1、第 1 章 隧道工程勘测设计1. 隧道选址与线路选线有什么关系？ 2. 确定洞口位置的原则是什么？请解释其工程含义。 3. 在按地质条件选择隧道位置时，所需要的地质资料有哪些？如何考虑地形条件对隧道位置的影响？ 第 2 章 隧道主体建筑结构 1. 某新建铁路非电化曲线隧道，已知圆曲线半径 R 1200m，缓和曲线长 l=50m,远期行车速度 V=160km/h，隧道里程为： 进口 DK150+310；出口 DK150+810；ZH点 DK150+320；YH 点 DK151+000。 试求：各段加宽值与隧道中线偏移值。要求按教材 P32 图 2-7 所示，表示清楚，并注明不同加宽的分段里程。
2、( 注：超高值以 0.5cm 取整，最大采用 15cm；加宽值取为10cm 的整数倍；偏移值取至小数点后 2 位） 2. 为什么说台阶式洞门能降低边仰坡开挖高度？ 第 3 章 隧道附属建筑1. 什么是避车洞？避车洞的设置间距是多少？在布置避车洞时应该避开哪些地方？ 2. 营运隧道的通风方式有哪些？什么是风流中性点？它与通风方式的关系怎样？ 3. 为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段？它们各自的作用是什么？ 第 4 章 隧道围岩分类与围岩压力1. 影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素是哪几种？我国铁路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育
3、，Rb26MPa，试问这是属于哪一级围岩？ 2. 某隧道内空净宽 6.4m，净高 8m，级围岩。已知：围岩容重 20KN/m3 ，围岩似摩擦角 530，摩擦角 300，试求埋深为 3m、7m，15m 处的围岩压力。 第 5 章 隧道衬砌结构计算1. 已知作用在衬砌基底面上的轴力 N=870KN，弯矩 M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m，围岩抗力系数为 150MPa/m。试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)3. 一对称等厚平拱，衬砌厚度为 50 cm，已知内力如图示，墙底抗力系
4、数 Kd=350 MPa/m,请求出墙底中心水平位移、垂直位移以及墙底截面转角(注：图中 1、2 、3 为截面编号)。 第 6 章 隧道施工方法1. 采用台阶法施工时，影响台阶长度的主要因素是什么？环形开挖留核心土法是如何稳定开挖工作面的？ 2. 在隧道分部开挖施工中，这些术语指的是开挖的哪些部位？落底、拉中槽、导坑、挖马口。 3. 指出错误，并改正之： 某隧道位于软弱破碎地层中，采用长台阶法施工。施工过程中发现洞室周边位移加速度等于零，因而断定围岩变形已经稳定。 4. 指出错误，并改正之： 新奥法施工时，隧道开挖后，为了调动围岩的承载能力，不宜立即喷射混凝土，而应经量测后，再施喷。为了隧道的
5、稳定，复合式衬砌应在锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。 第 7 章 隧道钻爆施工作业 1. 请解释 “临时支护”、“初期支护”与“永久支护”的含义，并各举一例说明之。 2. 某隧道的导坑，尺寸为 2.8m2.8m，级围岩，岩石等级为坚石 f=8，采用斜眼掏槽，2 号岩石硝铵炸药，药卷直径 32mm,装药系数 可取为 0.6。试问： 炸药用量；炮眼深度；炮眼数量。 第 8 章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业 1. 隧道施工的辅助作业有哪些？ 2. 为什么有的隧道必须采用辅助坑道？选择辅助坑道时必须考虑哪些条件？ 3. 隧道施工通风有几种方式？用得最多的是哪一种？它又分为几种什么样的方式？
6、4. 一座隧道，级围岩，断面积约为 75m2,钻爆法施工，洞内同时工作的最多人数为35 人。请按保证洞内人员新鲜空气要求计算通风机应提供的风量。 第 9 章 新奥法 1. 已知一座深埋圆形隧道，开挖直径 10m，拱顶以上岩层覆盖厚度 495m，围岩容重 20KN/m3 ，弹性模量 E=104MPa，粘结力 C=1.5MPa，围岩内摩擦角300，侧压力系数 =1，泊松比 =0.2。 试问： 开挖后不支护状态下，围岩是否出现塑性区？ 如果出现，问塑性区半径是多少？ 假定支护阻力 Pa=8.5MPa，问洞室周边位移是多少？ 2. 某单线铁路隧道，对量测数据进行回归分析后，知位移时态曲线方程为。已知隧
