隧道工程知识问答2

2023年12月18日发(作者：排骨土豆汤)

隧道工程知识问答2

第一章

1. 什么是隧道？

以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其内部空洞净空断面在2m以上者均为隧道。

2. 隧道在我国交通建设中的地位和作用是什么？

作用：a重要性 隧道是交通线上的重要组成部分，是国家重要的基础设施；b必要性 快速畅通的交通网是经济发展的前提，低等级公路已不适应高速经济发展的需要；c紧迫性目前我国高速公路相对较少，与我国人口、经济发展相比，太少。社会经济发展，交通必先行。

3．隧道工程的发展前景和需要解决的难题有哪些方面？

数量大 难度大 造价高 对围岩的性质还只能从定性的角度去衡量，工程应用中偏离较大，计算模型的选用和计算理论好不完全符合实际，施工技术水平和管理方法还较落后

4. 隧道按照用途分为哪些类型？

交通隧道 水工隧道 市政隧道 矿山隧道

5. 在我国《隧规》中隧道按照长度分为哪些类型？

(1)特长隧道：L>3000 m(2)长 隧 道：3000 m ≥L>1000

m(3)中长隧道：1000 m ≥L>500 m(4)短 隧 道： L≤500 m

第二章

1. 隧道勘察的目的和意义是什么？

2

a查明隧道所处位臵的工程地质条件和水文地质条件b为规划、设计、施工提供资料c对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计和施工建议 d隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见

2. 初步勘察和详细勘察有何异同？

3. 隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？

一、挖探：2～3米 二、简易钻探：3～10米 三、钻探：冲击钻、回转钻等 四、地球物理勘探

第三章

1. 名词解释：

分水岭：相邻两个流域之间的山岭或高地（分开相邻流域的山脊或边界线）

越岭隧道：线路为穿越分水岭而修建的隧道称越岭隧道。

傍山隧道：山区道路通常傍山沿河而行，山区河流的特点是河床狭窄、弯曲，经过常年的河水侵蚀和风化作用，地势往往变得陡峻。为改善线形、提高车速、缩短里程、节省时间，常需修建隧道，这种隧道叫做傍山隧道，或称河谷线隧道。

隧道净空：隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。

隧道建筑限界：是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。

隧道行车限界：保证隧道中行车安全，在一定高度和宽度范围内任何物体不得侵入的限界。

墙效应：隧道边墙给驾驶员造成危险的心理影响，行车偏左减少行车道。

仰拱：、隧道衬砌：它是一种超静定支护结构,是隧道的主体建筑物。

隧道内轮廓线：是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间为隧道的净空断面。

隧道外轮廓线指为保持净空断面的形状，衬砌必须有足够的厚度(或称最小衬砌厚度)的外缘线。该线又称为最小开挖线。

隧道实际开挖线：为保证衬砌外轮廓，开挖时往往稍大，尤其用钻爆法开挖时，实际开挖线不可避免的成为不规则形状

2. 越岭隧道选址要考虑哪些原则？傍山隧道选址要考虑哪些原则？

当线路必须跨越分水岭时，分水岭的山脊线上总会有高程较低处，称之为垭口

3. 隧道主体建筑物和附属建筑物各包括哪些项目？

主体建筑物包括洞门和洞身衬砌，以及由于地形地质情况而需要早洞口地段接长的明洞。 附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设备、电力、通信设备等。

4. 隧道平面设计的原则是什么？

隧道平面线形原则上采用直线，避免曲线。当必须设臵曲线时，其半径也不宜小雨不设超高的平面曲线半径

5. 隧道纵坡有哪些类型？控制隧道纵坡大小的主要因素是什么？

分单面坡（即向隧道一端上坡或下坡）、人字坡（即从隧道中间向洞口两端下坡）控制因素a通风问题b排水问题c施工作业安全及工程费用

6. 在什么情况下需要设臵仰拱？

当衬砌有侧压力时需要设臵仰拱，设仰拱时要考虑水压力，设臵仰拱不仅是满足地基承载力的要求，更重要的是使结构及时封闭，提高结构的整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力，抵御结构的下沉变形，达到调整围岩和衬砌的应力状态的目的，使衬砌处于稳定状态

7. 圆形衬砌、直墙式衬砌、曲墙式衬砌各适用于何种围岩类型？见第四章1

第四章

1. 隧道洞身衬砌有哪些类型？各适用于何种场合围岩？

（1）直墙式衬砌 适用条件：垂直围岩压力为大、水平围岩压力小的情况下；一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩，有时也可用于Ⅳ 级围岩（2）曲墙式衬砌 适用条件：通常用在Ⅳ 级以下的围岩水平压力较大 的情况下（3）喷混凝土衬砌、喷锚

