隧道工程试验检测技术思考题及答案Word文档格式.docx
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包括超前支护与预加固围岩施工质量检测
开挖质量检测、初期支护施工质量检测、
防排水质量检测
施工监控量测
混凝土衬砌质量检测
通风、照明检测
(3)环境检测
施工环境检测
运行环境检测
六.试述加强隧道工程检测的作用与意义。
第二章思考与练习
一.隧道在穿越不良地质地段时,常用的辅助施工方法有哪些?
可分为
1对地层超前支护:
地表砂浆锚杆或地表注浆加固;
超前锚杆或超前小导管支护;
管棚钢架超前支护;
2对地层预加固:
超前小导管预注浆;
超前围岩深孔预注浆
二.超前锚杆或超前小钢管支护适用于哪些地质条件?
适用于浅埋松散破碎的地层
(首先用凿岩机或钻孔台车沿隧道外轮廓线向外钻孔,然后安设锚杆或用钻机将小钢管顶入)
三.管棚钢架超前预支护适用于哪些地质条件?
管棚钢架超前预支护适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段。
(定义:
管棚钢管沿隧道开挖轮廓线纵向设置,其长度为10~45m,
管棚钢架超前支护施工流程为:
制作管棚钢架一测设中线及水平基点
一检查已开挖断面尺寸及形状一安设管棚钢架一钻管棚钢管孔眼
一安设管棚钢管一开挖断面一喷射混凝土一安设初期支护钢架一锚喷。
)
四.注浆材料的主要性质有哪些?
定义:
注浆是指将注浆材料按一定配合比制成的浆液压入围岩或衬砌与围岩之间的
空隙中,经凝结、硬化后起到防水和加固作用的一种施工方法。
对注浆材料的要求:
1.浆液粘度低,渗透力强,流动性好,能进入细小裂隙和粉、细砂层。
这样浆液可达到预想范围,确保注浆效果。
2.可调节并准确控制浆液的凝固时间,以避免浆液流失,达到定时注浆之目的。
3,浆液凝固时体积不收缩,能牢固粘结砂石;
浆液结合率高,强度大。
4.浆液稳定性好,长期存放不变质,便于保存运输,货源充足,价格低廉。
5.浆液无毒,无臭,不污染环境,对人体无害,非易燃、易爆之物。
浆液材料的分类:
水泥浆液;
化学浆液。
主要性质:
1.粘度
粘度是表示浆液流动时,因分子间互相作用,产生的阻碍运动的内摩擦力。
其单位为帕
斯卡秒(Pa·
s)。
2.渗透能力
渗透能力即渗透性,指浆液注入岩层的难易程度
3.凝胶时间
凝胶时间是指参加反应的全部成分从混合时起,直到凝胶发生,浆液不再流动为止的一段时间。
4.渗透系数
渗透系数是指浆液固化后结石体透水性的高低,或表示结石体抗渗性的强弱。
5.抗压强度
五.如何测定注浆材料的粘度?
参照《合成胶乳粘度测定法》(GB2956—82)的规定
六.试述水泥细度的测定方法
《水泥细度检验方法(80pm筛筛析法)》(GB1345-91)规定了水泥细度的检验方法,概要介绍如下:
1.方法原理
采用80~an筛对水泥试样进行筛析试验,用筛网上所得的筛余物的质量占试样原始质量
的百分数来表示水泥样品的细度
2.仪器:
(1)试验筛
(2)负压筛析仪
(3)水筛和喷头
(4)天平’
3.样品处理
水泥样品应充分拌匀,通过0.9mm方孔筛,记录筛余物情况,要防止过筛时混进其他水泥。
4.操作程序
(1)负压筛法
(2)水筛法
5.试验结果
水泥试样筛余百分数按下式计算:
式中:
—水泥试样的筛余百分数(%);
—水泥筛余物的质量(g);
—水泥试样的质量(g)。
七.超前钢管施工质量应检查哪些内容?
