隧道工程概论重点问题
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隧道工程概论重点问题
1. 隧道工程的概念及其特点。
答:
(1)隧道工程概念:隧道是一种修建在地下、两端有出入口,供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物,隧道及地下工程的泛指有两方面含义:一方面是指从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术,是土木工程的一个分支,另一方面也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物。
(2)隧道工程特点:
1)由于隧道是地下建筑物,受地质和水文地质条件的制约,因而,施工环境差、难度大、技术复杂、要求高。隧道开挖时的坑道在未衬砌前,通常须加支撑以受地层压力。同时地层不得暴露过久,必须及时衬砌,以免地层压力增大发生坍塌事故。
2)隧道施工是一种多工序、多工种联合的地下作业,工作面狭窄,而且地层愈差,所采用的坑道愈小,工作面能容纳的人数不多,出碴、进料运输量多,施工干扰大,为加快施工进度,需以横洞、斜井、平行导坑增加工作面,施工复杂而艰巨。因而施工进度受到限制,必须全面规划,科学地组织施工。
3)隧道工程大部分地处深山峻岭之中,场地狭小,要使用多种机械设备,需要相当数量的洞外设施来保证洞内施工,而洞外往往受地形限制,场地布置比较困难。
4)隧道内工作条件差,空气不足,光线不好,有时还有地下水和有害气体,如发生坍塌、涌水、瓦斯等诸多不安全因素,因此,要制定出切实可行的安全技术组织措施。
5)由于地质、水文地质以及围岩压力复杂多变,施工过程中往往需要改变施工方法;隧道工程的工作是循环性的,常常是几个工序组成一个循环,重复各个循环,使隧道工程向前进展。所以,也要求隧道施工必须不间断地连续进行。
2. 隧道工程勘察设计阶段所需调查的内容,及其阶段的划分,为什么?
答:
勘测工作一般包括:搜集已有资料、调查测绘、地质勘探及实验。
隧道工程调查的内容:自然概况、工程地质特征、水文地质特征、不良地质地段、地震基本烈度等级、气象资料、施工条件。
勘测的两个阶段:设计阶段勘测和施工阶段勘测
3. 隧道位置的选择按地质条件进行选择应注意哪些内容?
答:
隧道位置按地质条件进行选择应注意以下内容:
(1)单斜构造与隧道位置的选择
1)水平或缓倾角岩层—当隧道通过坚硬的厚层岩层时,较为稳定。若通过很薄的岩层,则施工时顶部易产生掉块现象,此时,以不透水的坚硬岩层作顶板为最好2)陡倾角岩层—陡倾角岩层一般有偏压和不均匀压力存在,当有软弱夹层伴以有害节理切割时,易产生坍方和顺层滑动;在此情况下,如以明洞通过时应慎重对待,当隧道中线可能沿两种不同岩性的岩层走向通过时,地层滑动将使隧道结构受到很大的剪力,以致把结构物损坏。应避免将隧道置于两种不同的岩层软弱构造(破碎)带,而宜将隧道置于岩性较好的单一岩层中;如果隧道恰在层间软弱面的上方,地层滑动会使隧道的某一段发生横向推移,而与邻段断开。因此一定要尽可能避开软弱结构面,特别是不要把隧道中线设成与软弱结构面的走向一致或平行,至少要成一定的交角。
3)直立岩层—隧道通过直立岩层时,其中线宜垂直于岩层的走向穿过,在隧道开挖过程中,易产生坍塌,甚至会导致大的坍力,致使地面形成“天窗”
(2)褶皱构造与隧道位置的选择
褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型,当隧道通过褶皱构造时,应尽量避免将隧道置于向斜或背斜的轴部(a)、(b),而应将隧道置于翼部(c),则隧道所处的地质条件类似单斜构造。
当对隧道通过向斜和背斜轴部作比较时,则背斜较向斜略好,若向斜轴部处于含水层中,地下水积聚凹底,洞身开挖所出现的涌水及坍塌将比背斜严重,也将增加施工的困难。
(3)断裂构造,接触带与隧道位置的选择
在选择隧道位置时,切忌沿着(或靠近平行)断层带或破碎带修建隧道,特别是对于区域性大断裂,尤应注意绕避。当隧道线路必须通过断层带时,应尽量使线路与断层走向正交,同时应避开严重破碎带,并应使通过断层的地段最短。
(4)不良地质的影响
1)滑坡地区
在山区修建铁路隧道时,经常遇到滑坡,它给施工,运营可能造成极大危害,因此,当隧道线路必须通过滑坡地段时,应慎重对待。采用隧道避开滑坡时,应使隧道洞身埋藏在滑床(可能的滑动面)以下一定厚度的稳固地层中,以确保施工及运营过程中滑坡滑动时不致影响隧道安全。
2)岩堆、崩坍、错落、堆积层以及危岩落石地区
选择隧道位置时,应查明工程地质及水文地质情况,原则上应避免从不稳定的岩堆、崩坍、错落、堆积层地区中通过,应将洞身置于稳定的地层,当隧道必须通过时,首先应分析并确认其具有稳定性,且一定要采取有效可靠的工程措施,方得以在下图所示位置通过。
3)泥石流
当线路通过泥石流地区时,首先应充分预计和判明泥石流的成因、规模、发展趋势和冲、淤变化规律,论证以路基、桥梁通过或者以隧道等方式绕道的合理性,并判定工程安全度,以决定隧道方案的可行性。当隧道(明洞)洞口位置毗邻泥石流沟时,应注意适当延长以避免泥石流可能扩散范围的影响。
4)溶洞地区
当隧道通过岩溶地区时,应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带,尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩(可溶岩与非可溶岩)的接触带。当不可能时,应选择在较狭窄地段,以垂直或大角度穿过,使通过岩溶地段为最短。
5)瓦斯地区
隧道开挖时,有害气体如甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)逸出;轻则致人窒息,重则引起爆炸,危害甚大。选择隧道位置时,最好能避开。不得已时,应做好通风稀释的措施。
6)黄土地区
黄土具有干燥时甚坚固,遇水容易剥落和遭受侵蚀的特征。选择隧道时应避开沟壑及地下水活动和地面陷穴密集的地区。
(5)不良水文地质的影响
1)地下水——地下水多是由地表水的渗透或地下水源补给的它们的存在,使岩石软化、强度降低,层间夹层软化或稀释,促成了层间的滑动。选择隧道位置时,最好不从富水区中经过。不得已时,也要尽可能地把隧道置于地下水位以上的地方,或在不透水层中穿过。
2)地温——地球核心有巨大的热量隧道如果埋置很深,地温太高,将会降低施工效率。隧道通过高温、高热地段,会给施工带来困难选择隧道位置时,应尽可能不把隧道放在山体太深处。遇到部分地区埋深太大或高地温时,则应作好通风降温措施。
4. 隧道围岩分级的目的与意义,目前常用的有哪些分级方法?
答: