隧道工程期末考复习重点-第三版-朱永全 宋玉香-石家庄铁道大学

载受力。实验表明，复合式衬砌的极限承载力比同等厚度的单层模筑混凝土衬砌强度高15%—25%。若合理调整内衬的施作时间，其强度还可提高。

二、1、洞门作用：①减少洞口土石方开挖量，②稳定边坡、仰坡，③引离地表水，④装饰洞口。

2、洞门形式：环框式、端墙式、翼墙式、柱式、台阶式、斜交式、喇叭口式。

端墙式最常见，适用于地形开阔、石质稳定的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。作用是抵抗山体纵向推力及维系洞口仰坡稳定。翼墙式适用于地质差山体纵向推力较大的情况，由翼墙和侧面边坡组成，翼墙抵抗山体纵向推力，增加洞门抗滑抗倾覆能力，侧面边坡保护路堑，类似挡土墙。柱式洞门可增加端墙稳定性，适用于地形较陡，仰坡下滑可能性大，又因地形限制不能设翼墙的情况，又因美观性，适用于城市、风景区或长大隧道洞口。

3、明洞是采用明挖法修筑的隧道，主要有拱式和棚式两种。拱式明洞由拱圈、边墙和仰拱组成。可分为路堑式对称性、路堑式偏压型、半路堑式偏压型、半路堑式单压型。棚式可分为盖板式、刚架式、悬臂式。

三、附属建筑物包括防排水设施、电力及通信设施、运营通风设施和避车洞。避车洞用以保证行人、维修人员安全，放置工具和材料。根据断面尺寸可分为大避车洞（隧道每隔300m一个）和小避车洞（隧道每隔30m一个）。

第五章

1. 围岩压力：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。 2. 围岩压力分类： A.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称为松动压力，松动压力分为竖向压力和侧向压力）

形成取决因素：隧道的形状和尺寸；隧道的埋深；施工因素

确定方法：现场实地量测，按理论公式计算确定，根据大量的实际资料，采用统计的方法分析确定。

B.形变压力（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）

C.膨胀压力（当岩体具有吸水，应力解除等膨胀性特征时，由于围岩膨胀所引起的压力称为膨胀压力）

D.冲击压力（冲击压力是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）

3. 影响围岩压力的因素，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。 4. 结构力学方法：这种方法是将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，地层对结构

的作用只是产生作用在地下结构上的荷载，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法，也称为荷载—结构法。 5. 结构力学方法基本原理：其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力，围岩对

支护结构变形的约束作用是通过弹性支撑来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。（围岩的承载能力越高，它给予支护结构的压力越小，弹性支撑约束支护结构变形的弹性反力越大，相对来说，支护结构所起的作用就变小了。）

6. 作用在隧道支护结构上的荷载分为主动荷载和被动荷载。

6-1.主动荷载按作用情况分为主要荷载（指长期及经常作用的荷载，如围岩松动压力、支护结构的自重、地下水压力及列车、汽车活载等）和附加荷载（指偶然的、非经常作用的荷载，

如温差压力、施工荷载、灌浆压力、冻胀力及地震力等，主要是地震力）。

6-2.被动荷载即围岩的弹性抗力，所谓弹性抗力就是指由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。 7. 岩体力学方法：岩体力学方法主要是对锚喷支护进行预设计。这种方法的出发点是支护

结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主要的承载结构，支护结构为镶嵌在围岩孔洞上的承载环，只是用来约束和限制围岩的变形，两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡体系。 8. 结构力学方法与岩体力学方法的差别

结构力学方法是我国目前广泛采用的一种主要的地下结构计算方法，也称“荷载—结构”模型。主要适用于围岩因过分变形而发生松弛和崩塌，以及支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。此类模型概念清晰，计算简便，易于被工程师们所接受，故至今很通用，尤其是对整体式混凝土衬砌。但它没有真实的反映出坑道开挖后围岩与支护结构的相互关系。

岩体力学方法的计算模式为地层—结构模式，即处于无限或半无限介质中的结构和镶嵌在围岩孔洞上的支护结构（相当于加劲环）所组成的复合模式。它的特点是能反映出隧道开挖后的围岩应力状态。

