上车辆中间部分向线路中心线外侧偏移3.4地下工程施工监控量测中的必测项目包括（①，②，③，⑤，⑥）。①锚杆轴力②洞内、外观察③地表沉降④围岩内位移⑤拱顶下沉⑥净空收敛⑦钢支撑应力四、简答题（共50分）4.1什么是隧道净空？什么是建筑限界？它们是如何确定的？（7分）。铁路隧道衬砌内轮廓所包络的空间称为隧道净空。新建铁路隧道的净空是根据国家标准规定的铁路隧道建筑限界，并考虑远期隧道内轨道类型确定的。建筑限界是指隧道衬砌不得侵入的一种限界，确定的依据是根据机车和车辆限界在横断面外轮廓线上的最大尺寸需要，再考虑洞内通号、信号、照明等其他设备设置的尺寸要求，拟定出设备接近限界，进一步考虑施工和测量的误差，可能对隧道内线路产生的偏移，确定建筑限界。4.2在山岭隧道规划中，隧道洞口位置是如何选择的？（7分）。1、洞口位置应尽量设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方；2、洞口不宜设在排水困难的沟谷低洼处；3、在岩壁陡峭，稳定无落石或坍方时，可采用贴壁进洞方式；4、应尽量避免大挖方和大刷坡，破坏地层稳定状态；5、考虑洞口段衬砌结构受力，洞口应尽可能与地形等高线大体相垂直；6、隧道洞口设计标高应高于设计洪水位（包含波浪高）以上0.5m；7、隧道洞口应考虑生产活动的场所。总之，选定隧道洞口位置时，首先按地质条件控制边坡和仰坡安全和稳定，然后是尽量躲避不良地质区域，最后才考虑经济方面的问题。4.3简述隧道的治水原则，并说明为什么？（7分）。铁路隧道的治水原则是：“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”，达到防水可靠、经济合理的目的。防水是采用不透水或弱透水防水材料将地下水隔离在隧道衬砌以外。截水是采用地表排水沟来拦截地表水，将地表水有序地引离开隧道周围的地层，不使其进入隧道。排水是给地下水以出路的方法，让渗漏入隧道内的地下水和地表水，通过排水沟排离出隧道。堵水是堵住或改变地下水的水路，不准地下水进入隧道，一般采用向衬砌背后压浆(水泥浆及化学浆液)等。4.4浅埋暗挖法施工应贯彻哪些原则？（6分）原则：①管超前②严注浆③短开挖④强支护⑤快封闭⑥勤量侧。4.5地下结构有哪些设计方法？它们各有何特点？（7分）1.以参照过去隧道工程实践经验进行了工程类比为主的经验设计法；2.以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法；3.作用—反作用模型，即荷载—结构模型；特点：一般来说，按此模型设计的隧道支护结构偏于保守。4.连续介质模型；特点：符合当前的施工技术水平，在围岩—结构模型中可以考虑各种几何形状，围岩和支护材料的非线性特性，开挖面空间效应所形成的三维状态，以及地质中不连续面、施工过程等。数值方法，主要是有限单元法。4.6简述隧道运营阶段有哪些通风方式，并说明它们的特点？（6分）隧道运营阶段通风方式包括：自然通风和机械通风机械通风又分为：纵向通风、横纵通风和半横向式、混合式。纵向通风式通风又分为射流式和竖井式。混合式可以根据具体条件和特殊要求，由竖井与其他形式组合。横向式需要设置送风道和排风道，增加建设和运营费用。半横向式只设置送风道，因此，比横向式经济。自然通风适用于较短的隧道，车流量不大的情况下。4.7结合所学知识，举出三条以上地下工程的优点和三条以上地下工程的缺点？（5）优点:有效土地利用；有效的恶往来和输运方式、能源的节约、气候的控制等；缺点：获得眺望自然采光的机会有限；进入往来的限制，能源的限制等。4.8谈谈你对地下空间开发的构想？（5分）结合地下工程空间的未来，自由发挥。五、计算题（共15分，如在另页纸上计算，只写题号即可。注意已知条件和题目要求。）5.1一单线电化铁路隧道位于半径为1000m的曲线上，试计算隧道的外侧加宽值、内侧加宽值、总加宽值和中线偏移值。（远期运行速度按120km/h计算）（8分）解：R=1000m,v=120km/h.曲内d=R4050=4.05cm曲外dR4400=4.4cm对于电气化单线，可近似取超外d=2.8E；且R/0.76VE2超内d=2.8×0.76×120×120/1000=30.6cm。内侧加宽w1=曲内d+超内d=34.65cm外侧加宽w2=曲外d=4.4cm总加宽=w1+w2=39.05cm。偏移量=21×(w1-w2)=15.125cm.5.2在Ⅳ级围岩中用矿山法开挖某单线铁路隧道，无偏压现象。开挖跨度6.80m，开挖高度8.8m，开挖断面为曲墙拱形断面。试求出埋深为40.0m处的竖向围岩压力。若埋深增加到200m，其竖向围岩压力会是多少？说明什么问题？已知围岩容重20KN/m3，计算摩擦角600。（7分）解：首先判断隧道的深浅埋：由题可知：B=6.8m,H=8.8m,600，为Ⅳ级围岩（即S=4），是松散结构天然拱的半跨度为：b=)245tan(20HB=)(758.5)26045tan(8.828.6m坚固系数：732.160tantan0mf塌落拱高度：)(324.3732.1758.5mfbhmh分界深度：)(311.8~649.6324.3)5.2~2()5.2~2(mhhhq（1）当实际埋深为40.0m时：,0.40qhmh＞＝所以为深埋隧道。统计法∵H/B=1.291.7，且为深埋铁路∴可以采用《铁路隧道设计规范》统计法计算竖向围岩压力即ahq隧道为单线隧道，所以)(79.141.0为围岩级别的等级shSa本题中为Ⅳ级围岩mhSa209.479.141.079.141.0423/18.84209.4/20mKNmmKNhqa也可用普氏理论)(324.3732.1758.5mfbhmh23/48.66324.3/20mKNmmKNhqh（2）当实际埋深变为200m时：,200qhmh＞＝所以也为深埋隧道。统计法由前可知：23/18.84209.4/20mKNmmKNhqa也可用普氏理论：由前可知23/48.66324.3/20mKNmmKNhqh比较两种情况下的竖向围岩压力可知：深埋隧道的竖向压力决定于塌落拱高度，而非实际的埋深，说明隧道埋深到达深埋范围内以后，继续增加埋深对于竖向围岩压力无影响。