《隧道工程》作业完整版.docx

1、隧道工程作业完整版绪论思考题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

2、道与河谷隧道有何区别？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，

3、测得 DK23+15 DK23+20 DK23+25各起拱线处内外侧宽值如表 1所示，试按隧限一2A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：E = 9.5cm : 15

4、cm，d _W2)/2 =12.5cm，曲线加宽 W3 W2 =40cm则：内侧加宽 W)=32.5cm，外侧加宽 W2=7.5cm。由“隧限一2A”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：2 2V2 1202E =0.76 0.76 10.94cm :：: 15cmR 1000内侧加宽值为：4

5、050 4050W 2.7E 2.7 10.94 -33.6cmR 1000外侧加宽值为：4400 4400 ,W2 4.4cmR 1000总加宽值为： W3 =Wr W? =33.6 :，4.4 = 38.0cm中线偏移值为：d 二 _W2)/2 =(33.6 _4.4)2 =14.6cm则分段里程：d总与d偏断面：ZH点DK27+944+ 993d总 /2 与 d偏 /2 断面：DK27+993出口 DK28+344示意图如下:隧道断面变化平面示竟凰第四章习题: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，适用于什么地质条件？3、 什么是明洞？试述明洞的结构类型、受力

6、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1. . 31.某公路隧道进口 30米处围岩是IV级，容重25kN/m，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

7、是浅埋？2.川级围岩中的一直墙型隧道，埋深 26m,围岩容重丫= 22KN/m3，计算内摩擦角 32,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V级，净宽为 12m,净高为10m,围岩天然容重 20KN/ni,试计算该隧道围岩压力。4.沙性土质隧道，埋深 h=40m,围岩容重丫 = 20KN/m ,内摩擦角$ = 28：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, W级围岩。已知：围岩容重 丫= 20KN/R1 ,围岩似摩擦角$ = 53,摩擦角0 = 30,试求埋深为3m 7m 15m处的围岩压力。. . 36.一直墙型隧道建于

8、软弱破碎岩体中，埋深 40m,围岩岩石容重 丫 = 23KN/m ,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围岩容重丫 = 24KN/m , $ = 36 ,岩体抗压强度Q=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：用=1 0.1(12 - 5) =1.7q =0.45 24七宀4用=0.45 8 25 1.

9、7 =153Kpa= (22.5)hq=(2 2.5 6.12 (12.24 15.3) m8m属于浅埋隧道。. . . . 3 02.川级围岩中的一直墙型隧道，埋深 26m,围岩容重y= 22KN/m，计算内摩擦角 $= 32 ,隧道宽6m高8m试确定隧道围岩压力。解： =1 0.1(6 一5) =1.1q = 0.45 23川=0.45 4 22 1.1 =43.56KpaH q = (2 2.5)hq = (2 2.5) 2(4 5) m 26m属于深埋隧道。q = 0.45 2 - 0.45 4 22 1.1 = 43.56 Kpae = 0.15q =6.5 Kpa3.某隧道埋深为3

10、0m,围岩为V级，净宽为 12m,净高为10m,围岩天然容重 20KN/ni，试 计算该隧道围岩压力。解： =1 0.1(12 -5) = 1.75 1 斗= 0.45 2 f 爼：=0.45 16 20 1.7 =244.8KpaHq =(2 2.5)hq =(2 2.5) 12.24 (24.5 30.6) m属于深埋隧道。q=0.45 25用=0.45 16 20 1.7 =244.8 Kpae (0.3 0.5) q (0.3 0.5) 244.8=73.44122.4 Kpa4.沙性土质隧道，埋深 h=40m,围岩容重丫 = 20KN/R1 ,内摩擦角$ = 28,隧道宽6m,高8m

11、,试确定围岩压力。解：此时令侧压力系数 =1,上覆土体产生围岩压力，则隧道顶部垂直压力：e2(812 -20 8廿屛(45-竺)=351 KPa25.某隧道内空净宽6.4m，净高8m,W级围岩。已知：围岩容重 丫= 20KN/ni，围岩似摩擦角$ = 530，摩擦角0 = 300，试求埋深为3m 7m 15m处的围岩压力。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）：=1 0.1(6.4 -5) =1.144 1 A.q =0.45 2 ：，用=0.45 8 20 1.14 =82.08 KPaHq =(22.5)hq =(22.5) 4.104 (