9. 收敛—约束法原理：收敛—约束法又称特征法或变形法，它是一种以理论为基础，实测

为依据，经验为参考的较为完善的隧道设计方法。

收敛：洞室开挖以后，洞周地层将产生变形。洞周地层的变形与外荷载，地层的性质及衬砌结构对洞周地层的支撑作用力等因素有关。将地层在洞周的变形u表示为衬砌对洞周地层的作用力Pi的函数，即可在以u为横坐标，Pi为纵坐标的平面上绘出二者的关系曲线。因这类曲线表示洞室开挖后地层的受力变形特征，故可称为地层特征线或地层收敛线。

约束：洞室地层对衬砌结构的作用力，即为衬砌结构受到的地层压力，其量值也为Pi，衬砌结构的变形u也可表示为Pi的函数，并在以u、Pi为坐标轴的平面绘出二者的关系曲线。这类曲线表示衬砌结构的受力变形特征，称为支护特征线。因衬砌结构发生变形的效果是对洞周地层的变形起限制作用，故支护特征线又可称为支护限制线。

10. 信息反馈法：由于围岩特征的复杂性，加上施工等人为因素的影响，在隧道工程中，无

论事先的调查和试验做得多么细致，支护的实际受力及变形状态往往难与按力学模型所分析的结果相一致。为了确保隧道工程支护结构的安全可靠和经济合理，在施工阶段进行监控量测，及时收集由于隧道开挖而在围岩和支护结构中所产生的位移和应力变化等信息，并根据一定的标准来判断是否需要修改预先设计的支护结构和施工流程，这一方法称为信息反馈法，又称监控法。它的特点是能反映隧道开挖后围岩的实际应力及变形状态，使得设计和施工与围岩的实际动态相匹配。

11. 在隧道工程中所采用的反馈方法可归纳为两大类，即理论反馈法和经验反馈法。 12. 理论反馈法是基于初勘地质成果、初步设计及施工效果，对初步设计和施工效果进行理

论分析，判别隧道稳定性，修正设计参数和施工方法。

13. 经验反馈法直接利用量测数据进行对比，判断隧道的稳定性。

14. 利用岩体力学方法分析围岩和支护的流程图：

第六章

隧道施工的基本概念

1、 隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。

2、隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并集合隧道断面尺寸、长度、衬怯类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。 3、隧道施工方法：山岭隧道施工方法（矿山法、掘进机法）、浅埋及软土隧道施工方法（明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法）、水底隧道施工方法（沉埋法、盾构法）。 开挖法：

隧道开挖方法根据横断面分布情况分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。 ⑴、全断面开挖法 ①使用条件：

1、Ⅰ～Ⅳ级围岩，在用于四级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。

2、有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。

3、隧道长度或施工区段长度不宜太长，根据经验一般不应小于一公里，否则采用大型机械化施工时其经济性差。

②作业线：开挖作业线、喷瞄作业线、模筑衬砌作业线

③全断面开挖施工特点：1、开挖断面与作业空间大，干扰小;2、有条件充分使用机械，减少人力；3、工序少，便于施工组织与施工管理，改善劳动条件；4、开挖依次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。 ⑵、台阶法

根据台阶长度不同分为长台阶法、短台阶法、微台阶法三种。

1、长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般用于Ⅰ至Ⅴ级围岩。在上下两个台阶上，分别进行开挖、支护、运输、通风、排水等作业线，因此台阶长度长，但台阶长度过长，如大于100m时，则增加了通风排烟、排水的难度，降低了施工的综合效率。因此长台阶一般在围岩条件相对较好、工期不受控制、无大型机械化作业时使用。

2、短台阶法适用于Ⅲ至Ⅴ级围岩，台阶长度定位10～15m，即1～2倍开挖宽度，主要考虑，既要实现分台阶开挖，又要实现支护及早封闭。上台阶一般采用小药量的松动爆破，出渣采用人工或小型机械转运至下台阶。因此台阶长度又不宜过长，如果超过15m，则出渣所需的时间显得过长。

