《隧道与地下工程设计方法》课程作业2- 水下隧道衬砌结构上水压力分布模式
姓名：***
学号：***
学院：土木工程学院
专业：桥梁与隧道工程
任课教师：曾艳华、张俊儒教授
二〇一五年五月二十九日
目录
1引言 (2)
2衬砌水压力估算方法 (3)
2.1折减系数法 (3)
2.2解析法 (4)
2.3数值计算法 (5)
3渗透问题的复杂性以及工程实用简化处理 (6)
3.1岩体渗透特性的连续性假定 (6)
3.2地下水作用的两种计算模型 (6)
3.3“荷载-结构物”模型和衬砌水压力 (7)
4衬砌外水压力的修正系数[5] (7)
4.1初始渗流场水压力 (8)
4.2隧道建成后作用于衬砌外水压力 (8)
4.3防渗排水措施对衬砌外水压力的影响 (9)
5当岩石透水性十分微弱时衬砌的外水压力 (9)
6减小衬砌外水压力的有效措施 (10)
参考文献 (11)
水下隧道衬砌结构上水压力分布模式
1 引言
目前各国设计规范对于隧道衬砌外水压力的规定不尽相同，日本土木学会修订出版的《土木工程手册一隧道分册》明确了水压力为各类随道结构承受的重要荷载。美国《隧道工程手册》认为，如果衬砲需要抵抗水压力，水压力的大小将决定整个设计，如采用复合式衬砲，假定在防水层外侧存在静水压力，内层衬砲需要抵抗此静水压力。前苏联的公路險道设计规范也将衬砲外水压力作为设计的永久荷载。
我国《铁路隧道设计规范（TB 1003一2005》规定：“隧道防排水应采取防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，地下水若是采取以排为主的方式，确定衬砌荷载条件时可不考虑水压力。《公路隧道设计规范（（JTGD70一2004） ））规定的防排水原则基本上和《铁路隧道设计规范》相同，对地下水以疏导为主，设计荷载不考虑水压力。当隧道位于地下水位以下时，应采用抗水压衬砌，但对于水压力的计算方法并未做出说明。《地铁设计规范（GB50157一2003）》规定地下水处理应遵循“以防为主、刚柔结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的原则。根据施工阶段和长期运营阶段地下水位的变化，区分不同的地质条件，按照静水压力计算，或者把水压力作为土压力的一部分计算。
《水工隧洞设讨一规范（SL279一2002）》规定设计荷载应考虑地下水对隧道结构的作用，衬砌外水压力有条件时可通过渗流分析确定，对于一般地段和简单工程可采用静水压力乘以折减系数的方法解决。
设计规范的进步与工程技术进步密不可分，在早期隧道施工中并没有充分认识到水的危害，对地下水采取“以排为主”的处理原则，因此在设计中不考虑水压力。后来有很多“以排为主”的隧道对环境造成了很大的破坏，也有很多隧道由于对水压力考虑出现了严重病害，各国的规范逐渐对衬砌外水压力予以重视，要求在设计中考虑水压力。但是对于衬砌外水压力如何取值没有予以明确，仅有几种估算方法。①折减系数法，用静水压力乘以折减系数β来考虑水压力，日在0.15~0.9之间变化，澳大利亚、美国有时采用此法；②全水头法，取1=β，德国、日本常用；③可能最大水
头值，最高可能地下水位在地面，据此计算静水压力作为设计水压力，如巴西、加拿大。这三种方法以折减系数法应用较广，另外解析法和数值计算法也有较多的研究成果。
从以上分析可以看出，水压力是水下隧道衬砌结构承受的主要荷载，但现行隧道设计规范对水压力计算还不够具体和深入，对于围岩、注浆圈、衬砌和排水系统组成的渗流场，如何确定衬砌外水压力还有待研究。在衬砌结构的设计过程中，荷载一结构模型得到了广泛的应用，但对于水下隧道来说，衬砌水压力的确定是一个难题，因此有必要对海底隧道衬砌水压力进行系统的研究。
2衬砌水压力估算方法
2.1折减系数法
折减系数法在水工隧道中应用较多，它以地下水的活动状态即毛洞开挖隧道临空面的状态以及地下水对围岩稳定的影响来确定水压力折减系数刀。铁路和公路隧道在应用折减系数法时容易走向一个误区，认为衬砌内表面是干燥的，在确定水压力时采取比较小的值。事实上如果不给水以出路，无论围岩的渗透系数再小，注浆效果再好，衬砌最终还是要承受全部水压力。在设置防水系统的隧道中，如何应用折减系数法是一个值得商榷的问题。由于防水板的作用，复合式衬砌隧较少出现裂缝，按照规定β值应选得大一些。但是在防水板和衬砌之间有排水系统，地下水从排水系统渗出，β值又应取得小一些。折减系数法应用于复合式衬砌隧道时计算外水压力时，β值的选取还值得研究。
为了使折减系数法更加实用，众多学者对其进行了改进，如李定越把折减系数修正为三个修正系数，考虑了防排水措施以及围岩与衬砌渗透系数的比值。原铁道部东北设计院根据围岩渗透系数和衬砌渗透系数的比值估算日值，王建宇也针对衬砌和围岩渗透系数的比值对一衬砌水压力的影响进行了计算。由以上分析可见，折减系数法大多是经验或半经验性的，都考虑了围岩、衬砌的渗透性及隧道防排水体系等影响因素，在水工隧道等工程中得到了较为广泛的应用。但是对于以水压力为主要荷载的高
水压隧道和水下隧道来说，这样近似确定水压力的方法还不够，需要做更深入的分析。
2.2 解析法
解析法具有概念清晰，讨一算简便的优点，其所用的理论大多是以Darcy 定律为基础的地下水水力学理论，对边界条件做适当的假定，推导出水压力分布的规律，从而得到衬砌外水压力的理论值。早在1962年Harr 就基于镜像法原理求得了隧道围岩孔隙水压力分布，如式（1）：
()()???????????? ??-+?????
