西南交通大学2021年《隧道工程》期末复习知识点汇总

1.隧道工程类型：按照用途划分：交通、水工、市政、矿山隧道；按修建位置分：山岭隧道
、城市隧道、水下隧道；按修建环境分：土质、岩质、悬浮隧道；按施工方法划分
钻爆法、明挖法、机械法、沉埋法；按照断面形式划分：圆形、矩形、马蹄形2．隧道工程的功能：(1)克服高程障碍(2)克服平面障碍(3)避开不良地质(4)避开其它建筑、工程等障碍(5) 规避不良气象
隧道工程的优点：(1) 缩短线路、降低能耗(2) 节约土地(3) 保护环境(4) 提高交通服务水平
缺点：(1) 工程造价高(2) 施工难度大(3) 施工风险高(4) 维修困难
3.隧道工程勘测（1）地形资料（2）水文地质资料（3）用地及环境资料（4）气候气象资料（5）文化、风俗资料（6）灾害资料（7）类似工程资料8）国防要求
4.隧道工程位置选择的重要性a.关系工程造价b.关系施工难易c.关系施工安全d.关系施工工期e.关系运营成本与安全
从地形角度选择隧道位置（傍山隧道位置选择的原则）a 保证最小覆盖层厚b 尽量内靠
c 注意周围既有建筑对隧道稳定的影响
d 尽可能“裁弯取直”
从地质角度选择隧道位置(典型地质条件下隧道位置选择)：单斜、褶皱、断层。

常见的不良地质：滑坡、崩塌、松散堆积、泥石流、岩溶及含盐、含煤地层、地下水发育等。

5隧道洞口位置选择（早进洞，晚出洞；尽可能避开不良地质；尽可能垂直等高线进洞，避免地形偏压）（1）洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。

（2）洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路（3）洞口应尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使洞门结构物不致受到偏压力作用。

（4）当隧道附近有河流、湖泊、溪水等水源时，洞口标高应在洪水位安全线以上，以防洪水倒灌到隧道中去（5）为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高，不使山体开挖太甚，也不使新开出的暴露面太大。

(6)若进洞处岩
壁陡立，基岩裸露，则最好不刷动原生坡面，不挖开山体.（7）考虑施工场地。

（8）考虑环境保护。

6.隧道线路设计（1）平面设计a.在地形地质条件可能的情况下，应尽可能采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线。

b.隧道应尽量避免设反向曲线或复曲线，以利于运营施工
c.当洞外明线出现曲线时，最好要使曲线的缓直点(或直缓点)距洞口一定距离(如公路隧道应保证停车视距)。

d.公路隧道不设超高的最小曲线半径（2）纵断面设计：坡道形式；坡度大小；坡段长度；坡段间的衔接；隧道内列车最小行车速度7．a主体建筑结构：为了保证隧道稳定和行车安全而修建的基本建筑结构,主要包括洞身衬砌和洞门结构
b附属建筑结构：为了进一步提高隧道的耐久性、安全性和舒适性而修建的辅助设施，包括安全避让设施、交通设施、通讯设施、通风照明设施、防排水设施、防灾救灾设施，等等
c建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围
d净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道建筑限界”确定的e轮廓线：围岩或支护衬砌结构表面所形成的轮廓。

包括开挖轮廓线、初期支护内轮廓线、衬砌内轮廓线（净空）。

8.铁路隧道建筑界限（内-外）：机车车辆限界-超限货物车辆接近限界-隧道建筑限界-隧道衬砌内轮廓
9（1）隧道衬砌断面设计基本步骤：建筑限界-内轮廓线-二次衬砌厚度初期支护内轮廓线-初期支护厚度围岩内轮廓线-预留变形量开挖轮廓线
(2)衬砌的作用：承受围岩压力、地下水压力；保证围岩稳定、行车安全；降低风阻力；提高照明质量；改善驾驶员行车心理
(3)衬砌类型：
A整体式衬砌（直墙式和曲墙式）：早期隧道多采用单层整体式衬砌；工艺流程：开挖—必要的临时刚性支撑—立模—浇筑—拆模—养生
B复合式衬砌：目前隧道多采用复合式衬砌；工艺流程：开挖—锚喷支护—防水层—二次衬砌
C装配式衬砌（管片衬砌）：盾构法施工的隧道一般采用管片装配式衬砌；工艺流程：盾构机开挖—管片装配—注浆锚固
D喷锚支护：地质条件很好、围岩稳定性很好的岩质山岭隧道，可不做衬砌或仅采用锚喷支护；工艺流程：开挖—锚喷支护
E连拱衬砌：就是将两隧道之间的岩体用混凝土取代，或者说是将隧道相连的边墙连接成为一个整体，形成双洞拱墙相连的一种结构形式。