超前钢管实测项目表2_5
长度(m)不小于设计
孔位(nm)±
50
钻孔深度(mm)±
孔径(mm)大于钢管直径+20
八.对注浆效果检查的方法通常有哪些?
1.分析法
分析注浆记录,查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求
从而以浆液注人量估算浆液扩散半径,分析是否与设计相符。
2.检查孔法
用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔,提取岩芯进行鉴定。
3.声波监测法
用声波探浏仪测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。
第三章思考与练习
一.简述隧道施工中超欠挖的危害性。
超挖过多,不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价,而且由于局部超挖会产生应力集中问题,影响围岩稳定性;
欠挖则直接影响到衬砌厚度,对工程质量和安全产生隐患
二.施工中测量超欠挖的方法有哪些?
1直接测量法
在二次衬砌立模后,以内模为参照物,从内模量至围岩壁的数据Z加上内净空Rl即为开挖断面数据。
2直角坐标法
用经纬仪测量被测开挖断面各变化点的水平角及竖直角,
并已知置镜点与被测断面的距离、置镜点仪器标高、被测断面开挖底板高程,以开挖底板高程点为坐标原点。
利用立体几何原理,计算出各测点距坐标原点的纵横坐标,按一定的比例画出断面图形,
并同设计断面比较得到开挖断面的超欠挖情况(图3-3)。
测量仪器:
经纬仪一台,水平仪一台,激光打点仪一台及钢尺、塔台
3三维近景摄影法
近景摄影法需要在隧道内设置摄影站,需要布设垂直于隧道轴线的摄影基线。
用摄影经纬仪分别在隧道轴线上、摄影基线的左、右、上、下获取立体像对。
在室内用立体测图仪进行定向和测绘,即可获得实际开挖轮廓线,再与设计开挖轮廓线的比较。
4激光断面仪法
下详
三.简述用断面仪测量开挖断面的原理
1原理:
激光断面仪法的测量原理为极坐标法。
如图3-4所示,以某物理方向为起算方向,按—定间距依次选择测量断面。
每个测量断面:
一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角,将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。
通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据,在计算软件的帮助下自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配,最后输出图形,并可输出各测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值。
2测量仪器
激光断面仪是把现代激光测距和计算机技术相结合开发出来的硬、软件一体化的隧道断
面测量仪器。
引进瑞士Amberg公司生产的断面仪(有Pro、Pro、Pro等型号),
国内测量仪器厂商:
成都经纬科技仪器有限公司开发的隧道多功能断面测量系统
北京光电技术研究所开发的BJSD系统
第四章思考与练习
另外题:
初期支护类型:
锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土与钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护,以及上述几种类型加设钢架而成的联合支护。
一.锚杆在围岩支护中主要有哪些作用?
定义:
锚杆是用机械方法或粘结方法将一定长度的杆体锚固在围岩预先钻好的锚杆孔内,
用于控制围岩变形及防止坍塌
作用:
1悬吊作用2组合梁作用3加固拱作用
二.喷射混凝土在围岩支护中主要有哪些作用?
喷射混凝土是用压缩空气将掺有速凝剂的混凝土拌和料,
通过混凝土喷射机高速喷射到岩面上形成混凝土层。
作用:
1支撑作用2填补作用3粘结作用4封闭作用
三.喷射混凝土有几种施工工艺?
主要区别是什么?
喷射混凝土的喷射工艺有三种:
1干喷(图4-1);
混凝土混合料——干搅拌——在喷射机中混合速凝剂和压缩空气——在喷头处加水混合——喷射
2湿喷(图4-2):
混凝土混合料加水——湿搅拌——在喷射机中混合压缩空气——在喷头处速凝剂混合——喷射
3潮喷:
潮喷工艺与干喷工艺相近,在干喷的拌和料中适量加水即为潮喷。
四.锚喷支护有哪些特点?