????? ??-+
---=θθθγθγsin r h r h ln sin r h r h ln sin r h sin r h P w w w w w w w w 0004141 （1）
其中：0r —隧道半径；
h —隧道中心距地下水位线垂直距离；
r —隧道中心到计算点的距离
θ—隧道与虚拟隧道中心连线顺时针算起的角度。
经过实践验证，Harr 解在求解高水压隧道中的水压力分布时有较高的精度。张有天等提出了水荷载作用下隧洞静力计算三原则：①隧洞的水荷载是作用于包括隧洞和围岩在内的地下水位以下空间的渗透场力；②由水荷载引起的隧洞的应力状态决定于水荷载的历史；③衬砌与围岩有条件地联合工作，强调应按渗流荷载增量理论分析隧洞应力，这实际是渗流与应力祸合计算模型，计一算过程比较复杂。Bouvard.M 假定隧道周围径向流动，提出了渗流计算公式。A.Bobet 通过解析模型研究了有水和无水围岩中衬砌应力，并比较了全排水和全封堵情况下衬砌应力，其研究开创了解析法研究不同渗流量下衬砌结构应力的先例。国内方面，王建秀、杨立忠等提出了用解析方法求出隧道渗流量，再据此利用数值计算的方法求得衬砌后水压力的解析一数值方法。皇甫明利用复变函数方法推导了海底隧道注浆圈外水压力的计算公式。对于深埋隧道，其截面半径远小于远场水头，局部排水点可以处理为一个井。王秀英防’林良据无限含水层中竖井的理论，推导出了山岭隧道渗流量和衬砌外水压力的解析解，高新强也得到了类似的结论。
以上解析解在估算水压力方面起到了很好的作用，但其所做的假定有很多与海底隧道的情况不符，或者偏重于水压力在围岩内的分布，而对于海水、注浆圈、初期支护和二次衬砌的海底隧道渗流场则不太适合[1-4]。
2.3数值计算法
《公路隧道设计规范》推荐的荷载一结构模型是隧道设计和施工人员常用的一种方法。荷载一结构模型中的结构指衬砌结构，荷载主要指围岩压力，衬砌结构用梁单元模拟，围岩对隧道的约束用单向地基弹簧模拟。对于有水隧道尤其是水压力作为主要荷载的隧道，如果应用荷载一结构模型，必须首先确定衬砌外水压力。
衬砌外水压力是通过计算围岩和衬砌组成的渗流场得到的，围岩并不是均质的，中间存在许多裂隙。数学上处理裂隙岩体有以下三种模型：等效连续介质模型，将岩石裂隙的透水性平均到岩石当中去，就得到等效连续介质模型；裂隙网络模型，需搞清每条裂隙的走向和宽度，处理起来非常麻烦；双重介质模型，假定岩体是空隙介质和裂隙介质的叠加。而目前常用的还是等效连续介质模型，岩石的渗透系数和通过现场钻孔试验和室内试验得到。
对于没有大的裂隙和断层的隧道，将围岩视作各向同性渗流介质进行渗流分析，即可得到衬砌外水压力分布。Lee和Nam针对汉城地铁5号线穿越汉江水下隧道进行了支护结构承受水压力大小的分析，并综合运用数值分析和模型试验的结果，指出在采用透水垫层持续排水的情况下，支护结构仍然要承受与20%的静水压大小相当的渗水压力。Nam和AntonioBobet对深埋水下隧道的渗流场进行了研究，重点对排水隧道进行了计算。张志强等通过数值计算研究了高水位条件下支护体系的设计参数，谢兴华、盛金昌等根据围岩的水文、地质条件建立模型，采用三维连续介质渗流理论，通过数值计算确定衬砌上的外水压力。高新强、仇文革采用三维有限元数值模型，分析圆梁山隧道衬砌结构的受力特征，结果表明，水压力是衬砌结构的主要荷载之一，应予以足够的重视。潘建明采用等效连续介质模型分析了高水压隧道渗流场的分布，结果表明衬砌后水压力和围岩、注浆圈、衬砌的厚度和渗透系数有密切的关系。
在实际的渗流过程中，渗流场和应力场是相互影响的，目前所用的流固祸合模型基本上都是建立在Terzaghi理论基础上。李培超将基于多孔介质的有效应力原理引入
流固藕合计算中，建立了完备的饱和多孔介质流固祸合渗流的数学模型。贺少辉、黄涛等学者对裂隙介质流固祸合进行了研究，得出了有益的结论。关于裂隙渗流流固祸合的研究成果很多，目前的研究热点是渗流场和损伤场的祸合，王建秀提出了隧道开挖过程中藕合可以分为变形过程中的藕合和破坏过程中的祸合，其中破坏过程中的祸合可以分为卸荷模式和水力劈裂裂隙模式。吴金刚用流固藕合的方法计算了岩溶隧道的水压力分布，得出了衬砌外水压力分布规律。总体来说由于裂隙介质流固祸合渗流计算所需要的裂隙参数也很难做到符合实际，目一前还正在处于理论研究阶段。
3渗透问题的复杂性以及工程实用简化处理
3.1岩体渗透特性的连续性假定
用以描述地下水渗流规律的Darcy定理适用于连续介质。对于透水土体，由于均匀分布的固体颗粒相对较小，可以认为，表征渗流特征的诸物理量（空隙压力、流速、渗透系数等）可视为三维空间中的连续场。
而对于大多数的裂隙岩体，地下水主要在裂隙中流动，岩块本身则相对不透水。尽管岩石力学家们已经对岩体裂隙中的渗流现象作过不少细观的研究，但在实际进行渗流计算时仍然将节理、裂隙甚至空洞“均摊”到整个岩体而得到“渗透等效连续介质”。在节理、裂隙有序分布的岩体中，可以考虑渗流特性的方向性。相应于流速向量和水力梯度向量，将渗透系数表达为张量。
对于节理、裂隙相对发育的岩体，“渗透等效连续介质”假定可以在很大程度上反映实体岩体的渗透特性。但是，在相对于隧道尺寸而言，裂隙间距和岩石块度较大的裂隙岩体中很难将地下水的渗透作用力以“场力”的形式“均摊”。而对于岩溶管道发育的石灰岩地层，地下水的流动规律是否符合Darcy定理都是很成问题的。3.2地下水作用的两种计算模型
在岩石介质渗透特性的均匀连续介质假定以及Darcy定理的基础上，我们可以“严格地”从渗流理论出发计算地下水对围岩和衬砌的作用。这种计算在张有天同志的文章提出的“水荷载作用下水工隧洞设计三原则中”有明晰的表述。在计算中，“水
荷载”表达为均匀分布在围岩和衬砌中的场力（体积力）。
实际上，采用这种连续体模型（Continuum mod-el），将围岩和衬砌作为共同作用的整体，直接通过分析隧道开挖所引起的地应力和地下水渗透力对围岩和衬砌结构的联合作用进行围岩稳定性和衬砌的可靠性的评估，无须涉及“衬砌水压力”这一概念。
严格地说，在这种计算中还要考虑渗流场和围岩应力场的交互作用。因此，所谓渗透力和地应力的“联合作用”不应该是“叠加”而应该是“耦合”。这又增加了问题的复杂性。
在隧道设计中，工程师们常常宁愿从他们所习用的“荷载-结构物”模型出发，采用作用在衬砌上的“水压力”来反映地下水的影响。
3.3“荷载-结构物”模型和衬砌水压力
采用“荷载-结构物”模型对地下水作用进行计算的要点是：
（1）衬砌单独地承受衬砌范围内的渗透力，由于衬砌厚度相对于隧道埋深和隧道净空量值较小，可将这种渗透力（体积力）简化为作用在衬砌外缘的表面力，称为“衬砌水压力”。围岩和衬砌的共同作用则用弹性地基的约束来反映。
（2）在计算水压力对衬砌的作用时，不考虑围岩压力的作用（故又称“分算法”）。
在采用复合式衬砌的情况下，二次衬砌是在初期支护（通常是喷混凝土）施作后、围岩基本稳定的情况下施作的。因此，可以认为“衬砌水压力”是模注混凝土的二次衬砌的主要荷载；此外，设置了防水板的岩石隧道或者砂土围岩中的地铁隧道，在衬砌和围岩（或初期支护）界面上不能传递拉应力。即使是不设防水层的普通混凝土衬砌由于回填等施工因素，衬砌和围岩之间的不连续界面实际上也是存在的。因此可以用弹性地基的约束作用来合理地反映围岩的作用。
“荷载-结构物”的计算模型把问题归结为“衬砌水压力”的确定。
4衬砌外水压力的修正系数[5]
影响衬砌外水压力不仅是岩石与衬砌的相对渗透性，岩体中初始渗流场，特别是隧道附近的天然排水（如溶洞）或人工排水及防渗措施对外水压力影响不可忽视。
衬砌的外水压力取决于隧道围岩的水文地质条件及衬砌本身的渗透性，按上述渗
流场增量理论通过分析求得。对于一般性工程或初步设计阶段，也可以用外水压力修正系数法来确定。
设地下水位与隧道轴线高差为h ，当地下水为静止时，隧道轴线处的水压力为h p w γ=0。作用于隧道衬砌的实际外水压力并不等于0p ，而要乘以3类修正系数。
表4-1 外水压力折减系数
4.1 初始渗流场水压力
隧道修建前，山体中地下水因流动而形成初始渗流场。任一点的水压力1p 一般不等于该点垂线上由地下水位产生的静水压力h p w γ=0，而要乘以修正系数1β，即：
011p p β= （2）
在山体内1β一般小于1。0，但在山谷下部及承压水地层中1β大于1。0。
4.2 隧道建成后作用于衬砌外水压力
隧道开挖过程地下水位下降，衬砌完成后地下水位回升。若衬砌完全不透水，则作用于衬砌的外水压力12p p =。当衬砌透水，则根据衬砌与围岩透水相对关系， 2p 要小于1p ，因而有一个修正系数2β，即：
012122p p p βββ== （3）
表4-1中的β即为2β。
4.3 防渗排水措施对衬砌外水压力的影响
当对围岩进行固结灌浆或采用旨在减压的排水措施后，衬砌的外水压力
p 将再
予折减，即： 012323p p p ββββ== （4）
式中3β为考虑工程措施对衬砌外水压力的修正系数，参见文献[7]。
1β、2β和3β同时等于1。0，或123βββ等于1。0的概率很小，因而实际上衬砌不可能`不折不扣'地承受与静水头相应的压力。
5 当岩石透水性十分微弱时衬砌的外水压力
对于非常坚硬且渗透系数甚小的岩石，从工程观点，可认为岩块是不透水的，地下水仅在裂隙中流动。裂隙中的水虽然以面力作用于裂隙壁面，只要裂隙构成网络，众多裂隙中水的面力在宏观上仍然是体积力。这是一个重要的且十分显然的概念。忽略了这个概念，就可能认为只要与围岩密贴，衬砌的外水压力就可以忽略不计，理由是衬砌与裂隙直接接触的面积甚小。下面以二郎山公路隧道为例，来讨论这一观点。
经过严格推导公式及计算，衬砌与表5-1中4组节理接触的面积仅占隧道断面周边长度的5%。实际裂隙张开宽度通常远小于表中数值，衬砌与裂隙实际接触面积与衬砌与围岩的接触面积比常小于1%。但不能由此得出结论，二郎山公路隧洞衬砌的外水压力可以忽略不计。
表1 二郎山公路隧道（走向为N75°E ）
围岩中4组节理发育状况[6]
上已说明，裂隙网络内的水压力在宏观上仍是渗流体积力，只要裂隙间距与隧道尺寸相比很小，地下水压力“直接”作用于衬砌的面积仍是100%，因为有些裂隙虽不与衬砌相交，但裂隙内的水压力仍作用在衬砌上。只要有裂隙统计资料，就可以绘
制出裂隙网络图。表5-1中没有裂隙几何参数的统计数字，只能按隧道剖面内各组裂隙的视倾角及视间距，假定裂隙延伸长度绘制裂隙网络示意图（图5-1）。图5-1中粗线为最靠近衬砌的连通裂隙，裂隙中水压力可近似认为直接由衬砌承担。
图5-1 隧道围岩裂隙网络图
6减小衬砌外水压力的有效措施
前已说明，作用于隧道衬砌的外水压力为地下水位对衬砌的静水头乘以3个修正系数1β、2β和3β。其中3β系考虑工程设施对外水压力的折减，有以下几种常用的措施：
(1)由衬砌向岩石打浅排水孔。
(2)沿衬砌周边进行固结灌浆，形成防渗圈，加大水头损失而减小作用于衬砌的外水压力。
(3)在衬砌与岩石间设置无纺布排水层，铁路隧道多用此法。
(4)设置专门的排水洞。
(5)上述几种措施都是有效的，例如沿隧洞周边布置浅排水孔能大幅度减小外水压力，即3β可小于0。3。
参考文献
[1] 徐曾和.渗流的流耦合问题及应用渗流的流固耦合问题及应用沈阳：东北大学，1998
[2] 黄涛.渗流场与应力场耦合环境下裂隙围岩型隧道涌水量预测的研究成都：两南交通人学，1997
[3] 许彦卿.岩体裂隙系统渗流场与应力场耦合模型地质灾害与环境保护
⑴,31-34
[4] 懂国贤.水下公路隧道人民交通出版社,1984
[5] 王建宇,胡元芳.对岩石隧道衬砌结构防水问题的讨论[J].现代隧道技术,2001,38(1):20～25
[6] 张有天.水工隧洞及压力管道外水压力修正系数[J].水力发电,1996(12)
[7] Zhang,Y.T..External water pressure on lining of tunnels in mountain area[J]. Modern Tunneling Science and Technology,Adachi et al(eds),Swets& Zeitinger,2001
隧道钻爆法施工作业 隧道钻爆法施工的主要工序有开挖、出碴、支护和衬砌。它的施工过程是在地层中挖出土石，以形成符合设计的隧道断面轮廓，并进行必要的支护和衬砌，以控制围岩的变形，确保隧道长期安全使用。为了保证主要工序的进行，尚需配备必要的动力和机械设备，以及其它必要的通风、照明、防排水、防尘等设施。 第一节钻爆开挖 钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项，它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，并装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大，造价约占20％～40％，是隧道施工中较关键的基本作业。 对于开挖作业应做到以下要求。 1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）； 2．石碴块度（石碴大小）适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输； 3．钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间，并尽量节省爆破器材； 4．爆破在充分发挥其能力的前提下，减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定； 5．减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏（特别是隧道洞口地段爆破时）。 一、爆破破岩作用机理及有关概念 炸药的爆破反应是有机物的氧化还原反应，具有高温、高压和高速度的特点。炸药的爆炸过程是爆轰波的传播过程，也是爆炸生成气体和初始做功的过程，当炸药在岩(土)体中爆炸时，爆轰波轰击岩面，以冲击波形式向岩体内部传播，形成动态应力场。冲击波作用时间极短，能量密度极高，使炮孔周围岩石产生粉碎性破坏。爆炸气体静压和膨胀做功，有使岩石质点作远离药包中心运动的倾向，岩体受切向拉力，其强度达到岩石抗拉强度时，则岩石破坏，产生径向裂隙。在爆炸结束的瞬间，随着温度的下降， 气体逸散，介质又为释放压缩能而回弹，从而又可能产生环 向裂缝。在爆破力作用下，在偏离径向450的方向上还可能 产生剪切裂缝。在这些裂缝的交错切割和剩余爆破力的作用 下，岩石即被破碎和移位。 （一）无限介质中的爆破作用 假定将药包埋置在无限介质中进行爆破，则在远离药包 中心不同的位置上，其爆破作用是不相同的。大致可以划分 为四个区域，如图7—1所示。图7—1无限介质中的爆破作用1．压缩粉碎区 R范围的区域。该区域内介质距离药包最近，受到的压力最大，故破坏最它是指半径为 1
西南交大隧道工程在线 离线作业 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
西南交大网络教育《隧道工程》在线作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共7道小题) 1. 随着隧道的设计与计算理论的发展，隧道支护系统承载能力及安全度评定的方法也随着发展而不断完善，现行的方法有（）①经验设计和工程类比方法②概率极限状态可靠度设计③允许应力法④破损阶段法 (A)①②③④ (B)②③④ (C)①② (D)①③④ 正确答案：B 解答参考： 2. 地下结构围岩（岩体+土体）的哪项工程性质对围岩的稳定性影响最大（） (A)物理性质 (B)水理性质 (C)力学性质 (D)化学性质 正确答案：C 解答参考： 3. 下列关于自重应力场变化规律的叙述，错误的是（） (A)自重应力随深度线性增加 (B)由自重应力引起的水平应力可能大于自重应力 (C)地质构造形态会改变了自重应力场的状态 (D)深度对初始应力状态有影响 正确答案：B 解答参考： 4.