7、道极限相对位移值为 144mm，开挖 6 天后洞周实测相对位移值为 64mm。试从位移值、位移速度、位移加速度三方面判断开挖 6 天后的隧道稳定性。 3. 某单线铁路隧道，位移时态曲线方程为。若以位移速度小于 0.2mm/日为隧道稳定的判断准则，试从位移速度和位移加速度这两方面判断隧道能否稳定？需要多长时间才能稳定？是否需要采取加强措施？第 10 章 隧道掘进机施工 岩石掘进机的适应条件？ 岩石掘进机有哪些类型？ 第 11 章 高速铁路的隧道施工 1. 高速铁路隧道会产生怎样的空气动力学效应？ 2. 如何克服空气动力学的不良效应影响？ 第 12 章 隧道施工组织与管理 1. 隧道现场施工的特点
8、是什么？ 2. 如何加快施工进度？ 第 13 章 隧道的营运管理与养护维修 1. 隧道养护工作的原则是什么？ 2. 隧道病害治理的主要内容有哪些？ 3. 衬砌裂缝的延展方向与隧道的稳定性有何关系？ 习题参考答案 第 1 章 隧道工程勘测设计 1. 答：依隧道类型不同而不同：对于长大隧道，线路选线应服从于隧道选址；对于中、短隧道，选址应服从于线路。 2. 答：早进晚出。保护洞口边仰坡的稳定。 3. 答： 地质构造、 岩体强度、水文地质条件、不良地质； 越岭线隧道的位置应选择穿越垭口； 河谷线隧道应使隧道外侧最小覆盖厚度满足工程要求，以避免偏压。 第 2 章 隧道主体建筑结构 1. 解：超高 E0
9、.76V2/R=16.21cm 15cm 取为 15cm d 内4050/1200+2.7E=43.9cmd 外4400/1200=3.7cmd 总d 内d 外47.6cm (取为 50cm)d 偏(d 内 d 外)/2=(43.9-3.7)/2=20.1cm分段里程： d 总 与 d 偏 断面： 进口 DK150+310345d 总/2 与 d 偏/2 断面： DK150+345出口 DK150+8102. 答：因台阶的不同高差逐渐改变了起坡点的高度，起坡点越高则刷坡点越低。 第 3 章 隧道附属建筑 1. 答： 铁路隧道中供行人躲避列车，或堆放维修器材的洞室；大避车洞：碎石道床，对侧 15
10、0m 间距； 整体道床，对侧 210m 间距；小避车洞：对侧 30m 间距；应避开不同衬砌类型衔接处、变形缝处、不同断面加宽处、不同围岩分界处。 2. 答： 有自然通风和机械通风两种基本方式，而机械通风又有： 洞口风道式通风、 喷阻式通风、辅助坑道通风以及射流式通风。风流中性点指风速为零的点，它不会出现在纵向式通风中，而只会出现在半横向式和全横向式通风之中。 3. 答： 为了让司机的眼睛逐渐适应洞内外的亮度状况； 接近段在洞口前，从注视点到适应点之间的一段道路，不需设照明； 入口段进入隧道洞口的第一段，使司机的视力开始适应隧道内的照明光线； 过渡段介于入口段和中间段之间的照明区段，解决从入口段
11、的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化； 中间段司机已基本适应洞内的照明光线，中间段的基本任务就是保证行车照明；出口段 单向交通隧道中，应设置出口段照明，让司机逐渐适应由洞内到洞外的光线变化。而双向交通隧道中，无出口段照明。 第 4 章 隧道围岩分类与围岩压力 1. 答：影响围岩稳定性的主要因素：地质因素；人为因素 围岩分级主要考虑：地质因素 围岩分级的基本要素：4 种 岩性要素强度、变形性质等（力学性质）； 地质构造要素指围岩的完整性状态； 地下水要素地下水对围岩的软化作用； 地应力要素初始地应力对围岩产生岩爆、裂缝、岩体剥离与位移等作用。 我国铁路隧道围岩分级主要考虑因素有 4 种： 岩
12、体的结构特征与完整性状态；岩石强度；地下水；初始地应力 这是级围岩，软岩。 2. 解： 求自然拱高度；判断深浅埋分界；分别按土柱法、一院法、统计法求围岩压力。 结果(小数点后四舍五入) ： 埋深 3m 时： q=128KPa， e=31KPa； 埋深 7m 时： q=60KPa， e=16KPa； 埋深 15m 时：q=84KPa，e=(1325)KPa； 第 5 章 隧道衬砌结构计算 1. 解：运用温氏假定解之。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)解：抗力设置方向提问，见教材 P108。 见图 1： 抗力 Ri=Ki.