锚喷支护具有主动加固围岩、充分利用围岩自承能力、可及时灵活施工和比较经济等特点
五.锚杆安装尺寸检查内容有哪些?
怎样检查?
1.锚杆位置
间距、排距;
孔位偏差小于15mm
2.锚杆方向
垂直于围岩或岩层结构面,目测
3钻孔深度
允许偏差50mm,用带有刻度的塑料管量
4孔径和孔形
孔径大于锚杆直径15mm。
尺量
六.简述锚杆拉拔力的测试方法。
1拉拔设备
中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表。
2测试方法
(1)在指定部位钻锚杆孔。
孔深在正常深度的基础上稍作调整,
以便锚杆外露长度大些,保证千斤顶的安装;
(2)安装待测锚杆,用砂浆将锚杆口部抹平,以便支放承压垫板;
(3)根据锚杆的种类和试验目的确定拉拔时间。
(4)在锚杆尾部加上垫板,套上中空千斤顶,将锚杆外端与千斤
顶内缸固定在一起,并装设位移量测设备与仪器(图4-3)。
(5)通过手动油压泵加压,从油压表读取油压,根据活塞面积换算
锚杆承受的拉拔力。
视需要从千分表读取锚杆尾部的位移,
绘制锚杆拉力一位移曲线,供分析研究。
3注意事项
(1)安装拉拔设备时避免偏心受拉:
(2)加载应匀速,一般以10kN/mirI的速率增加;
(3)如无特殊需要,可不做破坏性试验;
(4)千斤顶应固定牢靠,并有必要的安全保护措施。
七.简述砂浆锚杆砂浆注满度的检测原理。
Thumer方法的基本原理是:
在锚杆杆体外端发射一个超声波脉冲,它沿杆体钢筋以管道
波形式传播,到达钢筋底端后反射,在杆体外端可接收此反射波。
如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹,砂浆又与周围岩体粘结,则超声波在传播过程中,不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散,能量损失很大,在杆体外端测得的反射波振幅很小,甚至测不到;
如果无砂浆握裹,仅是—根空杆,则超声波仅在钢筋中传播,能量损失不大,接收到的反射波振幅则较大;
如果握裹砂浆不密实,中间有空洞或缺失,则得到的反射波振幅的大小介于前二者之间。
由此,可以根据据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。
要事先标定锚杆密实度与锚杆上测定反射波振幅值之间的关系
八.简述端锚式锚杆无损检测的原理与方法。
除了采用锚杆拉拔机进行破坏性拉拔外,还可利用扭力扳手进行无损伤拉拔试验。
一、检测原理
对于带有螺栓和托板的端锚式锚杆来说,托板和螺母安装后,可通过拧紧压在托板上的螺母使锚杆杆体受拉,拉力的大小与螺母的拧紧程度有关j拧紧程度又与加在螺母上的力矩有关。
利用锚杆拉力与所加力矩之间的关系:
可通过给待检测锚杆螺母施加力矩,来闻接确定锚杆的锚固质量。
由于作用在螺母上的力矩除取决于锚杆拉力外,还与螺母和托板之间的摩擦力有关,因此,必须事先在实验室进行试验,建立力矩—锚固力关系,然后据此关系检测锚杆的锚固质量以及锚杆上的预应力。
扭力扳手的位置可读出力臂杆转角的大小。
通过实验室标定,可建立起力臂转角和反力矩
的关系,并据此关系标示刻度盘,便可从刻度盘上直接读出反力矩M。
九.检验喷射混凝土质量的主要指标有哪些?