在如图所示的地质构造中修建隧道，位置选择最好的是（） (A)a和c位置 (B)b位置 (C)a位置 (D)c位置 正确答案：C 解答参考： 5. 隧道因考虑排水的需要，应限制最小坡度，《铁路隧道设计规范》规定，隧道内线路不得设置平坡，最小的允许坡度不宜小于（） (A)3% (B)2‰ (C)2% (D)3‰ 正确答案：D 解答参考： 6. 关于铁路隧道单洞双线和双洞单线的比较，下列说法正确的是（） (A)单洞双线的投资较高。 (B)双洞单线的空气动力学和环境影响较小。 (C)单洞双线可以利用活塞风，而双洞单线难以利用活塞风。 (D)单洞双线的单洞断面面积较大，软弱围岩中易塌方，容易变形，风险大。 正确答案：D 解答参考： 7. 端墙式洞门适用于下列哪种情况（） (A)洞当洞口石质坚硬稳定，且地形陡峻无排水要求时。 (B)洞口地质较差（Ⅳ级及以上），山体纵向推力较大时。 (C)适用于地形开阔，石质较稳定的地区。
西南交通大学2008－2009 学年第(1)学期考试试卷B 课程代码 课程名称 工程力学 考试时间 120 分钟 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总成绩 得分 阅卷教师签字: 一. 填空题(共30分) 1.平面汇交力系的独立平衡方程数为 2 个,平行力系的最多平衡方程数为 2 个,一般力系的最多平衡方程数为 3 个;解决超静定问题的三类方程就是 物理方程 、 平衡方程 、 几何方程 。(6分) 2.在 物质均匀 条件下,物体的重心与形心就是重合的。确定物体重心的主要方法至少包括三种 积分 、 悬挂 与 称重或组合 。(4分) 3.求解平面弯曲梁的强度问题,要重点考虑危险截面的平面应力状态。在危险截面,可能截面内力 弯矩 最大,导致正应力最大,正应力最大处,切应力等于 零 ; 也可能截面内力 剪力 最大,导致切应力最大,切应力最大处,正应力等于 零 。作出危险截面上各代表点的应力单元,计算得到最大主应力与最大切应力,最后通过与 许用 应力比较,确定弯曲梁就是否安全。(5) 4.某点的应力状态如右图所示,该点沿y 方向的线应变εy = (σx -νσy )/E 。(3分) 5.右下图(a)结构的超静定次数为 2 ,(b)结构的超静定次数为 1 。(2分) 6.描述平面单元应力状态{σx ,σy ,τxy }的摩尔圆心坐标为 (σx +σy ),已知主应力σ1与σ3,则相应摩尔圆的半径为 (σ1-σ3)/2 。(3分) 7.两个边长均为a 的同平面正方形截面,中心相距为4a 并对称于z 轴,则两矩形截面的轴惯性矩I z ＝ 7a 4/3 。(5分) 8.有如图所示的外伸梁,受载弯曲后,AB 与BC 均发生挠曲,且AB 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 σx σy
课程名称： 设计题目： 院系： 专业： 年级： 姓名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 年月日
课程设计任务书 专业姓名学号 开题日期：年月日完成日期：年月日题目隧道钻爆设计 一、设计的目的 掌握隧道钻爆设计过程。 二、设计的内容及要求 根据提供的隧道工程，确定各炮眼类型的炮眼数目；编制钻爆参数表；绘制钻爆设计图；绘制爆破网络图 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
隧道爆破设计实例 一、 工程概况 某隧道穿越无区域性断裂构造地带，围岩较为破碎，裂隙较发育，普氏系数f=8～10。地下水以基岩裂隙水为主，水量较发育。隧道内围岩以Ⅳ类围岩为主，主要为片麻岩。隧道断面设计为半圆拱形，底宽B=4.5m 、高H=4.0m 。 二、 施工方案选择 为了保证隧道开挖质量，又能加快施工工期，采用全断面光面爆破施工方案。每月施工28d ，采用4班循环掘砌平行作业，月掘进计划进尺为210m 。 三、 爆破参数选择 1、计算炮眼数N τγ q S N = N ——炮眼数目，不包括未装药的空眼数。 q ——单位耗药量 S ——开挖断面积，m 2。 τ——装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，可参考表1 γ——每米药卷的炸药量，kg/m,2号岩石铵梯炸药的每米质量见表2 开挖断面 []{}23.13B 2B H 22 2B S m =?÷-+??? ?????÷÷=） （）（π 单位炸药消耗量根据表5——5选取，q=1.4kg/m 3。
装药系数τ根据表5——3，并综合考虑各类炮眼的装药系数选取，τ=0.43。 根据表5——4选取γ=0.78，代入上式则有 5 .5578 .043.03 .134.1N =??= 个 实际取55个炮眼。 2、每循环炮眼深度 本工程的月掘进循环计划进尺为210m ，每掘进循环的计划进尺数l=210÷28÷4=1.875m,本设计取炮眼利用率η=0.93，则根据炮眼深度计 算式有L ＝l/η=1.875/0.93=2.02m 实际取炮眼深度为2m ，每循环进尺l ′=2.0×0.93=1.86m 一般深掏槽眼较炮眼深度加深0.15～0.25m 。 3、炮孔直径 由于地下水以基岩裂隙水为主，水量较发育，因此，选用2号岩石乳化炸药，其药卷直径为32mm ，长度为200mm ，每卷质量为0.15kg 。
《工程测量学习题集》----部分习题参考答案 工程测量教研室编 西南交通大学
第二章 高程测量 第4题答案： 为了建立一个全国统一的高程系统，必须确定一个统一的高程基准面，通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。从1989年起，我国规定采用青岛验潮站1952～1979年的观测资料，计算得出的平均海水面作为新的高程基准面，称为“1985国家高程基准”。根据新的高程基准面，得出青岛水准原点的高程为72.260m 。 第10题答案： 水准管轴：管水准器是一个封闭的玻璃管，管的内壁在纵向磨成圆弧形，管内盛酒精或乙醚或两者混合的液体，并留有一气泡。管面上刻有间隔为2mm 的分划线，分划的中点称水准管的零点。过零点与管内壁在纵向相切的直线称水准管轴。 视准轴：测量仪器上的望远镜有一个十字丝分划板，它是刻在玻璃片上的一组十字丝，被安装在望远镜筒内靠近目镜的一端。十字丝交点和望远镜物镜光心的连线称为视准轴，也就是视线。视准轴是水准仪的主要轴线之一。 水准管轴应平行于视准轴，当水准管气泡居中时，视准轴就处于水平位置。 第16题答案： 已知H BM5=531.272 m H 1= H BM5+(-2.114-1.512)=527.646 m H 2= H 1+(1.176-1.673)=527.149 m H 3= H 2+(1.972+2.041)=531.162 m H 4= H 3+(-0.751-1.573)=528.838 m 第21题答案： m h f h 024.0551.1894.1354.2067.1-=--+==∑ km s 41.12.19.08.0=+++=∑ mm L F h 6043030±=±=±= 因h h F f <，可以进行闭合差分配 mm v 548 .0241+=?= mm v 549 .0242+=?= mm v 742 .1243+=?= mm v 74 1 .1243+=?= H 1=501.382 m; H 2=503.741 m; H 3=501.854 m 第22题答案： m b a h I I I 524.0+=-= m b a h II II II 506.0+=-= m h h I II 018.0-=-=? 仪器i 角为：2620626560018 .0''-=?-= ?= ρ? S i m s s s x A 027.060 30 60018.0-=+?-='+?=? A 点尺正确读数应为：m x a a A II II 971.1=-='
西南交大铁道工程毕业总结 篇一：西南交大铁道工程毕业总结 篇一：西南交大峨眉校区铁道工程生产实习总结 目录 1、预应力梁的制作以及安装............................................................... .............. (3) 预应力梁的基本参数............................................................... .............. (3) 箱梁的制作过程主要............................................................... .............. (3)
预应力梁的吊装............................................................... .............. (5) 架桥机的施工流程............................................................... .............. (6) 2．抗滑桩............................................................... .............. (7) 抗滑桩定义............................................................... .............. (8) 抗滑桩的施工............................................................... .............. (8) 抗滑桩的锚固深度...............................................................
