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①、超前地质预报 对于富水软弱破碎围岩隧道,设计一般根据地表探测和少量的地质钻孔,来推断地下深处的隧道地质条件,往往与实际地质条件存在差异。因此,准确预报施工掌子面前方的地质条件就非常必要,应把地质超前预报作为一个工序纳入生产过程。地质预报方法主要有:钻孔超前探测;超前地质导坑;地震波、声波、地质雷达等物理探测。重点预报内容包括:开挖面前方的地质情况;围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响;地下水活动情况等。

②、注浆堵水并加固围岩 地下水处理原则:以堵截为主,排引为辅。堵截地下水方法:一类是整个富水段注浆止水,加固围岩,相当于提高围岩等级;如深孔劈裂、挤压注浆。一类沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆,形成止水帷幕,防止或减少地下水进入开挖面;如浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆等。排水辅助措施:导坑、钻孔;目的是排水降压。

③、开挖及支护 虽地层经注浆加固,为确保施工安全,一般在开挖前采用超前支护,如超前锚杆、超前小导管等;地下水较大的隧道,开挖前采取排水降压措施,排水主要采用钻孔,钻孔深度应超出注浆范围。开挖方法视围岩稳定情况,有:台阶法、正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。 开挖手段有两种:一是非爆破开挖,如十字镐、风镐或小型挖装机开挖;二是控制爆破,如松动爆破、微振动爆破。目的是尽可能减少开挖对围岩的扰动。

(2)黄土地质中隧道施工①、做好黄土构造节理的产状与分布的调查,对因节理切割形成的不稳定部位,加强支护;②、遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的原则;③、开挖方法采用短台阶法或分部开挖法(预留核心土),初支紧跟开挖面。④、采用复合式衬砌,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初支,形成严密的体系;必要时设超前支护加固围岩;⑤、做好洞顶、洞门及洞口的防排水工程;妥善处理陷穴、裂缝;⑥、在有地下水的黄土地层中,洞内做好排水设施。

《隧道工程》第二次离线作业

二、主观题(共20道小题)

8. 隧道施工中常用的辅助稳定措施有: 、 、 、 等。 答:稳定工作面、 超前锚杆 、 管棚超前支护 、 注浆加固围岩

9. 岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面: 、 、 、 。 答: 洞害 、 水害 、 洞穴填充物及坍塌 、 洞顶地表沉陷

10. 名词解释 围岩分级

答: 依据各种围岩的物理性质之间存在的内在联系和规律,可将围岩划分为若干级,这就是围岩分 级。

11. 名词解释 围岩压力

答: 围岩压力是指引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩压力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。从广义理解:围岩压力既包括围岩有支护的情况,也包括围岩无支护的情况;从狭义理解:围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。

12. 名词解释 形变压力

答: 形变压力是由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制,而使围岩与支护结构在共

同变形过程中,围岩对支护结构施加的接触压力。所以形变压力除与围岩应力状态有关外,还与支护时间和支护刚度有关。

13. 名词解释 喷射混凝土

答:喷射混凝土是使用混凝土喷射机,按一定的混合程序,将掺有速凝剂的细石混凝土,喷射到岩壁 表面上,并迅速固结成一层支护结构的施工工艺。

14. 名词解释 超前锚杆

答:超前锚杆是指沿开挖轮廓线,以一定的外插角,向开挖面前方钻孔安装锚杆,形成对前方围岩的 预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。

15. 名词解释 管棚

答:管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管构成的棚架来形成对开 挖面前方围岩的预支护。长度小于10m的叫短管棚,10~45m之间且较粗的钢管叫长管棚。

16. 名词解释 光面爆破

答:光面爆破是正确确定爆破参数和施工方法,在设计断面内的岩体爆破崩落后才爆周边眼,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扰动和破坏,尽可能地保持原岩的完整性和稳定性的爆破技术。

17. 围岩压力按作用力发生的形态可分为哪几种类型? 答:围岩压力按作用力发生的形态可分为:

松动压力:由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力。

形变压力:由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制,而使围岩与支护结构在共同变形过程中,围岩对支护结构施加的接触压力。

膨胀压力:当岩体具有吸水、应力接触等膨胀性特征时,由于围岩膨胀所引起的压力。 冲击压力:在围岩中积累了大量的弹性变形能以后,由于隧道的开挖,围岩的约束被解除,能量突然释放所产生的压力。

18. 影响围岩压力的因素是什么?