短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业 3、微台阶法

微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ～Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3～5m，台阶长度小于3m时，无法正常进行转眼和拱部的喷锚支护作业；台阶长度大于5m时，利用爆破将石渣翻至下台阶有较大的难度，必须采用人工翻渣。微台阶法上下断面较近，机械设备集中，作业时互相干扰大，生产效率低，施工速度慢。

⑶分部开挖法：分部开挖法包括环形预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法。

新奥法概念：新奥法及奥地利隧道施工新方法，是以喷射混凝土锚杆为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。

新奥法的基本原则：可以归纳为少扰动，早支护，勤量测，紧封闭。

第七章

一、隧道施工常用的附注为定措施有： 稳定工作面 超前锚杆

管棚超前支护前方围岩 小导管 长管棚

预留核心土挡护开挖面 喷射混凝土封闭开挖面

水平旋喷超前支护前方围岩 预切槽超前于支护 注浆加固围岩和堵水 超前小导管注浆 超前深孔帷幕注浆

1、

二、炸药爆破后可形成三个区域：压缩粉碎区（R1，粉末）、破裂区（R2-R1，碎块）、震动区（R3-R2，弹性未破坏）。爆破临界面是指暴漏在大气中的开挖面。再有临空面的情况下，爆炸能量会在靠近临空面一侧形成爆破投掷，形成一个圆锥形的爆破凹坑，这就是爆破漏斗，爆破抛起的岩块，一部分落在坑外形成爆破堆积体，一部分落到坑内掩盖了真正的爆破漏斗，形成看得见的爆破坑。

三、爆破的关键是掏槽眼和周边眼的爆破，掏槽效果的好坏，又直接影响整个隧道爆破的成败。掏槽眼为辅助眼和周边眼的爆破提供了有利条件，直接影响循环进尺和掘进效果，周边

眼关系到隧道开挖边界的超欠挖和对周边围岩的影响。炮眼的种类：掏槽眼（主）、辅助眼（辅）、周边眼（帮）。掏槽方式可分为斜眼掏槽、直眼掏槽、混合掏槽。 四、隧道施工的洞内运输分为有轨运输和无轨运输

五、1、隧道支护是指开挖后的洞室周边，施以钢筋混凝土等支撑物，向洞室周边提供抗力，控制围岩变形的体系。为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久支护承载结构一部分的结构层，称作初期支护。一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网组合而成。

2、锚喷支护特点：①灵活性，②及时性，③密贴性，④深入性，⑤柔性，⑥封闭性

3、锚杆是金属或其他高抗拉性能材料制作的一种杆状构件。可用机械装置和黏结介质，通过一定的施工操作，安放于地下工程的围岩或其他工程结构中。它的支护效应一般有支撑围岩、加固围岩、悬吊作用、提高层间摩阻力，形成组合梁等四种。锚杆的布置分为局部布置和系统布置。

六、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，迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到一定的保护作用。它的作用有：支撑围岩、抗弯卸载、填平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止围岩松动、分配外力。特点是：①强度增长快、黏结力强、密度大、抗渗性好；②工序少，不需模板，施工快捷简便；③能及时发挥承载作用；④密实性和稳定性相对差一些。

七、监测量控的目的：①掌握围岩力学形态的变化和规律；②掌握支护结构的工作状态；③为理论解析、数据分析提供数据与对比指标；④为隧道设计与施工积累资料。一般分为应测项目和选测项目，具体见表7-5-1，P216。

八、二次衬砌是在围岩与支护基本稳定后进行的，此时隧道已成型，为保证质量，应按先仰拱后墙拱，由上到下的顺序连续灌注，纵向上则需分段进行，分段长度一般为9—12m。常用的模板类型有整体移动式模板台车、穿越式分体移动模板台车、拼装拱架模板。 九、当隧道较长时，为增加工作面，加快施工进度，改善施工条件（通风、排水），可选择适当的辅助导坑，如横洞、斜井、竖井和平行导坑。