课程名称：隧道工程 设计题目： 院系： 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 2012 年 6 月 2 日
课程设计任务书 专业姓名学号 开题日期：年月日完成日期：年月日题目隧道钻爆设计 一、设计的目的 掌握隧道钻爆设计过程。 二、设计的内容及要求 根据提供的隧道工程，确定各炮眼类型的炮眼数目；编制钻爆参数表；绘制钻爆设计图；绘制爆破网络图 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
隧道概况：某海底隧道的服务隧道处于花岗岩地层，无地下水，隧道为马蹄形断面，采用三班三循环作业，炮眼利用率0.9，采用2号岩石铵梯炸药，药卷直径32mm 。其中，围岩级别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ级 ，断面积为24、28、30、32、34m 2，月掘进计划为150m 、160m 、170、180、190、200m 。每月施工28d ，采用三班三循环作业。 要求：针对以上工程，进行其中一种情况的爆破设计，包括计算炮眼数量、确定循环进尺（深度、长度等）、确定各炮眼类型的炮眼数目、分配药量、编制钻爆参数表、绘制钻爆设计图、绘制爆破网络图。 一、 隧道概况：某海底隧道的服务隧道处于花岗岩地层，无地下水，隧道为马蹄形断面，采用三班三循环作业，炮眼利用率0.9，采用2号岩石铵梯炸药，药卷直径32mm 。其中，围岩级别为Ⅳ级 ，断面积为24m2，月掘进计划为160m 。每月施工28d ，采用三班三循环作业。 二、 设计内容： 1、计算导坑炮眼数N ： αγ qS = N 其中：S=242m ，单位耗药量3/m 2.1kg q =，0.47=α，0.78=γ，带入有： 78.6 78 .074.0242.1N =??==αγqS 实际取78个炮眼。
一、填空题： 1．设函数(,)z z x y =是由 ln x z z y =所确定，则() 0,1,1dz =dx dy + ． 2．设幂级数0 n n n a x ∞ =∑的收敛区间为()3,3-，则幂级数()0 1n n n a x ∞ =-∑的收 敛区间为 ()2,4- ． 3．设函数 , 0()0, 0x x f x x ππ --<≤?=? <≤?的付氏级数的和函数为()S x ，则(5)S π= 2 π ． 4．设),(x y x f z =，其中f 具有连续的二阶偏导数，则 y x z ???2 = 22 3 22 12 11f x y f x f x ''- '-'' ． 5．设幂级数()0 1n n n a x ∞ =-∑在0x =处收敛，而在2x =处发散，则幂级数0 n n n a x ∞ =∑的 收敛域为 [1,1)-． 6．函数 23 )(2-+=x x x f 关于x 的幂级数展开式为 11 0(1)1,(1,1)2n n n n x x +∞ +=??--∈-???? ∑ ． 7．设函数y z x =，则(2,1)dz = 2ln 2dx dy + 8．曲线23,,x t y t z t ==-=的切线中，与平面236x y z -+=垂直的切线 方程是 1111 2 3 x y z -+-==-． 9．设),(y x z z =是由方程sin()ln z e z xy a -= 0a >为常数所确定的二元函数，则 = dz cos()cos()sin() sin() z z yz xy xz xy dx dy e xy e xy + --． 10.旋转抛物面2 2 z x y =+的切平面： 44810x y z -++=， 平行与已知平面21x y z -+=. 11．微分方程20y y y '''+-=的通解为 1 2 12x x Y C e C e -=+，
第六章隧道钻爆法开挖施工技术 6.1隧道爆破的基本概念 ?隧道开挖爆破是单自由面条件下的岩石爆破，爆破条件往往是很差的，要求的爆 破技术较高。 ?特点是：爆破自由面少，一般只有一个自由面，而且是大致与炮眼方向垂直。炮 眼数目与炸药消耗量多。 ?隧道开挖爆破涉及的主要名词如下： ?掏槽、光面爆破、预裂爆破。 ?循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。 ?炮眼间距：同一并排两相邻炮眼的中心距离。 ?抵抗线：药包中心至自由面的最小距离。 ?炮眼利用率：实际循环进尺与炮眼深度之比。 ?掏槽眼：开挖断面中部偏下，最先起爆的炮眼。 ?辅助眼：掏槽眼之外、周边眼之内的所有炮眼。 ?周边眼：周边轮廓线上的炮眼。 ?底板眼：隧道底边上的炮眼。 ?炸药的敏感度。 ?爆力和猛度。 ?炸药爆炸的稳定性。 ?6.2.1.1全断面开挖法 ?适用条件：岩石坚固性中等以上、裂隙节理不发育、围岩整体性较好、断面小于 100M2。 ?优点：可采用深孔爆破、空间大、通风容易、宜采用大型机械。 ?6.2.1.2台阶开挖法 ?适用条件：岩石坚固性中等以下、裂隙节理发育、围岩整体性较差。 ?台阶开挖法又分为： ?正台阶开挖法 ?反（倒）台阶开挖法 ?6.2.1.3导洞开挖法 ?导洞开挖法：根据主导洞位置分为上导洞、下导洞、侧导洞。 ?6.2.2影响开挖方法的因素 ?一、地质条件二、洞室的断面面积三、洞室的支护形式四、装运条件 ?五、施工队伍与设备条件 6.3隧道爆破技术 ?工作面的炮眼根据不同的功能分为： ?（1）掏槽眼（又名掏心眼）（2）辅助眼（又名崩落眼）（3）周边眼。 ?6.3.1爆破参数 ?隧道掘进爆破技术主要包括以下几个问题： ?正确确定爆破参数； 选择合理的炮眼排列方式；采用有效的控制轮廓措施；解决施工操作中的安全问题。 ?一、爆破参数的确定原则
西南交大网络教育《隧道工程》在线作业 本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共7道小题) 1. 随着隧道的设计与计算理论的发展，隧道支护系统承载能力及安全度评定的方法也随着发展而不断完善，现行的方法有（）①经验设计和工程类比方法②概率极限状态可靠度设计③允许应力法④破损阶段法 (A) ①②③④ (B) ②③④ (C) ①② (D) ①③④ [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：B 解答参考： 2. 地下结构围岩（岩体+土体）的哪项工程性质对围岩的稳定性影响最大（） (A) 物理性质 (B) 水理性质 (C) 力学性质 (D) 化学性质 你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：C 解答参考： 3. 下列关于自重应力场变化规律的叙述，错误的是（） (A) 自重应力随深度线性增加 (B) 由自重应力引起的水平应力可能大于自重应力 (C) 地质构造形态会改变了自重应力场的状态 (D) 深度对初始应力状态有影响 你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：B 解答参考： 4.