衬砌及复合式衬砌 (4)偏压衬砌 当山体地面坡陡于l：2.5，线路外侧山体覆盖较薄，或于地质构造造成的偏压，衬砌为承受这种不对称围岩压力而采用(5) 喇叭口隧道衬砌 (6)

圆形断面隧道 为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面; (7)矩形断面衬砌 沉管法、明挖法施工时，广泛采用矩形断面衬砌

2. 初期支护和二次支护的作用是什么？在其间设臵隔离层有何作用？

初期支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形、坍塌而设臵的临时支护措施。二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设臵的永久性衬砌结构 作用是当第一层产生形变及形变压力较大时，仍给予极少量形变的可能，可降低形变压力。而当一次衬砌支护力不够时，可将少量变形压力均匀的传布到二次衬砌上，并依靠二次衬砌进一步制止继续变形，且不使一次衬砌出现裂缝时，二次衬砌也出现裂缝。由于二层衬砌之间有了隔离层（即防水夹层），则防水效果良好，且可减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。

3. 隧道洞门有哪些类型？

（1）端墙式洞门（2）翼墙式洞门（3）环框式洞门（4）台阶式洞门（5）遮光棚式洞门

4. 在什么情况下设臵明洞？

当隧道埋深较浅，上覆岩（土）较薄，难采用暗挖法时，

则应采用明挖法来开挖隧道，采用明挖法修筑的隧道结构称明洞。

5. 在什么情况下需设臵竖井或斜井？

作用1：增加开挖工作面 作用2：通风需要

6. 水对隧道结构有哪些危害？

在施工期间，地下水的作用不仅降低围岩的稳定性（尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重），增加开挖难度，且增加了支护的难度和费用，甚至需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩。此外，若对地下水处理不当，则可能造成更大的危害。如地下、地送上水位下降及水环境的改变，影响农业生产和生活用水，或被迫停工，影响工程进展等。 在运营期间，向地下水厂从混凝土衬砌的施工缝、变形缝（伸缩缝和沉降缝）、裂缝升至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中。造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀。使路面积水或结冰，造成打滑，危及行车安全。由于结冰膨胀和侵蚀性地下水的作用，不仅使衬砌受到破坏，而且使得以上危害更加严重。

7. 隧道综合治水的原则是什么？

“以排为主，防、排、截、堵相结合”

8. 截水、排水和堵水的措施有哪些？

截水措施有：在地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞或洞外井点降水。排水是利用盲沟、泄水管、渡槽、

中心排水沟或排水侧沟等将水排出洞外。堵水措施有：喷射混泥土堵水，塑料板堵水，混泥土衬砌堵水。当水量大、压力大时，则可以采取注浆堵水，注浆既可以堵水也可以祈祷加固围岩的作用。

第五章

1. 隧道围岩分级的意义是什么？

① 作为选择施工方法的依据；② 进行科学管理及正确评价经济效益；

③ 确定结构上的荷载（松散荷载）；④ 给出衬砌结构的类型及其尺寸；

⑤ 制定劳动定额、材料消耗标准基础等；

2. 围岩单一性指标有哪些？

● 岩石的单轴饱和极限抗压强度作为基本的分级指标，具有试验简单，数据可靠的优点；

● 岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比等物理力学参数 ；

● 岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。

3. 围岩综合性指标有哪些？

● 岩体的弹性波传播速度

●岩石质量指标(RQD)

● 围岩的自稳时间

● 岩体质量指标（Q指标）

4.围岩分级岩性指标选择的原则是什么？

⑴ 首先选择对隧道围岩稳定性有重大影响的因素指标；

⑵ 选择测试设备简单、人为因素小、科学性强的定量指标；

⑶ 选择指标要有一定的综合性。

5. 我国公路隧道围岩分级特点是什么？

● 强调岩体的地质特征的完整性和稳定性；

● 分级指标应采用定性和定量指标结合方式；

● 明确工程目的和内容，并提出相应的措施；

● 分级应简明，便于使用；

● 考虑吸收其它围岩分级优点，并尽量和我国其它工程分级一致。

6. 我国公路隧道围岩分级主要考虑哪些指标因素？

●岩体的结构特征和完整性●岩石强度●地下水 围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素确定。

7. 新公路隧道围岩分级的基本步骤？

（1）按岩体基本质量指标BQ进行初步分级；

（3） 根据天然应力、地下水和结构面方位等对BQ进行修正；

（3）按修正后的［BQ］进行详细分级；

8. 施工围岩分级有何特点？其分级的评定指标有哪些？

施工阶段围岩判定具有直接性、可靠性、重要性特征。评定

因素采用围岩坚硬程度、围岩完整性程度、和地下水状态。在三个因素中，最困难的是围岩完整性程度的评定，重点是如何根据掌子面的地质数据评价围岩的完整程度。

9. 什么是围岩？什么是围岩压力？

● 围岩：隧道周围一定范围内，对其稳定性产生影响的岩体

● 围岩压力：是指隧道开挖后，围岩作用在隧道支护上的压力，是隧道支撑或衬砌结构的主要荷载之一。

10. 什么是初始应力场、构造应力场和重力应力场？

初始应力场泛指隧道开挖前岩体的初始静应力场。（深度影响大）地质力学把构造体系和构造形式在形成过程中的应力状态称构造应力场。由岩体的体力或重力形成的应力场称为自重应力场。