1喷射混凝土的强度
抗压强度,由此推知混凝土的其他强度(抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度)
2喷射混凝土的厚度
指混凝土喷层表面至隧道围岩接触界面间的距离
3喷射混凝土粉尘回弹率
喷射混凝土施工过程中,部分混凝土由隧道岩壁跌落到底板的现象叫做喷射混凝土的回弹。
回弹下来的混凝土数量与喷射混凝土总数量之比,就是喷射混凝土的回弹率。
十.简述工程上常用的喷射混凝土强度检测方法。
1喷大板切割法
在施工的同时,将混凝土喷射在一定尺寸的模型内,在混凝土达到一定强度后,
加工成lO0×
lO0×
lO0的立方体试块,在标准条件下养护至28d进行试验
2凿方切割法
在具有一定强度的喷射混凝土支护上,用凿岩机打密排钻孔,取出混凝土块,
十一.简述喷射混凝土厚度的检测方法。
1检测方法
喷层厚度可用凿孔或激光断面仪、光带摄影等方法检查。
凿孔检查时,在混凝土喷后8h以内,用短钎将孔凿出
2检查断面数量。
每10延米至少检查一个断面,再从拱顶中线起每隔2m凿孔检查一个点。
3.合格条件
喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度,
平均厚度不得小于设计厚度,
最小厚度不应小于设计厚度的l/2。
在软弱破碎围岩地段,喷层厚度不应小于设计规定的最小厚度。
钢筋网喷射混凝土的厚度不应小于6cm。
十二.怎样测试喷射混凝土与围岩的粘结强度?
(1)成型试验法
在模型内放置面积为lO0×
50且表面粗糙度近似于实际情况的岩块,用喷射混
凝土掩埋。
在混凝土达到一定强度后,加工成lO0×
100的立方体试块,在标准条件
下养护至28d,用劈裂法进行试验。
(2)直接拉拔法
在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆,用喷射混凝土将加力板埋人,
经28d养护,进行拉拔试验。
喷射混凝土与岩石的粘结力的强度标准一
Ⅳ类及以上围岩不低于0.8MPa,Ⅲ类围岩不低于0.5MPa。
十三.怎样进行喷射混凝土施工质量的评判?
1.匀质性
.喷射混凝土强度的匀质性,可用现场28d龄期同批n组试块抗压强度的标准差S。
和变异系数K表示。
用其标准差和变异系数区分优、良、及格、差
2.抗压强度
同批试件组数n≥10时,试件抗压强度平均值不低于设计值;
任一组试件抗压强度不低
于0.85设计值。
同批试件组数n<
10时,试件抗压强度平均值不低于1.05设计值;
任一组试件抗压强度
不低于0.9设计值。
十四.钢支撑的形式有哪些?
1.钢格栅
钢格栅是由钢筋焊接而成,在断面上有矩形和三角形之分。
主筋弯曲成与隧道开挖断面相同的形状与尺寸,次筋(构造筋)作波形弯折焊接在主筋上。
初期可作为普通钢架支撑及时支护围岩,后期可与模注或喷射混凝土形成钢筋混凝土,
钢材利用得比较充分。
2.型钢支撑
用于加工钢支撑的型钢有H型钢、工字型钢和U型钢,每副型钢支撑分成3—5节加工、安装。
中间用法兰,螺栓加接定位,之后焊接;
U型钢支撑则由于u型钢的特殊凹槽,需加工专用的卡具,将上下两U型钢节嵌套在一起,形成整副钢支撑。
3.钢管支撑
钢管直径在lOem左右,现场常采用灌砂冷弯法加工。
施工中分节拼装对焊,在架底和拱顶留有注浆孔和排气孔,安装就位后,用注浆泵从架底注浆孔向管内灌注砂浆,直到拱顶排气孔出浆为止。
钢管支撑的特点是钢管的力学特性对称,后期灌浆使钢支撑的承载能力显著增加。
十五.简述钢支撑施工质量的检测内容。
1.加工质量检测
(1)加工尺寸