在如图所示的地质构造中修建隧道，位置选择最好的是（） (A) a和c位置 (B) b位置 (C) a位置 (D) c位置 你选择的答案： C [正确] 正确答案：C 解答参考： 5. 隧道因考虑排水的需要，应限制最小坡度，《铁路隧道设计规范》规定，隧道内线路不得设置平坡，最小的允许坡度不宜小于（） (A) 3% (B) 2‰ (C) 2% (D) 3‰ 你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：D 解答参考： 6. 关于铁路隧道单洞双线和双洞单线的比较，下列说法正确的是（） (A) 单洞双线的投资较高。 (B) 双洞单线的空气动力学和环境影响较小。 (C) 单洞双线可以利用活塞风，而双洞单线难以利用活塞风。 (D) 单洞双线的单洞断面面积较大，软弱围岩中易塌方，容易变形，风险大。 你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：D 解答参考： 7. 端墙式洞门适用于下列哪种情况（） (A) 洞当洞口石质坚硬稳定，且地形陡峻无排水要求时。 (B) 洞口地质较差（Ⅳ级及以上），山体纵向推力较大时。
西南交《工程力学(机械类)》在线作业一 一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。） 1. 下列材料不符合各向同性的是 . 钢材 . 浇筑得很好的混凝土 . 木材 . 塑料 正确答案： 2. 空间力对点之矩是 . 代数量 . 滑动矢量 . 定位矢量 . 自由矢量 正确答案： 3. 空间任意力系有个独立的平衡方程. 3 . 4 . 5 . 6 正确答案： 4. 平面任意力系有（）个独立的平衡方程. 1 . 2 . 3 . 4 正确答案： 5. 平面力偶系有（）个独立的平衡方程。. 1 . 2 . 3 . 4 正确答案： 6. 空间力偶系有（）个独立的平衡方程 . 3 . 4 . 5 . 6 正确答案： 7. 纯弯曲梁段的横截面内力是 . 弯矩和剪力 . 剪力和轴力 . 弯矩和轴力 . 只有弯矩 正确答案：
8. 平面平行力系有（）个独立的平衡方程 . 1 . 2 . 3 . 4 正确答案： 9. 考虑力对物体作用的运动效应和变形效应，力是 . 滑动矢量 . 自由矢量 . 定位矢量 正确答案： 10. 在纯弯曲梁中性层上的点的应力状态为（） . 纯剪切应力状态 . 单向应力状态 . 零应力状态 . 三向应力状态 正确答案： 西南交《工程力学(机械类)》在线作业一 二、判断题（共 15 道试题，共 60 分。） 1. 只有在摩擦因数非常大时，才会发生摩擦自锁现象 . 错误 . 正确 正确答案： 2. 材料力学的任务是在保证安全的原则下设计构件 . 错误 . 正确 正确答案： 3. 刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件 . 错误 . 正确 正确答案： 4. 受扭圆轴横截面上，半径相同的点的切应力大小也相同 . 错误 . 正确 正确答案： 5. 首尾相接构成一自行封闭力多边形的平面力系是平衡力系 . 错误 . 正确 正确答案： 6. 力偶对刚体的转动效应与其在作用面内的位置有关 . 错误 . 正确 正确答案： 7. 三力平衡汇交定理表明：作用在物体上汇交于一点的三个力必是平衡力系
【关键字】方案、情况、台阶、方法、条件、前提、文件、效益、质量、计划、地方、问题、要点、系统、机制、有效、充分、整体、合理、良好、加大、配合、执行、保持、加深、建立、制定、发现、措施、特点、位置、关键、支撑、安全、稳定、网络、需要、工程、项目、途径、能力、需求、制度、方式、作用、标准、结构、最大限度、速度、关系、设置、检验、分析、衔接、逐步、形成、保护、满足、严格、管理、监督、坚持、保证、确保、服务、发挥 隧道钻爆施工设计 一、工程概况 1、工程简述 2、工程地质 我管段地处燕山山脉中山区及中低山区，高差较大，地形起伏很大。山势陡峻，沟谷纵横，分水岭近南北向伸展，海拔高度730m-1616m 之间，相对高差800m以上，植被覆盖较浅，基岩裸露清晰。沿线山前缓坡分布有新黄土，冲沟发育。 隧道区地层岩性为太古界片麻岩，元古界花岗闪长岩，元古界钾长花岗岩，伟晶岩脉，花岗岩脉，第四系全新统冲洪积层新黄土、细砂、粗砂、细圆砾土、粗角砾土、粗圆砾土、软石土。洞口段大多为碎石土，片麻岩，强-弱风化，岩体破碎，呈散体结构。洞身大多为片麻岩，安山岩，呈散体、块状、巨块状等结构。 二、光面爆破设计 1、质量标准 开挖掘进是隧道施工的最重要工序之一。爆破质量直接影响隧道施工的安全、掘进速度以及经济效益，爆破效果不好。对围岩的破坏范围过大，将会造成坍方影响施工安全；石碴块度过大，将会影响装运速度；超挖过大，增加回填量直接影响经济改益；欠挖补炮，增加工序直接影响掘进速度；底板不平（不在同一平面内），影响下一进尺的开挖：炮眼利用率不高，增加钻眼的时间和工费。因此，为了避免盲目施工并获得良好的爆破效果，根据设计文件和图纸，《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》
西南交通大学2001年硕士研究生入学考试试卷 （钢筋混凝土结构）（第一套） ―、简述题（共50分） 12时不能考虑螺旋箍筋的有利影响。1、根椐螺旋箍筋轴心受压柱的受力行为说明横向约束对混凝土性能有何影响，并解释为什么当I0d 8@100。画出截面配筋示意图。20，抗剪、扭箍筋为20，抗扭纵筋为6700，承受弯矩、剪力和扭矩的共同作用。已知所需抗弯纵筋2250h2、一矩形截面梁b max？若不满足时会出现什么情况?min3、在进行受弯构件正截面强度计算时，为何要求 4、与普通钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构的强度和变形性能有何不同? 从以下几个方面比较先张法构件和后张法构件：（1）适用场合；（2）预应力的传递方式； （3）预应力损失；（4）有效预应力的计算。 5、指出图示三种偏心受压构件的应变图哪一根代表界限破坏? 哪一根代表大偏心受压破坏?哪一根代表小偏心受压破坏 ? 6、构件在长期荷栽作用下的挠度和短期荷载作用下的挠度有何不同? 影响长期荷栽挠度的主要因素有哪些? 7、什么是混凝土的徐变?影响徐变的主要因素有那些? 举例（至少3个）说明徐变对结构的影响. 二、计算题（共50分） 1.0，计算并画出梁的设计弯矩图和设计剪力图。1.4，荷栽组合值系数q1.2,c100kN，永久荷栽分项系数及可变荷栽分项系数分别为15kNm，梁外端作用的集中力为活栽，其标准值为 pk30kNm，活栽qk1、图示钢筋混凝土外伸梁上承受均布荷载和集中力作用，已知均布荷载标准值为恒栽gk 310Nmm），2fy16.5Nmm），采用Ⅱ级钢（fy15.0Nmm，fcmm，混凝土强度等级C30 22（fc250kN500kN，M7m，承受轴向力设计值N35mm。柱计算长度 I0as900mm，as120mm，hhf150mm， hf450mm，bbf2、已知一工字形截面偏心受压构件截面尺寸为bf 试按对称配筋计算柱的钢筋。
y = x - y ）右下图(a)结构的超静定次数为结构的超静定次数为 1 。(2分) 描述平面单元应力状态x , y , xy }x +y )，已知主应力1 和3 ，则相应摩尔圆的半径为1 - 3 )/2 两个边长均为的同平面正方形截面，惯性矩I z ＝(5分) 有如图所示的外伸梁，AB = BC 班 级 学 号 姓 名 σx σy