11. 隧道开挖后初始应力场将如何变化？

隧道的开挖，移走了隧道内原来受力的部分岩体，破坏了围岩初始应力场的平衡状态，围岩从相对静止状态转变为变动状态。围岩力图达到一个新的平衡，其应力和应变开始一个新的变化运动，运动的结果使围岩的应力重新分布并向开挖的隧道空间变形。

12. 确定围岩压力有哪些方法？ ● 直接量测法● 经验法或工程类比法

● 理论估算法

补充● 围岩压力按作用力发生形态分为：

⑴ 松散压力：变形阶段， 松动阶段，坍塌阶段，成拱阶段（⑴ 隧道的形状和尺寸⑵ 隧道的埋深⑶ 施工因素） ⑵

形变压力⑶ 膨胀压力⑷ 冲击压力

13. 《隧规》深埋围岩压力计算公式的适用条件是什么？

① H/B < 1.7， 式中H为隧道高度；

② 深埋隧道；

③ 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道；

④ 采用钻爆法施工的隧道。

14. 深埋隧道和浅埋隧道的分界如何确定？

深埋和浅埋隧道的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。

15. 深埋隧道和浅埋隧道的围岩压力如何计算？课本P90

16. 围岩应力现场量测有哪些方法？

●间接量测利用量测隧道衬砌的应变、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法●直接量测：主要采用仪器为压力盒、压力传感器等设备。

17. 影响隧道围岩稳定性的自然因素和人为因素有哪些？

1）、地质因素的影响

⑴ 岩土体结构状态⑵ 岩石的工程性质 ⑶ 地下水的作用和影响 ⑷ 围岩的初应力状态

2）、设计和施工因素，或人为因素

⑴ 隧道的形状和尺寸，尤其是跨度影响较为显著 ⑵ 支护结构的类型及支护时间

⑶ 施工方法 ⑷ 隧道的埋深

第六章

1. 名词解释：共同变形理论把围岩视为弹性半无限体，考虑相邻质点之间变形的相互影响。局部变形理论：是以温克尔（r）假定为基础的。它认为应力和变形之间呈线性关系，即=k,k为围岩弹性抗力系数。

围岩弹性抗力：衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成“脱离区”的趋势，另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区”，在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩相应地产生被动抵抗力

2. 隧道结构计算模型有哪些？

● 以工程类比为主的经验设计法；● 以现场量测和试验为主的实用设计法

● 荷载—结构模型方法● 岩体力学模型方法，包括解析法和数值法。

3. 隧道结构上的主要荷载有哪些？附加荷载有哪些？

围岩压力与结构重力是隧道结构计算的基本荷载。明洞及明挖法施工的隧道，填土压力与结构重力是结构的主要荷载。永久荷载加基本可变荷载对应于铁路隧道设计规范中的

主要荷载，其他可变荷载对应于铁路隧道的附加荷载，偶然荷载对应于铁路的特殊荷载。P103表

第七章

1. 锚喷支护的工艺和受力机理有何特点？

1勘察隧道工程地质和水文施工情况，分析围岩的稳定条○1○件

2在围岩分类的基础上，采用工程类比方法选择支护类型○2○及设计参数，对锚喷支护结构进行受力分析和结构计算，并提出施工注意事项。

3在支护结构施工中，密切注意地质情况的变化，及时修○3○改设计参数，变更施工工序。

4护完成后，观察隧道的稳定状况，对其长期稳定性做出○4○预测和评价，必要时，可对支护变形和应力进行量测，包括施工阶段的监测

5总结经验，进行设计与施工。

○5○3. 什么是锚喷支护的联结作用、组合作用和整体加固作用？

1联结作用：隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时可用锚○1○杆将它们联结起来，并尽可能的深入到稳定的岩层中，隧道锚杆支护以这种形式为主时，应考虑锚杆承担全部不稳定岩石的重力。

2组合作用：锚杆的组合作用是依靠锚杆将一定厚度的○2○岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，组成组合拱或组合

梁，阻止岩层的滑移和坍塌。

3整体加固作用：通过有规律布臵锚杆群，将隧道四周○3○一定深度的围岩进行挤压和粘结加固，组成一个承载环。在锚杆预应力的作用下，每根锚杆周围围岩的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，每根锚杆的压缩区彼此联结。

4、锚喷支护结构设计的力学原理是什么?