13、Si.i，将其沿 x、y 方向分解为： Rix=-Ri.sini Riy=Ri.cosi 见图 2，将节点产生的水平位移与垂直位移合成为径向位移： i=-uix. sini+uiy. cosi故有： Ri= Ki.Si.i = Ki.Si.( -uix. sini+uiy. cosi) 将其代入，得： Rix= Ki.Si.( sin2i. uix- sini. cosi. uiy)Riy= Ki.Si.( -cosi.sini.uix+cos2i.uiy)写成矩阵形式后得抗力单刚(元素) ： Ki.Si. sin2i -Ki.Si. cosi.sini-Ki.Si. cosi.sini Ki
14、.Si.cos2i0 00 0 0 0 0 0 3. 解：求墙底中心水平位移： 墙底中心应力 中287kn.m/0.5m=574KN/m2由温氏假定： 中 中/Kd=574 KN/m2 /350000 kn/m3=0.164cm (1Mpa =1000kn/m2)墙底中心水平位移0.164cos 600=0.082cm墙底中心垂直位移0.164sin 600=0.142cm在弯矩 M 作用下，墙底边缘应力 边=M/W=15/(0.52/6)=360kn/m2 ，由温氏假定：边缘垂直于墙底面的位移 边= 边/Kd=360/350000=0.00103m=0.103cm墙底截面转角 =0.103/
15、25=0.00412=0.236 第 6 章 隧道施工方法 1. 答： 地质因素，在软弱围岩中，为了及时形成封闭支护结构，应减小台阶长度； 进度因素，在较好围岩中为了加快进度，在机械设备允许的情况下，应适当延长台阶长度。 “环”法：利用核心土稳定工作面，且能及时施作拱部初期支护。 2. 答：落底开挖隧道底部 中槽开挖隧道中部 导坑于隧道断面中先行开挖的部分均称为导坑，有上部弧形导坑、侧壁导坑、中导坑等。 挖马口先拱后墙法施工中，开挖边墙。 3. 答：错误长台阶法、断定围岩变形已经稳定。 4. 答：错误不宜立即喷射混凝土、锚喷支护完毕后立即修筑内层模筑混凝土衬砌。第 7 章 隧道钻爆施工作业 1
16、. 答：临时支护仅在开挖过程中对围岩起支承作用，如木支撑； 初期支护隧道开挖后及时施作，兼有临时支护与加强围岩自稳能力的作用，如喷锚支护； 永久支护隧道结构的支承结构，如整体式衬砌。 2. 解：炮眼深度： p175, (取开挖宽度的 0.50.7 倍，均值为 0.6)炸药用量：由(7-1)式，炸药用量 炮眼数量：由(7-3)式，第 8 章 隧道施工的辅助坑道及辅助作业1. 答：通风、压缩空气、供水、供电。 2. 答： 工期的要求； 地形条件、地质条件、隧道类型(长度)、工程造价。 3. 答： 机械通风 风管式、巷道式、风墙式；风管式；压入式、抽出式、混合式。 4. 解：由 (8-1)式,所需风
17、量因是级围岩，故应采用全断面法，即通风断面积为 75m2，由(8-4)式验算风量： 不能满足洞内稳定风流的风速要求，应加大风量。 第 9 章 新奥法 1. 解： ，计算出 ； 由 9-9 式，求得 洞周出现塑性区。 由 9-23-1 式，由 9-25 式，2. 解：将 t=0，代入 ，得 。 求第 6 天施工实测相对位移： u=u0+u*=20+64=84mm144mm (稳定 )位移速度 , 第 6 天时 (稳定)位移加速度 (稳定)结论：隧道稳定。 3. 解： 位移速度 ，令 ，解得 t=30.6 天31 天 (要 31 天后才能稳定)位移加速度 (稳定)隧道稳定，不需要采取加强措施。 第
18、 10 章 隧道掘进机施工 1. 答：适应较为坚硬的岩石地层。 2. 答：全断面式 (开敞式、护盾式)和臂式两大类。 第 11 章 高速铁路的隧道施工 1. 答：瞬变压力与微压波。 2. 答：加大隧道断面积、改变隧道入口形式、设置通风竖井或平行坑道。 第 12 章 隧道掘进机施工 1. 答：因仅进口与出口两个施工面，故施工场地狭小，进度慢。 2. 答： 力求平行作业，减少顺序作业；利用辅助坑道增加开挖工作面。第 13 章 隧道掘进机施工1. 答：以预防为主，预防与及时整治相结合。 2. 答：4 大主要内容：围岩加固、衬砌加固或更换、基底处理和漏水治理。 3. 答：纵向裂缝比较危险，因为它直接影响到衬砌的承载力；横向与竖向裂缝则对结构的受力影响不大；斜向裂缝视具体情况而定，一般情况下影响不大，但呈密集发展时要加以重视，及时治理。