一般只适用于长度不超过500m的短隧道。

10.隧道洞门结构的作用：减少洞口土石方开挖量；稳定边坡；引离地表流水；装饰洞口；减光作用（加长明洞、棚洞、遮阳棚）
常见洞门类型：
①环框式洞门（无洞门结构）：适用于Ⅵ类或Ⅰ级围岩，地形陡峻而又无排水要求；结构特点：不承载，加固洞口；减少雨后洞口滴水；简单装饰
②端墙式洞门：适于地形开阔，岩质基本稳定的Ⅰ～Ⅲ级围岩；结构特点：能有效抵抗山体纵向推力。

③翼墙式洞门：适用于山体纵向推力较大,洞口地质较差的Ⅳ级及以上的围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。

④柱式洞门：适用于地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑，而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时；结构特点：在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，增加了端墙的稳定性，结构雄伟。

⑤削竹式洞门：适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形相对比较对称和不太陡峻。

特点：a 洞口边仰坡开挖量少；b减少对植被的破坏和有利于保护环境；c适用各种围岩类别
⑥台阶式洞门：当洞口处于傍山侧坡地区，洞口一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外漏坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式。

⑦斜交洞门：当线路方向与地形等高线斜交时，也可将洞门做成与地形等高线一致，使洞门左右仍可以保持大致对称。

11 .A水对隧道工程的影响：
（1）水对围岩和支护衬砌的影响：水会增大围岩容重，产生水压力，产生膨胀
力（膨胀性围岩），产生冻胀力（寒区隧道），还会软化围岩，加速围岩风化，冲蚀衬背围岩，侵蚀支护结构，这样会使荷载增大，降低承载力。

（2）对隧道施工的不利影响：引发施工灾害，如涌水，突泥，塌方等；会降低施工效率，洞内排水，增加工作量，洞内积水，降低作业效率，积水或潮湿，降低设备效率；还会威胁人员的健康。

（3）水对隧道运营的危害：恶化运营环境，如降低设备效率，缩短寿命，引起渗漏水，侵蚀衬砌结构，威胁运营及司乘人员健康；还会威胁运营安全，如水雾造成能见度降低，渗漏水导致路面湿滑，引起电力系统漏电或火灾。

B.隧道防排水工程的特点和难点
（1）隧道工程整体处于地下水环境中，防水难度大
（2）隧道施工环境恶劣，难以做到精细化施工
（3）隧道隐蔽工程多，检测和维修都非常困难
（4）防排水系统设计存在缺陷
C．隧道常用防排水工程措施:(1)地表截、排水沟(2)洞内外围岩注浆堵水(3)初期支护半圆排水管（Ω形排水管）排水（4）环向排水盲管排水（5）拱脚纵向排水管排水（6）横向排水管导水（7）边沟或中央排水管排水（8）土工布+防水板防水（9）防水混凝土衬砌堵水（10）衬砌施工缝止水条（带）堵水
D.隧道防排水失效的主要原因;（1）隧道防排水体系设计不合理（2）隧道防排水体系施工质量不高
E.常见隧道防排水失效现象:（1）洞外截排水工程不当（2）防水层虚焊或焊穿（3）防水层在施工中破损（4）防水层在运营过程中自然破损（5）止水条（包括腻子型）的失效现象（6）普通背贴式止水带的失效现象（7）中埋式止水带的失效现象（8）洞内排水工程失效
12. 隧道工程防排水原则。

《隧规》规定：隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。

隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。

具体而言：防水——设不透水层防止穿透，如防水板、防水混凝土;排水——排走进入隧道区域内的水，如各种排水管;截水——防止水进入隧道区域，如截水沟;
堵水——堵塞渗水通道，如注浆、止水条等
13 A 隧道围岩：隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩（土）体隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩(土)体
B围岩的三位一体特性:围岩是修建隧道的介质，是构成隧道的基本材料;围岩是产生围岩压力的原因，是隧道结构的荷载来源；围岩同时还是承载结构，可以分担一部分围岩压力。

C围岩对隧道设计施工的影响:隧道开挖难易程度; 隧道开挖后的稳定程度；隧道支护结构承受荷载的大小
D影响围岩稳定性的因素：a自然因素（地质条件）：岩体结构特征；结构面性质和空间组合特征；岩石的力学性质；初始地应力场地下水；b人为因素（设计施工因素）：隧道形状和尺寸；隧道埋深；支护类型和时间；施工方法
14.隧道结构分析的两种模型的比较：
荷载-结构模型即结构力学模型（松弛荷载理论）：（1）以支护结构作为承载主体和计算分析对象；（2）围岩对支护结构的作用体现为两点：①围岩压力；②围岩弹性抗力。

围岩自身承载力间接考虑；（3）采用结构力学方法计算。

适用于：过分松弛、坍塌围岩.
地层-结构模型即岩体力学模型（岩承理论）：（1）支护结构与围岩视为一体，同为承载结构和计算分析对象，且以围岩作为承载主体；（2）支护结构约束围岩的变形；（3）采用岩体力学方法和数值计算；（4）围岩体现为形变压力。

适用于：围岩具有自稳和承载能力。

15隧道结构分析评价主要方法: 1)结构力学法2)岩石力学法3)监测评估法
16荷载—结构法（结构力学法）中：
A荷载结构法的基本原理:将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载的主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承，与其对应的计算模型称为荷载—结构模型
B隧道衬砌结构的受力变形特征: 围岩对衬砌变形起双重作用：围岩产生主动压力使衬砌变形，又产生被动压力阻止衬砌变形。