采用的是围岩体和柔性支护共同变形的弹塑性理论。

5、什么是隧道围岩支护特性曲线？它有何特点？

1对于一定的支护结构，作用在支护结构上的变形压力○1○Pa与支护结构外缘所产生的径向位移间的比值为一常数K，称为支护的刚度系数。将Pa=K*u绘出称为支护特性曲线

2p144

○2○6、绘出围岩支护特性曲线，并注明锚喷支护区和柔性支护区。P145

7、围岩塑性区半径和哪些因素有关？

支护力pi、洞室所处的原岩一次应力p0。给与围岩的支护力pi越小，则围岩体中出现的塑性区越大；洞室所处的原岩一次应力p0愈大，则塑性区半径愈大

8、锚喷支护施工的原则有哪些？

（1）采取各种措施，确保围岩不出现有害松动

（2）采用控制爆破技术：减少对围岩的扰动强度

（3）减少对围岩的扰动次数：尽可能采用全断面一次开挖

（4）初期支护及时快速：及时是抑制围岩变形的有害发展

（5）合理利用开挖面空间效应抑制围岩变形

（6）尽量减少其他外界因素（水、潮）对围岩的影响：对有地下水的裂隙岩体，要防止大的渗透压力

9、什么是隧道的开挖面空间效应？

洞室在掘进过程中，由于受到开挖面的约束，使开挖面附近的围岩不能立即释放其全部位移的现象。

第十章

1. 隧道施工过程包括哪些环节？

隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用

2. 隧道工程与地面工程相比有哪些特点？

⑴ 隧道工程全部为隐蔽工程，工程地质和水文十分重要，甚至起决定性的作用；

⑵ 公路隧道是一个形状扁平的建筑物，施工工作面少(正常情况下只有进、出口两个工作面)，工期较长;

⑶ 施工环境差，采取有效措施加以改善；

⑷ 工程施工不受季节变换及气候变化的影响；

⑸ 施工工地一般都位于偏远的深山狭谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供应困难；

⑹ 公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外，施工中还要做到不留后患。

3.隧道常用施工方法有哪些？

矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。

4. 隧道施工方法的选择需要考虑哪些问题？

1 工程的重要性。○1○一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来；

②地质和水文条件 ，其中包括围岩级别、地下水及不良地

质现象等

③ 施工技术条件和机械装备状况

④ 施工中动力和原材料供应情况；

⑤ 隧道的横断面积

⑥ 隧道的埋深

⑦ 工期

⑧ 施工中动力和原材料供应情况；

⑨ 工程投资与运营后的社会效益和经济效益；

⑩ 施工安全状况（书上没有）

⒒有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。

○⒒○5. 新奥法施工有哪些开挖方法？

其核心内容就是充分发挥围岩的自承能力。 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位臵，基本上又可分为：全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。

6.全断面开挖方法有哪些优点？

工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理； 工作空间大，便于大型机械化施工 ；施工进度高；施工环境较好

7. 台阶法施工有哪几种类型？ 台阶法中包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种，其划分一般是根据台阶长度来决定的。

8. 分部开挖法施工有哪几种类型？台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法

9. 隧道施工中的不良地质类型有哪些？

溶洞、断层、松散地层、流沙、黄土、膨胀土围岩、岩暴、瓦斯地层

10. 不良地质地段隧道施工原则是什么？

先治水、弱爆破、短开挖、早衬砌、勤量测、强支护、稳步推进原则

11. 隧道开挖遇到溶洞常用处理方法有哪些？

※ 隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。

※ 岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。

12. 隧道坍方的主要原因有哪些？如何进行预防？

一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；

二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。

（◎ 不良地质及水文地质条件 ◎ 隧道设计考虑不周◎

施工方法和措施不当 ◎ 施工组织管理不到位）

◎隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。 在掘进到地质不良围岩破碎地段，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工原则。必须制订出切实可行的施工方案及安全措施。

◎ 加强坍方的预测

◎ 加强初期支护，控制坍方

13. 隧道内出现坍方如何处理？

◎ 详细观测坍方范围、形状、坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，经认真分析，制定处理方案。

◎ 处理坍方应先加固未坍塌地段，防止继续发展

◎ 处理坍方的同时，应加强防排水工作。

◎ 坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。

◎ 采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。浅埋隧道，要进行地表下沉测量。

14. 隧道开挖遇到松散地层时可采取哪些方法处理？

（1）超前支护

（2）超前小导管预注浆

（3）降水、堵水