(2)强度和刚度
(3)焊接质量
2.安装质量检测
(1)安装尺寸
(2)倾斜度
(3)连接与固定的可靠性。
十六.简述地质雷达探测衬砌背部空洞的原理。
地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁技术。
地质雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。
电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。
因此,可根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,可推断介质的结构。
实测时将雷达的发射和接收天线密贴于喷层表面,雷达波通过天线进入混凝土衬砌中,遇
到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射,接收天线接收到反射波,测出反射波的入射、反射双向走时,就可计算出反射波走过的路程长度,从而求出天线距反射面的距离D,
雷达波之所以会在物体界面产生反射,是因为界面两侧物质介电常数不同。
雷达天线可沿所测测线连续滑动,所测的每个测点的时间曲线可以汇成时间剖面图像。
各测点接收到的同一反射面的反射波汇面一定图像,就能直观地反映出各种不同的反射面。
利用专门的软件对所测的图像进行分析,可以判别出衬砌背部空洞
其他
1喷射混凝土的定义:
喷射混凝土是指将水泥、砂、石子j外加荆和水按一定的配合比和水灰比拌和而成的混合
物,以风压为动力快速喷至岩体表面而形成的人造石材。
2.影响喷射混凝土强度的因素
(1)原材料因素
喷射混凝土原材料主要包括:
水泥、砂、石子、速凝剂等。
提供能满足质量要求的原材料是保证喷射混凝土强度的前提。
对水泥强度、安定性、凝结时间进行抽样检查
喷射混凝土用水必须是无杂质的洁净水,污水、pH值小于4的酸性水均不得使用。
速凝剂在使用前应做速凝剂与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验。
所采用的速凝剂应保证初凝时间不大于5min,终凝时间不大于lOmin。
(2)施工作业因素
应按设计的配合比,准确称量进行搅拌。
喷射混凝土前,必须冲洗岩面;
喷射中,要控制好水灰比和喷射距离;
喷射后,注意洒水养护。
第五章思考与练习
1.简述隧道防排水的必要性。
答:
隧道防排水的必要性:
①延长隧道及隧道内各种设施(机电设备、动力及通讯线路)的使用寿命;
②保证行车安全。
2.简述隧道防排水结构主要类型及其组成。
按以排为主还是以堵为主的防排水技术可分为三类:
①水密型防水(也称全包防水);
②泄水型或引流自排型(也称半包式防水);
③防排结合的控制型排水。
按不同的衬砌类型所对应的技术分类可以分成四类:
①复合式衬砌排水结构;
②单层式衬砌排水结构;
③连拱隧道中隔墙排水结构;
④明洞防排水结构。
这些排水结构都由防水结构和排水结构组成。
3.简述高分子防水卷材的常见种类及性能特点。
高分子防水卷材的常见种类有:
三元乙丙防水卷材、聚氯乙稀防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚乙烯防水卷材、聚乙烯-醋酸乙烯防水卷材、聚乙烯-醋酸乙烯-沥青共聚物防水卷材、高密度聚乙烯防水卷材、低密度聚乙烯防水卷材等。
与石油沥青油毡相比,高分子防水卷材具有使用寿命长、技术性能好、施工方便、质量轻和污染性低等优点。
4.高分子防水卷材试验的项目有那些?
