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、2、 越岭隧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
3、，隧道竣工后，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 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.
4、 解：E 9.5cm 15cm， d(W1 W2 ) / 2 12.5cm ，曲线加宽 W3W1 W2 40cm则：内侧加宽 W1 =32.5cm，外侧加宽 W2 =7.5cm 。由“隧限 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： E 0.76 V 20.76120210.9
5、4cm 15cmR1000内侧加宽值为：4050E4050cmW1R2.710002.710.9433.6外侧加宽值为：44004400cmW 2R10004.4总加宽值为： W3W1W233.64.438.0cm中线偏移值为： d(W1W2)/2(33.64.4) 214.6cm则分段里程：d总 与 d偏 断面： ZH点 DK27+948 993d总 / 2 与 d偏 / 2 断面： DK27+993出口 DK28+344 示意图如下：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、受力特点和适用条件？4、如
6、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 131. 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
7、埋还是浅埋？2. 级围岩中的一直墙型隧道，埋深 26m，围岩容重 22KN/m3，计算内摩擦角 320，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，围岩为级，净宽为12m，净高为10m，围岩天然容重320KN/m，试计算该隧道围岩压力。4.沙性土质隧道，埋深306m，高h=40m，围岩容重 20KN/m，内摩擦角 28 ，隧道宽8m，试确定围岩压力。35. 某隧道内空净宽 6.4m，净高 8m，级围岩。已知：围岩容重 20KN/m，围岩似摩擦角 530，摩擦角 300，试求埋深为 3m、 7m、15m处的围岩压力。36. 一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深 4
8、0m，围岩岩石容重 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，30，岩体抗埋深 50m，围岩容重 24KN/m， 36压强度 Rb=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：10.1(12 5)1.7q0.452410.458251.7153 Kpahqq1536.12m25H q(2
9、 2.5)hq(2 2.5） 6.12（12.24 15.3） m 8m属于浅埋隧道。2.级围岩中的一直墙型隧道，埋深3026m，围岩容重 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：10.1(65)1.1q0.4523 10.454221.143.56 Kpahqq43.562.0m22H q(2 2.5)hq(2 2.5） 2（4 5） m 26m属于深埋隧道。q0.4523 10.454221.143.56 Kpae 0.15q =6.5 Kpa3.某隧道埋深为30m，围岩为级，净宽为12m，净高为 10m，围岩天然容重320KN/m，试计算该隧道
10、围岩压力。解：10.1(125) 1.7q0.452510.4516201.7244.8Kpaq244.812.24mhq20H q(2 2.5)hq(2 2.5） 12.24（24.5 30.6） m属于深埋隧道。q0.4525 10.4516201.7244.8 Kpae（0.3 0.5） q （0.3 0.5） 244.8=73.44122.4 Kpa4.306m，高沙性土质隧道，埋深 h=40m，围岩容重 20KN/m，内摩擦角 28，隧道宽8m，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：Pv406028008 tan(45) =812KPat
11、an 282水平压力：e1812 tan2 ( 4528 0) =294KPa2e2(812208) tan2(452802) =351 KPa35. 某隧道内空净宽 6.4m ，净高 8m，级围岩。已知：围岩容重 20KN/m，围岩似摩擦角 530，摩擦角 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) 1.14q0.4524 10.458201.1482.08 KPaq82.08hq4.104m20H q (2 2.5)hq (2 2.5） 4.104（8.20
12、8 10.26） m埋深 3m时，属于浅埋。q= h =60KPa， e= ( q1H t ) tan2 ( 4500 ) =15.67KPa；22埋深 7m时，属于浅埋。tantan(tan 200tan01) tan 0 =3.5378tantantan0=0.1414tan 1 tan (tan 0tantan 0 tanq h(1 h tan ) =143.67 KPaBe1 h =19.8KPae2 H =42.42 KPa埋深 15m时，属于深埋。 q hq =82.1KPa ， e=(12.3 24.6)KPa36. 一直墙型隧道建于软弱破碎岩体中，埋深 40m，围岩岩石容重 2