答:影响围岩压力的因素很多,通常可分为两大类:一类是地质因素,它包括初始应力状态、岩石力

学性质、岩体结构面等;另一类是工程因素,它包括施工方法、支护设置时间、支护刚度、坑道形状等。

19. 围岩分级的基本要素有哪三大类?

答:大致分三类:第Ⅰ类:与岩性有关的要素,例如分为硬岩、软岩、膨胀性岩类等;第Ⅱ类:与地 质构造有关的要素,如软弱结构面的分布与形态、风化程度等;第Ⅲ类:与地下水有关的要素。

20. 隧道施工方法选择主要考虑哪些因素? 答:隧道施工方法选择主要考虑:

① 施工条件;② 围岩条件;③ 隧道横断面积(尺寸、形状);④ 埋深(深埋、浅埋);⑤ 工

期;⑥ 环境条件(爆破震动、地表下沉、噪声、地下水变迁等);⑦ 生产条件(材料、运输、医疗、生活、水电)。

21. 新奥法施工的基本原则是什么?

答:新奥法即奥地利隧道施工新方法(New Austrian Tunnelling Method – NATM),其施工的基本 原则可归纳为:少扰动;早支护;勤量测;紧封闭。

22. 简述隧道施工的主要开挖方法。

答:隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧道的横断面分部情况来分,开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。

全断面开挖法是按照设计轮廓一次爆破成形,然后支护再修建衬砌的施工方法。

台阶法根据台阶长度分:长台阶法、短台阶法和微台阶法。采用何种方法,根据两个条件: 对初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩越差,要求闭合时间越短;

对上部断面施工所采用的开挖、支护、出碴等机械设备需要施工场地大小的要求。

分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法以及交叉中隔壁法等。

23. 隧道施工中常用的辅助措施有哪些?

答: 施工中常用的辅助稳定措施:稳定工作面:预留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面;

超前锚杆;管棚超前支护前方围岩:小导管、大管棚·水平旋喷超前预支护;切槽超前预支护;注浆加固围岩和堵水:超前小导管注浆、超前深孔帷幕注浆。

24. 简述超前深孔帷幕注浆的注浆机理及适用条件。

答:注浆机理及适用条件:渗透注浆:适用有一定渗透性的地层,如破碎岩层、砂卵石层、中细沙层 等;劈裂注浆:适用粘土质不透水地层;压密注浆:即用浓稠的浆液注入土层;高压喷灌注浆。

25. 简述隧道洞口的施工方法。 答:隧道洞口的施工方法

洞口段围岩为Ⅲ级以下,地层条件良好时,一般可采用全断面直接开挖进洞。施工支护于拱部可施作局部锚杆;墙,拱采用素喷混凝土支护;

洞口段围岩为Ⅲ~Ⅳ级,宜采用正台阶法进洞,爆破进尺控制在1.5~2.5米;拱、墙采用系统锚杆和钢筋网喷混凝土,必要时设钢拱架加强施工支护。

洞口段围岩为Ⅲ~Ⅴ级,地层条件较差时,宜采用上半断面长台阶法进洞施工;

洞口段围岩为Ⅴ级以上,地层条件差时,可采用分部开挖法和其他特殊方法进洞施工。具体方法是:开挖前应对围岩进行预加固措施,然后用钢架紧贴洞口开挖面进行支护,再采用短台阶法或预留核心土环形开挖法等进行开挖作业。

26. 为了获得良好的光面爆破效果,需采取哪些技术措施。 答: 为了获得良好的光面爆破效果,采取的技术措施:

(1)使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。 (2)采用不偶合装药结构。

(3)严格掌握与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果,为周边眼爆破创造临空面。 (4)严格控制装药集中度,必要时可采取间隔装药结构。

27. 请结合工程实际阐述岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法。

答: 隧道在溶洞地段施工时,应根据设计文件有关资料及现场实际情况,查明溶洞分布范围、类型情况(如大小、有无水,溶洞是否在发育中,以及其充填物)、岩层的稳定程度和地下水流情况(有无长期不计来源、雨季水量有无增长)等,分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。

(一)引排水

当暗河和溶洞有水流时,宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,用暗管、涵洞、小桥等设施,宣泄水流或开凿泄水洞,将水排出洞外 。

当水流的位置在隧道上部或高于隧道时,应在适当的距离外,开凿引水斜洞(或引水槽)将水位降低到隧道底部位置以下再引排 。

(二)堵填

对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞,可根据其与隧道的相交位置及其填充情况,采用混凝土、浆砌片石、或干砌片石予以回填封闭,根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。