隧道设计理论资料(打印)

1.隧道开挖后的应力状态一次（原始应力），二次（支护之前，原始围岩卸载之后），三次（支护之后）。弹塑性应力区范围怎么求《岩石力学》

课本p67VSP141 P140--P143

岩石力学.P197

2.《铁路隧道工程水文地质勘测规范》条文说明中有涌水量计算公式。

3.运营隧道大量涌水怎么处置?

液氮冻结。（1）对涌水采用“排堵结合，以排为主的原则进行处理，采用上下台阶的方法进行支护”地下水可自然排放，但由于用水量大，造成右侧排水沟排放功能不足而产生洞内漫流，施工期间安排专人清理水沟及挖机修筑仰拱至掌子面的排水沟，保证排水通畅。

4.水压力计算。(这是一道计算题，课本69页和70页)

5.衬砌和二衬受力分配情况。

《隧道设计规范》P184

《隧道设计细则》P83

6.隧道预留变形量。

《隧道设计细则》P36

《隧道设计细则》P36在开挖隧道时为了确保成型后的空间能够符合设计建筑限界要求，一般在施工时都要预留一定的变形量，具体预留多少在相关的规范中都有规定。

含义：为充分发挥围岩自承作用，容许初期支护和围岩有一定的变形，而将设计开挖线作适当扩大的预留量，称之为隧道预留变形量。

预留的变形是隧道初期支护允许和合理的。对于二车道Ⅴ级围岩预留变形量的大小在《公路隧道设计规范》(2004)有明确规定,即结合实际埋置深度、施工方法和支护情况等,预留80n m～120m m。对于易产生大变形的黄土隧道,规范所规定的上限值120m m预留变形量在特定隧道情况下不能满足初期支护变形要求,后期二衬施工易产生侵限情况。

7.洞门设计及计算，端墙和翼墙洞门计算时最危险的条带在哪里？洞门的设计内容，怎样进行稳定性验算（按极限强度计算，按挡土墙结构计算由最大受力部位确定墙厚）？如何确定洞门压力？

条分法（1）土力学中土压力计算（2）哪个条带最危险（3）稳定性验算

8.荷载设计组合（四种组合）。

细则—P93

9.隧道结构计算边界条件如何简化。（PPT chapter 6）

6.1基本假定

⑴在垂直荷载作用下拱圈向隧道内变形为自由变形，不产生弹性抗力；

⑵拱脚产生角位移和线位移，并使拱圈内力发生改变，计算中除按固端无铰拱考虑外，还必须考虑拱脚位移的影响

⑶拱脚没有径向位移，只有切向位移；

⑷对称的垂直分位移对拱圈内力不产生影响；

⑸拱脚的转角和切向位移的水平分位移是必须考虑的

10.如何确定破裂面形状及原因，块体极限平衡理论。

课本P71

11.有限计算怎样实现理论的假设？--3倍直径范围内地层-结构模型

首先搞清楚理论的假设有哪些，包括衬砌的边界条件假设，围岩和衬砌的协调变形假设，弹性抗力假设等。然后再在软件中来实现，边界假设参考书上的半衬砌那个假设，计算荷载会比应有荷载偏大即偏安全，协调变形假设是用一种单独的单元来实现，有限元中“接触”问题是误差的主要来源，目前采用的是协调变形理论但实际中并不是这样的，初支和二衬之间有防水层不能协调变形，区别于围岩单元和衬砌单元，弹性抗力假设是通过施加反响荷载来实现。围岩抗力，周围岩体约束衬砌变形改变受力状态，温克尔局部变形理论F=kx(k=地基抗力系数（对不同围岩级别有规范可查）x=衬砌位移。

12.如何把马蹄隧道等效成圆形隧道的拉美解答。

A.面积等效

B.等效半径R=(B+H)/4

C.复变函数映射

12.轴对称条件下圆形坑道围岩应力分布示意图。

13.分析隧道破坏原因，最好同时破坏。

14.岩土工程(勘察）规范GB,工程岩体分级规范GBTS0218-2014

15.掘进机和盾构机的区别。

1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的挖掘。

2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。开挖过程中管片拼装盾构开挖要及时一些，盾构机多一个泥浆（水压）平衡部位。

3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。

4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道。

16.洞顶有建筑物或者对变形控制要求高时，全断面开挖和台阶开挖法位移差不多都次分部开挖（减少一次开挖的宽度）；围岩条件允许的情况下，尽量采用全断面开挖法，减少扰动量和扰动次数。

17.怎样理解特殊隧道?会出现什么问题？再设计、施工、运营中如何来解决？

设计细则--P161 施工规范——P54 P104

课本P185

运营

(课堂笔记：1扩容隧道

2寒区隧道：保温隔热、电力加热、深埋水沟、保温门、防雪保温材料。

3.黄土隧道:无锚杆时拱顶下降由于有锚杆时，注意施工中的防水，有可能是因为无锚杆即无注浆，所以无锚杆较优。

4.水下隧道

5.超大跨度隧道

6.近接隧道）

19.高地应力的判断、什么情况下会出现高地应力?

现象：

1.岩芯饼化现象；

2.岩爆；

3.探洞和地下隧洞的洞壁产生剥离；

4.岩质基坑底部隆起，剥离以及回弹错动现象；5 野外原位测试测得得岩体物理力学指标比实验室试验结果高。

判别准则：

当围岩内部的围岩强度与最大地应力的比值达到某一水平时，才能称为高地应力或极高地应力。

设计细则P168.

20.地层结构法VS荷载结构法（打印资料）

地层结构法其原理是将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，并据以验算地层的稳定性和进行构件截面设计。地层结构法主要包括如下几部分内容:地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟以及施工过程中结构与周围地层的相互作用、地层与结构相互作用的模拟。与荷载结构法相比，地层结构法充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用，结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况的结构内力以及周围地层的变形更能符合工程实际。但是由于周围地层以及地层与结构互相作用的模拟的复杂性，地层结构法处于发展阶段，在很多工程应用中，仅作为一种辅助手段。不过随着今后的研究和发展，地层结构法将会得到广泛应用和发展。荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载(包括主动地层压力和被动地层抗力)，衬砌在荷载的作用下产生内力和变形，与其相应的计算方法称为荷载结构法。这一方法与设计地面结构时习惯采用的方法基本一致，区别是计算衬砌内力时需考虑周围地层介质对结构变形的约束作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，保证衬砌结构能安全可靠的承受地层压力等荷载的作用下，按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力，并进行结构截面设计。