13、3KN/m，内摩擦角 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。解：（ 1）泰沙基理论计算：确定自然平衡拱的半跨：a1BH ttan(450)38 tan(4500) 7.08m222确定自然平衡拱的宽度：b1a19.74mtan隧道的垂直压力为：p2 ab1223 39.741344.12 KPa水平侧压力为： e1( 2b1h) tan 2 ( 450) =82.2 KPa22（ 2）普氏理论计算：确定自然平衡拱的跨度：B1 Bt 2H t tan(45 0) 62 8 tan(450360)14.16m22平衡拱高度为： hb1
14、4.16 / 2f kb8.85m8 /10隧道的垂直压力为：qh 238.85203.55Kpa水平压力e1203.55 tan 2 (45036 0) =52.94 Kpa2e2(203.5523 8) tan 2 (45 036 0) =100.8 Kpa27. 一直墙形隧道建于软弱破碎岩体中，30，岩体抗埋深 50m，围岩容重 24KN/m， 36压强度 Rb=12Mpa，隧道宽6m，高 8m，试确定围岩压力。解：岩石坚固性系数f kb =12/10=1.2 ，a1BH t tan(450) 3 8 tan(4500 ) 7.08m222压力拱高 h 为 ha1=5.9m1.2隧道顶部
15、垂直压力qh =24 5.9=141.6 Kpae1141.6 tan 2 ( 450360) =36.76 Kpa2e2(141.6 242(453608) tan) =86.6 Kpa20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
16、，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、 3 为截面编号 ) 。4. 解：运用温氏假定解之。N7801450 KN / m2 ， 1k14509.67mmh0.6150 103max6M6 43.5725KN / m2, 2max7254.83mmh 20.62k150 10 3墙底中心下沉量 1 2 =9.67+4.83=14.5mm墙底转角24.8316.110 3 radh / 20.6/25. 解：求墙底中心水平位移：在轴力 N 作用下：墙底中心应力由温氏假定：中N287574KN / m
17、2h0.55741.64mm中k350103则：墙底中心水平位移 1.64 cos60 0 0.82mm墙底中心垂直位移 1.64 sin 600 1.42mm在弯矩 M作用下：墙底边缘应力边6M6 15360KN / m2h20.52由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移边3601.03mm边350 10 3k墙底截面转角边1.0310 34.12 10 3 radh / 20.5/ 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
18、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
19、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。图 a 图 b3. 已知一座深埋圆形隧道，开挖直径 10m，拱顶以上岩层覆盖厚度 495m，围岩容重 20KN/m3，弹性模量 E=104MPa，粘结力 C=1.5MPa，围岩内摩擦角 300，侧压力系数 =1，泊松比 =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 Pi =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，
20、知位移时态曲线方程为。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 6.32 ln(1 t ) 。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 3.5 4m为宜。2. 解：该段地层断面 I
21、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： H c 4955500m ，计算出 2H c 2 20 500 20MPa ；由 Rb2 cosC ，求得 Rb5.2MPa1sin2 H cRb ，洞周出现塑性区。11sin， RpR021 z2Rb1由，1sin1 Rb或 RpR0H c C cot(1 sin )C cot1 sin 2sin( 教材 5-4-13 式 ) ，得 R p 7.78m由 1， P0 z H c ， G E / 2(1 )r02r02Rbr01up1z2Gr1a2Gr2sin2 sinR21RpRp1 sinp1 sin或 u0P0 C cot1 PiR0（教材 5-4-16式）ER0R0得 u0 0.022m4. 解：将 t=0 ，代入 u 20 13 ln( t 1) ，得先期位移 u0 20mm 。求第 6 天施工实测相对位移：u u0 u*206484mm 144mm ( 稳定 )位移速度13