简述其基本过程。
高分子防水卷材试验的项目有:
拉伸强度和断裂伸长率、不透水性、低温弯折性、热处理尺寸变化率等。
其基本试验过程:
①拉伸强度和断裂伸长率:
在不同的部位按不同的方向切割试样→试样编号→测量厚度→拉伸试验→测读断裂荷载和断裂时长度→计算拉伸强度和断裂伸长率→根据检测标准评定。
②不透水性:
裁剪试样→上机(注意迎水面)→加压至规定压力→恒压至规定时间→观察试验现象→根据检测标准评定。
③低温弯折性:
裁剪试样→测厚→按厚度调节弯折仪上、下表面的间隙→将试样和弯折仪放入低温箱中(低温箱已冷至规定温度)→恒温至规定时间→弯折试样→观察试验现象→根据检测标准评定。
④热处理尺寸变化率:
裁剪试样→按不同方向划好标线→测量标线长度→置于规定温度下的鼓风恒温箱中→恒温至规定时间→冷却→测量标线试验后长度→计算→根据检测标准评定。
5.某高分子防水卷材的拉伸性能试验,其哑铃形试样标距段的宽度B为6.0mm,厚度d为2.0mm,试样标距线间初始有效长度L0为35mm,试样断裂时的荷载P为144N,试样断裂瞬间标距线间的长度L1为140mm。
试计算试样的拉伸强度和断裂伸长率。
解:
试样的拉伸强度:
;
试样的断裂伸长率:
。
6.某高分子防水卷材的热老化处理试验,5块试样平均拉伸强度为10.8MPa,未经处理的5块试样平均拉伸强度为12.0MPa,计算试样热老化处理后拉伸强度相对变化率(%)。
试样热老化处理后拉伸强度相对变化率:
7.简述隧道用土工布的性能要求。
隧道用土工布的性能要求:
过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护。
8.简述用测厚仪进行土工布厚度检测的要点。
测厚仪测量土工布厚度的要点:
根据标准要求在不同部位裁剪试样→根据要求选择厚度计(或调节砝码质量)→测量并稳压30s后读数→重复测试10块试样→计算(平均值、标准差、变异系数)→评定检测结果。
9.简述土工布抗拉强度、撕裂强度的确定方法。
土工布的抗拉强度:
(N/m或kN/m),通常试样的宽度有50mm和200mm两种。
土工布的撕裂强度:
将按标准要求裁剪下的带割口试样按标准要求夹持在试验机上,取拉伸中试验机的最大值作为撕裂强度。
10.隧道用土工织物的水力学特性试验包括哪些内容?
隧道用土工织物的水力学特性试验包括:
孔隙率、等效孔径、垂直渗透系数和水平渗透系数。
11.简述隧道工程防水混凝土的基本要求。
隧道工程防水混凝土的基本要求:
①混凝土抗渗等级≥S8;
②处于侵蚀性地下水环境中的衬砌,其混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8;
③当受冻融作用时,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥;
④混凝土中水泥用量≥320kg/m3,水泥强度等级不低于32.5级,水灰比不大于0.50,当掺入活性细粉时,水泥用量≥280kg/m3;
⑤防水混凝土结构应满足:
a)裂缝宽度不应大于0.2mm,且不贯通。
b)迎水面主钢筋保护层厚度不应小于50mm。
c)衬砌厚度不应小于30cm;
⑥试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa;
⑦应对衬砌的各种缝隙采取有效的防水措施,以使衬砌获得整体防水效果。
12.简述防水混凝土抗渗试验标号的确定方法。
防水混凝土抗渗试验标号的确定:
将共同制作并养护至规定时间的6个试件在抗渗仪上进行抗渗试验,以6个试件中4个未发现有渗水现象的最大压力表示,按S=10H-1来确定【H为第三个试件顶面开始有渗水时的水压力(MPa)】。
13.简述排水系统施工质量检查的主要内容。
排水系统施工质量检查的主要内容:
①设置在软弱围岩段的盲沟、有管渗沟,周侧的砂砾反滤层,相邻层粒径比及粒径大小、滤层厚度;
②墙背泄水孔是否伸入盲沟内,泄水孔进口处超挖部分回填质量;
③排水管接头是否密闭、牢固;
④保温水沟的保温层的防潮处理是否符合要求,深埋渗水沟的回填材料和施工是否符合要求,排水沟设置位置;
⑤隧道中砌体排水沟的施工质量,水沟及检查井的盖板是否平稳、翘曲。
14.简述防水板铺设的基面要求及检查方法。
防水板铺设的基面要求及检查方法:
①喷射混凝土基面要平整,检查时要控制a)边墙:
D/L≤1/6,b)拱顶:
D/L≤1/8;
②基面不得有钢筋、凸出的构件等尖锐突出物,用目测法,若发现尖锐突出物要进行切割,并用砂浆抹平;
③隧道断面变化或转