12、8.208 10.26) m 1 . 2 0 $埋深 3m时，属于浅埋。q= h=60KPa, e= (q H t )tan (45 0) =15.67KPa;2 2埋深7剧，属于浅埋。怡喻, （； ：暮：咛378 tan P -tan$0 。口佔tan ： 1 tan : (tan 0 - tan tan 0 tan - 1-h tan ) =143.67 KPaBe2 = H =42.42 KPa埋深 15m时，属于深埋。 q mhq=82.1KPa , e=(12.3 24.6)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 丫 = 23KN/m，内摩擦角 $=36

13、0,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：B 0 0 0a! Ht tan(45 )=3 8tan(45 -) = 7.08m2 2 2确定自然平衡拱的宽度： bi二一也 =9.74mta n隧道的垂直压力为： p =2方 =2x23x3x9.74 =1344.12 KPa12 0 甲水平侧压力为： e (2b1 h)ta n2(45 ) =82.2 KPa22(2 )普氏理论计算：确定自然平衡拱的跨度：平衡拱高度为：b 14.16/2h 8.85mfkb 8/10水平压力隧道的垂直压力为：q =

14、 h = 23 8.85 = 203.55 Kpa丄 2 0 36e2 =(203.55 23 8)tan (45 ) =100.8 Kpa27.一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中， 埋深50m围岩容重丫 = 24KN/R1 , $ = 36 ,岩体抗压强度R,=12Mpa隧道宽6m,高8m,试确定围岩压力。解：岩石坚固性系数 fkb=12/10=1.2 ,B丄 0 丄 0 %a1 H t tan(45 )=3 8tan(45 -)=7.08m2 2 2ai压力拱咼h为h =5.9m1.2隧道顶部垂直压力 q二 h =24 X 5.9=141.6 Kpaei= 141.6 ta n2(450型)=

15、36.76 Kpa2= (141.6 24 8)tan2(45 - 茅)=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

16、、3为截面编号4.解：运用温氏假定解之。h 0.6450即卅，1匚max oh14503 二 9.67mm k 150 103crmax6M 6 牛 7255宀0.627253 = 4.83mmk 150 103墙底中心下沉量 、：=r丄我2 =9.67+4.83=14.5mm墙底转角申=- = 4.83 =i6 1x10radh/2 0.6/25.解：求墙底中心水平位移：在轴力N作用下:由温氏假定：、中 574 1.64mmk 350 103则：墙底中心水平位移= 1.64 cos60 = 0.82mm墙底中心垂直位移=1.64 sin 600 = 1.42mm在弯矩M作用下：十 360由温

17、氏假定：边缘垂直于墙底面的位移 边 - =1.0 3mm边 k 350 汉103墙底截面转角 03 10 4.12 10radh/2 0.5/2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

18、后立即修筑内层模筑混凝 土衬砌。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一一时间关系曲线，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。mn/ 3.已知一座深埋圆形隧道，开挖直径 10m拱顶以上岩层

19、覆盖厚度 495m围岩容重丫 =20KN/m3,弹性模量E=ldMPa粘结力C=1.5MPa围岩内摩擦角0 = 30 ,侧压力系数 入=1 , 泊松比卩=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P=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“ =20+131n(i +1)。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 u =12 6.321 n(1t

20、)。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： He =495 5 =500m，计算出 2 He = 2 20 500 =20MPa ；2 eos 半由kC，求得 Rw2MPa

21、-2 He Rb , 洞周出现塑性区。得 u0 = 0.022m4.解：将 t=0，代入 u =20 13ln（t 1），得先期位移 u0 = 20mm。1求第6天施工实测相对位移：u = U0 u* = 20 64 =84mm : 144mm （稳定）、 13 13 132位移速度u ,第6天时u 1.86（mm/d） 1.0mm /d （不稳定）1 +t 1 +t 1+6_133位移加速度u 2 : 0 （稳定）（1+t）2结论：隧道不稳定。5.解：G Q O1位移速度u二一，令u 0.2，解得t=30.6天 31天（要31天后才能稳定）1+t2位移加速度u 6j32 : 0 （稳定）（1+t）23隧道稳定，不需要采取加强措施。