二．分析计算题（70分） 1．绘出低碳钢的应力－应变拉伸曲线，说出低碳钢拉伸经历的四个阶段以及卸载定理的意义。(15) (略) 2．如图1所示平面构架由直杆AC、AD及直角折干BED在A、B、D处用铰链连接而成，已知P=2kN，各构件自重不计。试求铰A、B及固定端C的约束反力。(10) P 图1 解：画出AD杆及整体的受力图。（受力图3分，AD方程与结果3分，BED二力杆1分，整体与结果3分）对AD杆： 对整体
3．作如图所示梁的剪力图和弯矩图。（10分） 4．等截面实心圆轴的直径d＝100mm，受力如图5所示。已知轴材料的许用剪应力 []＝60MPa。要求：①作轴的扭矩图；②校核轴的强度。(15) （1）正确作出扭矩图者3分（图的要素正确， 坐标，单位，阴影，正负号表示） （2）各杆段扭矩计算结果正确者3分 （3）最大扭矩M max正确 2分 （4）知道采用公式max<[τ]，者4分 （5）知道可以根据M max 求出max，虽不知道公式（尚未学过）可奖励2分，知道者奖励4分。 图3 图2
5．如图所示T形截面梁的弹性模量E=200GPa,求梁中心截面的最大的截面切应力max。（10分） Z轴距离底部260mm ＝(320*80*160+320*80*360)/(320*80*2) y c Iz=Iz1+Iz2 =80*320^3/12+320*80*(260-160)^2 +320*80^3/12+320*80(320-260+40)^2 图4 =320*80(320^2/12+80^2/12+100^2+100^2) 6．已知图示圆杆直径d、材料的弹性模量E 、比例极限p，求可以用欧拉公式计算临界应力时压杆的最小长度l min。 (10分) l 图5
第六章隧道钻爆法开挖施工技术 6.1 隧道爆破的基本概念 隧道开挖爆破是单自由面条件下的岩石爆破，爆破条件往往是很差的，要求的爆破技术较高。特点是：爆破自由面少，一般只有一个自由面，而且是大致与炮眼方向垂直。炮眼数目与炸药消耗量多。 隧道开挖爆破涉及的主要名词如下： 掏槽、光面爆破、预裂爆破。 循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。 炮眼间距：同一并排两相邻炮眼的中心距离。 抵抗线：药包中心至自由面的最小距离。 炮眼利用率：实际循环进尺与炮眼深度之比。 掏槽眼：开挖断面中部偏下，最先起爆的炮眼。 辅助眼：掏槽眼之外、周边眼之内的所有炮眼。 周边眼：周边轮廓线上的炮眼。 底板眼：隧道底边上的炮眼。 炸药的敏感度。 爆力和猛度。 炸药爆炸的稳定性。 6.2.1.1 全断面开挖法 适用条件：岩石坚固性中等以上、裂隙节理不发育、围岩整体性较好、断面小于100M2。优点：可采用深孔爆破、空间大、通风容易、宜采用大型机械。 6.2.1.2 台阶开挖法 适用条件：岩石坚固性中等以下、裂隙节理发育、围岩整体性较差。 台阶开挖法又分为： 正台阶开挖法 反（倒）台阶开挖法 6.2.1.3 导洞开挖法 导洞开挖法：根据主导洞位置分为上导洞、下导洞、侧导洞。 6.2.2 影响开挖方法的因素 一、地质条件二、洞室的断面面积三、洞室的支护形式四、装运条件 五、施工队伍与设备条件 6.3 隧道爆破技术 工作面的炮眼根据不同的功能分为： （1）掏槽眼（又名掏心眼）（2）辅助眼（又名崩落眼）（3）周边眼。 6.3.1 爆破参数 隧道掘进爆破技术主要包括以下几个问题： 正确确定爆破参数； 选择合理的炮眼排列方式；采用有效的控制轮廓措施；解决施工操作中的安全问题。 一、爆破参数的确定原则 其主要标志应当是： 炮眼利用率高，应在90%以上； 巷道断面轮廓合乎规格，超欠挖量不大，对围岩破坏小；
一、单项选择题。本大题共9个小题，每小题 2.5 分，共22.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.新奥法是（）。 1.一种施工方法 2.施工原则 3.[MISSING IMAGE: , ] 4.矿山法 5.全断面施工法 2.选择施工方法应根据（）。 1.隧道长度 2.工期要求 3.地质条件 4.[MISSING IMAGE: , ] 5.安全生产 3.用中线法进行洞内测量的隧道，中线点间距直线部分不宜短于（）。 1.50m 2.80m 3.100m 4.[MISSING IMAGE: , ] 5.30m 4.当洞口可能出现偏压时，应采取措施（）。 1.地表锚杆 2.喷射混凝土 3.平衡压重填土 4.[MISSING IMAGE: , ] 5.深基桩 5.在IV~VI尖围岩条件下，全断面开挖法适用于（）。 1.3车道隧道 2.2车道隧道 3.[MISSING IMAGE: , ] 4.2车道隧道的停车带 5.跨度大于20m的隧道 6.沿隧道设计断面轮廓线布置的周边眼间距误差不得大于（）。 1.5cm 2.[MISSING IMAGE: , ] 3.10cm 4.15cm 5.20cm 7.二次衬砌的施作时间为（）。
1.初期支护完成1个月后 2.初期支护完成1.5个月后 3.初期支护完成后 4.围岩和初期支护变形基本稳定后 5.[MISSING IMAGE: , ] 8.就进行地表沉降量测的是（）。 1.覆盖层厚度小于20m 的隧道 2.位于 III-I 类围岩中且覆盖层厚度小于40m 的隧道 3.[MISSING IMAGE: , ] 4.隧道的洞口段 5.位于I-II 类围岩中的隧道 9.汽车专用公路隧道对防排水工程的质量要求为（）。 1.拱部边墙不滴水 2.路面不冒水、不积水 3.设备箱洞处不渗水 4.隧道拱部、墙部、路面、设备洞、车行横通道、人行横通道等均不渗水 5.[MISSING IMAGE: , ] 二、多项选择题。本大题共31个小题，每小题 2.5 分，共77.5分。在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。 1.弃碴场地的布置应符合（）。 1.运距短 2.不得占用其它工程场地和影响附近各种设施的安全 3.[MISSING IMAGE: , ] 4.不得影响附近的农田水利设施，不占或少占农田 5.[MISSING IMAGE: , ] 6.不得堵塞河道、沟谷、防止抬高水位和恶化水流条件 7.[MISSING IMAGE: , ] 2.施工临时房屋的布置原则为（）。 1.交通方便 2.避开高压线 3.[MISSING IMAGE: , ] 4.严禁将临时房屋布置在受洪水、泥石流、坍方、滑坡及雪崩等自然灾害威胁 的地段 5.[MISSING IMAGE: , ] 6.临时房屋的周围应设有排水系统 7.[MISSING IMAGE: , ] 3.隧道竣工后洞内水准点埋设为（）。 1.每公里一个 2.[MISSING IMAGE: , ] 3.每2公里一个
隧道爆破设计 一、施工方案选择 为了保证隧道开挖质量，又能加快施工工期，采用全断面光面爆破施工方案。每月施工28d，采用3班循环掘砌平行作业，月掘进计划进尺为170m。 二、爆破参数选择 1、计算炮眼数N N——炮眼数目，不包括未装药的空眼数。 q——单位耗药量 S——开挖断面积，m2。 τ——装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值， γ——每米药卷的炸药量，kg/m。 S=28,,,. 取88个炮眼 2、每循环炮眼深度 本工程的月掘进循环计划进尺为170m，每掘进循环的计划进尺数l=170÷28÷3=2.023m,本设计取炮眼利用率η=0.9，则根据炮眼深度计算式有 L＝l/η=2.023/0.9=2.248m 实际取炮眼深度为2.2m，每循环进尺2.2×0.9=1.98m 一般深掏槽眼较炮眼深度加深0.15～0.25m。 故掏槽眼及底眼深度 辅助眼，周边眼深度 3、炮孔直径 由于隧道处于花岗岩底层，无地下水，因此，选用2号岩石铵梯炸药，其药