这种效应的前提条件是围岩与衬砌必须全面地紧密地接触。

C几种主要的荷载—结构模型:主动荷载模型、主动荷载加被动荷载模型、实
测荷载模型
17衬砌结构分析的地层—结构法（岩石力学法）中：
有限单元法基本流程：1）问题的界定与简化2）离散化3）单元插值4）单元分析，建立平衡方程5）系统（整体）分析，建立结构平衡方程6）求解系统（整体）方程，计算单元应力7）其它物理量的计算与分析8）工程问题分析与评价
1．公路隧道工程的特点：断面大、形状扁平、运营环境要求高（通风、照明、防水、安全监控、防灾救灾）
2.公路隧道施工的特点：地质信息不充分；作业环境差；工序复杂；隐蔽工程多，维修困难，质量要求高；经验性强。

3．公路隧道施工的主要方法：施工准备→超前支护→开挖→初期支护→防水层→二次衬砌→路面。

4、公路隧道常见问题：围岩与支护结构大变形、塌方；内轮廓不满足要求；结构强度不满足要求；结构裂损
渗漏水。

5、预加固的主要方法：围岩注浆（地表、洞内）；超前管棚；超前小导管；超前锚杆；其它（如冻结法等）。

6、围岩注浆质量控制要点：（1）浆液质量（类型、配比、流动性、结石强度、胶凝时间等）（2）注浆准备质量（成孔深度、注浆孔孔径及数量、止浆墙质量等）（3）注浆过程控制质量（注浆压力、浆液注入量等）（4）注浆效果检测（注浆过程分析；取芯试验；雷达扫描；其它检测）。

7、超前管棚质量控制要点：先做套拱，后钻孔安装钢管；严格控制钻孔角度：钢管与套拱工字钢有效连接：确保钢管连接质量，接头交错布置：由高到低，间隔钻孔注浆。

8、开挖方法：（1）高质量开挖的重要性：有利于保证围岩稳定；有利于保证工程质量；有利于降低工程造价。

（2）高质量开挖的特征：开挖轮廓符合设计要求，超挖小，无欠挖；爆破强度低，对围岩的扰动强度小；开挖次数少，对围岩的扰动次数少；爆破下来的岩体块度适中，便于装渣运输。

9、两车道隧道常用开挖方法：全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。

10、爆破作用的影响分区：压缩粉碎区、抛掷区、破坏区、振动区。

11、临空面:又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。

12、爆破作用指数：爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n（n=r/w）称为爆破作用指数。

n=1的爆破称为标准抛掷爆破，其漏斗标准抛掷爆破漏斗；n＞1的爆破称为加强抛掷爆破或扬弃爆破；0.75<n<1的爆破称为加强松动或减弱抛掷爆破；n≤0.75的爆破称为松动爆破。

13、炸药的主要性能指标：敏感度、爆速、爆力（威力）、猛度、殉爆距离、临界直径、最佳密度、管道效应。

14、炮眼的分类：掏槽眼——针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布置几个掏槽炮眼；辅助眼——位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼继爆管；周边眼——沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。

15、控制爆破：（1）光面爆破——光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。

光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼。

（2）预裂爆破：预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破原理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。

预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼——掏槽眼——辅助眼——底板眼。

16、隧道初期支护的常用手段：喷射混凝土、锚杆、钢支撑、钢筋网片
17、钢支撑的作用机理：对柔性支护的刚度补偿、作为超前支护系统的后支点（2）类型：格栅、工字钢及H型钢、U型钢、钢管。

18、施工监控的目的与意义：保障施工安全；为设计、施工优化提供依据；积累工程资料，为运营及其它工程提供支持。

1、膨胀性围岩：含有大量亲水矿物（如蒙脱石）的岩体或处于高地应力状态的岩体，吸水或开挖后体积显著膨胀的围岩。

特性：吸水膨胀、失水崩解、卸荷膨胀、显著流变特性
2、膨胀性围岩对隧道的危害：（1）围岩开裂：吸水或卸荷可导致膨胀开裂；失水干缩也可导致崩解、开裂。

（2）隧道下沉：（承载力低）（3）围岩大变形（挤
出、收敛、底鼓或坍塌）（4）结构大变形（裂损或大幅下沉、收敛）
3、膨胀性围岩隧道施工对策：（1）放：开挖小断面释放高应力；增大预留变形量，允许发生较大变形。

（2）抗：强支护手段（永久的或临时的）。

4、黄土隧道施工要点：“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”；宜采用短、超短台阶法、环形开挖留核心法。

做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。

5、岩溶隧道的对策：“引、堵、越、绕”。

1、基本作业——隧道施工中，掘进、出碴、支护、衬砌等称为基本作业。

辅助作业——为基本作业提供必要的施工条件，并直接为基本作业服务的作业，称为辅助作业。