卷直径为32mm，长度为200mm，每卷质量为0.15kg。 炮孔过小，不利于装填药卷；炮孔过大，会降低爆破效果和钻眼速度。根据施工单位常用的钻孔设备和选用的药卷直径，确定炮孔直径为42mm。 4、计算各种炮眼长度及同一平面上两掏槽眼眼口间的距离 Ⅳ级围岩掏槽眼参数，炮眼与开挖面间的夹角，其次是，，上下两对炮眼间距a=70cm,同一平面上一对掏槽眼眼底的距离b=30cm. 最长掏槽眼长度：去2.6m,向内依次是1.42m，0.57m 最外层掏槽眼眼口的距离B为，向内依次是1.50m，0.90m。 辅助眼长度为2.2m，各周边眼眼口均距开挖轮廓线5cm,其底眼超出开挖轮廓线10cm,则 5、炮眼间距和排距 （1）、掏槽眼 根据本隧道断面较大的特点，确定采用复式楔形掏槽。共布置18个掏槽眼，其中深掏槽眼6个，眼深在每循环炮眼深度的基础上加深0.2，故深度取2.4m；
工程计算实践第一次作业 班级：专隧1班 姓名：XXXXX 学号：xxxxxxxxxx 2017年4月
1.工程背景 选取一相似实际工程，该隧道为单洞双线隧道。区域为中低山区，地形起伏较大，山坡自然坡度约30~60度，相对高差300~860m左右，主要岩层地层岩性较单一，地表零星分布有第四系坡残积层，主要为花岗岩、花岗闪长岩、全~弱风化，全风化层厚度约为20~30m，强风化层厚3~5m，下伏弱风化层。埋深约为30m。掌子面围岩主要为强风化花岗岩、花岗闪长岩。掌子面揭露呈黄褐色，岩体破碎，节理裂隙较发育，裂缝密集且部分张开；毛开挖面能够自稳，偶有掉块现象。初期支护喷射35cm厚，C25混凝土，钢架间距60cm。每三棍在拱部1400范围内施做一环4m长小导管，间距30cm。二衬厚度60cm, C30混凝土。 2.计算模型建立 根据隧道支护结构尺寸信息，采用ANSYS建模，仅考虑二次衬砌受力，二次衬砌承担50%的荷载。 2.1计算参数 二衬C30混凝土以及V级围岩的参数见表1-1。根据《铁路隧道设计规范》，可以计算出深埋隧道围岩的垂直和水平均布荷载，如表1-2所示。对于竖向和水平的均布荷载其等效节点力分别近似取节点两相邻单元水平或垂直投影长度的一半衬砌计算宽度这一面积范围内的分布荷载总和。结构自重直接通过ANSYS 添加密度施加。
2. 2模拟步骤 2.2.1建立模型 打开ANSYS，进入前处理器，输入如下命令可初步建立模型。 图1 模型示意图 2.2.2为模型赋予属性 模型材料选择为梁单元(beam3 )，截面宽度lm，高度0.4m，弹性模量32Gpa泊松比0.2，密度2500。同时选择弹簧单元（combin14）设置其相关物理和几何参数，如图2所示
一、名词解释 止水带、周边位移、塑料导爆管、围岩、复合式衬砌明洞、周边位移、盾构施工、装药结构、仰拱及仰坡、锚喷支护、主体结构、附属结构管片 二、填空题 1、新奥法的核心是最大限度的发挥围岩的（）。 2、隧道由（）和（）两部分组成。 3、台阶法开挖的缺点是（）。 4、隧道施工的开挖方法有（）、（）和人工和机械混合开挖法。 5、钻爆法开挖坑道时，对于软岩宜采用（），硬岩宜采用（），对于松软地层采用分布开挖时宜采用预留光面层光面爆破法。 6、喷射混凝土应在（）后进行洒水养护，养护时间不小于（）。 7、采用钢筋网喷射混凝土进行锚喷支护时，要求采用钢筋网保护层厚度不小于3cm，有水部位不小于（）。 8、对于在软岩（土）隧道中采用新奥法时的十八字诀是（）、（）、（）、强支护、快封闭、勤量测。 9、隧道内的永久防水可归纳为（）、（）、（）、堵四个字。 10、在隧道内以钢拱架安设作为早期支护时，要求钢拱架应垂直于隧道中线，上下左右偏差应小于（），钢拱架倾斜度应小于（）。 11、喷射混凝土的工艺流程有（）、（）、（）和混合喷射。 12、隧道围岩级别有好到差的顺序是（）。 13、公路山岭隧道采用（）法施工。 14、隧道施工按开挖断面的分部情况不同分为（）（）（）。
15、炮眼有（）（）（）三种类型。 16、防水层和二衬的施工原则上应在（）条件下进行。 17、新奥法施工必测项目有（）、（）、（）。 18、斜眼掏槽的方法有（）、（）、（）三种。 19、“三管两线”是指高压水管、（）、（）、（）、运输线。 三、画图题 1、画出净空变形量测3条侧线示意图。 2、画出山岭隧道台阶法开挖示意图。 3、画出隧道洞顶地表下沉量测沉降布点示意图。 4、画出山岭隧道洞顶沉降布点示意图。 四、简答题 1、洞门的作用是什么？ 2、何谓沉管法施工？ 3、衬砌有哪几种类型？ 4、解释明挖法施工。 5、简述盾构法施工顺序？ 6、光面爆破和预裂爆破的区别是什么？ 7、简述山岭隧道全断面开挖法的施工顺序，详细叙述喷射混凝土施工要点及要求，并画图表示全断面开挖法的施工顺序。 8、何谓盖挖法施工？ 9、简述山岭隧道排水系统是如何设置的？ 10、简述水泥砂浆锚杆施工顺序及要求？ 隧道工程 一、名词解释题 1.非电化隧道 2.翼墙式洞门
隧道钻爆施工工艺 11.1.钻孔机械及各部位钻孔安排 根据本隧道围岩级别和拟采用的施工方法，本工程拟以掘进台车并利用风动钻岩机钻孔为主，钻孔台车辅助钻孔的方式配置钻孔机械。 具体安排：Ⅴ级围岩CD 法开挖地带，由于各分部开挖断面较小，拟主要采用风动凿岩机钻孔。 Ⅳ级围岩采用短台阶法地段，上台阶采用风动凿岩机钻孔， 下台阶尽量采用钻孔台车钻孔。 Ⅲ级围岩地段采用台阶法地段，由于上下台阶较短，尽量采用钻孔台车钻孔，以缩短钻孔时间，加快施工进度。钻孔台车不能钻到位的地段，则改为风动凿岩机钻孔。 11.2.钻爆施工程序 钻爆程序详见图3.3.-08 图3.3.-08 隧道钻爆施工程序图 11.3.各工序施工说明 11.3.1.放样布眼 钻眼前，用激光指向仪精确定向，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确给出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm （距开挖面每50 米埋设一个中线桩，每100 米设一个临时水准点）。 11.3.2.定位开眼 采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。就位后按炮眼布置图正对钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在5cm 以内。 差
11.3.3.钻眼 按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角（眼深3m 时，外插角＜3 度；眼深5m 时，外插角2 度），使两茬炮交界处台阶不大于15cm。同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。11.3.4.清孔 装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。 11.3.5.装药 装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，要定人、定位、定段别，不得乱装药。 所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。 11.3.6.联结起爆网路 按设计的联接网络实施。起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm 以上处，网路联好后，要有专人负责检查。 11.3.7.非点炮人员撤离到安全区后才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，进一步调整爆破设计。