您的当前位置:首页隧道土力学

隧道土力学

2024-02-05 来源:乌哈旅游
隧道:修筑在地下的通道建筑物 利用沿开挖轮廓线以较小的外插角(1°-2°)向开挖隧道的开挖方法:全断面开挖法,台阶开挖法,分部面前方打入钢管与钢拱架构成的一种钢结构棚(长管开挖法 棚长度不宜小于10m,管径70-170mm,孔径比管径喷射混凝土类型:干喷与潮喷,湿喷,混合喷射(喷长20-300mm环向间距0.2-0.8m)

射工艺种类喷射混凝土钢筋网喷射混凝土钢纤维喷射注浆:就是采用某种方法,将某种胶结材料渗透或挤混凝土) 入到岩体的空隙或裂隙中

地质预报的方法:1,常规地质法2.物理勘探法3.钻压力注浆分类:压力注浆可按注浆,压力大小分为“渗探法 透注浆”和“劈裂注浆”

隧道施工方法分类:矿山法新奥法明挖法盖挖法盾构隧道防排水治水原则:防排堵截因地制宜综合治理 法掘进机法沉埋法 拱墙衬砌混凝土模筑步骤:断面检查定位放线太扯或衬砌种类:单层衬砌,复合衬砌,拼装衬砌 拱架模板整备模板立模混凝土制备与运输混凝土浇筑支护结构类型:初期支护(锚喷支护-常规支护,超前拆模与养护

支护-特殊支护,地层改良-特殊措施)后期支护(常现代隧道施工技术的发展方向表现在:加强度对施工规支护) 中隧道地质勘探和预报技术的研究加强对围岩动态量潮喷射混凝土作用:1.具有强度增长快,粘结能力强,测技术及预报技术的研究加强对隧道施工机械化与成密度大,抗渗透性能好2.将输送浇筑捣固几道工序合本关系的研究加强对提高内层衬砌施工速度及其整体二为一,更不需模板,反而施工快速简捷。3.及早发性加强对山岭对到掘进技术的研究加强对初期支护技挥支护作用,4,抗压强度抗弯曲疲劳强度早期强度和术及其耐久性的研究加强对注浆加固(地层改良)技抗渗性能提高显著。 术的应用研究加强对隧道施工现代管理方法的应用研围岩定义:隧道周围一定范围内,对隧道稳定有影响究促进勘察,设计,施工一体化趋势 的那部分岩体 隧道纵横设计原则:平面”宜直不宜弯“ 纵断面“宜坡影响围岩的稳定:围岩的工程地质条件隧道结构条件不一平“ 尽可能采用单坡型 隧道工程施工条件 隧道净空加宽:为了保证列车在曲线隧道中安全通过,岩体力学性质的影响:自身变形特性强度特性地应力,隧道曲线段的净空必须加大,且主要加宽(一般不需地下水等地质环境自身的结构特征 要加高) 岩体结构分类及破坏特征:整体结构-结构体变形块状内层衬砌的施做时机及施工方法:时机:可在围岩或结构-结构面变形散体结构-空隙严密,结构体变形,围岩初期支护稳定后的适当时机施做内层衬砌。当各结构面错动 测试项目表明围岩无明显的流变,且位移有较明显的围岩破坏失稳形态:脆性破坏块状运动弯曲折断松动减缓趋势水平收敛小于0.2min/d,拱顶下沉小于解脱塑性变形 0.15min/d而且位移值总位移的80%-90%以上时,即可岩体垂直应力一般特性,水平应力一般特征:岩体垂施做内层衬砌方法:在隧道纵深方向,内层衬砌需要直应力随深度增加而增大水平应力随深度增加而增大,分段施做,上部拱墙施工,通常采用整体模板台车配并主要表现为自重应力的水平分量与构造应力的的水混凝土输送泵分段灌注。下部仰拱,填充和底板,则平分量的叠加 只需要配备挡头板就进行灌注现代隧道工程理论新奥两大理论体系:松弛荷载理论:围岩虽然有一定的承法要求:内层衬砌应尽可能采用“完全顺作法“”施工载力,但极有可能因松弛的发展而失稳,结果是对支即先施作下部仰拱,填充和底板,后施做上不仰拱墙,护结构产生压力的作用视围岩为荷载来源,采取直观由上到下顺序施工。 的方法和结构来承受围岩压力,以长期维持围岩的稳 定。

围岩承载理论:围岩虽然可能产生松弛破坏,而致失填空

稳,但在松弛的过程中围岩仍有一定的承载能力,具1.土中任意点的压应力等于该点的自重压应力与附加有“三位一体”的特性,视围岩为结构的主体和承载压应力之和(渗流应力等数值很小,一般不予考虑) 的主体,对其承载能力不仅要尽可能的利用,而且要2.当(一大堆公式)知(一大堆公式)基地压应呈梯保护增强。区别:松弛更注重结果和对结果的处理,形分布,三角形分布,矩形分布 不得不被动接受开挖隧道后围岩的任何变化效果。 基地应压力的简化算法有1,轴心荷载时2,单项偏心围岩:更注重过程的控制,主动控制开挖坑道后,围荷载时3,双向偏心荷载时 岩的变化过程。 3.而将临塑荷载作为地基的承载力容许值有时又偏于支护:为维护围岩稳定而施做的人工结构 保守 4.与塑性区最大深度z..相对应的荷载强度称为临界隧道支护设计原则:围岩不稳,支护帮助,遇强则弱,荷载

遇弱则强,按需提供,先柔后刚,量测监控,动态调对于桥梁设计采用的作用分为永久作用,可变作用和整。 偶然作用

锚喷支护的工程特点:灵活性及时性密贴性深入性柔5.从墩台底部边缘到基础底面外缘的连线与竖线的夹韧性封闭性 角,称为基础扩展角 喷射混凝土的作用和效果:填平补强围岩-减缓围岩松6.通常限制扩展角(阿尔法)不超过一定的极限值,动卸载作用融合锚杆,钢筋网,钢拱架-传递支护覆盖该扩展角的极限值通常称为基础的刚性角 围岩表面-防止围岩风化 7.人工地基按不同的加固原理,可分为如下几类:置超前支护:在围岩稳定性较差的条件,对掌子面前方换法,密实法,排水固结法,灌浆法,深层搅拌桩,为暴露的的围岩实施预加固或与支护的工程措施 加筋法 初期支护(外层衬砌):帮助围岩获得初步稳定,并保8.根据桩的受力条件,基桩可分为:摩擦桩与端承桩,证隧道施工期间的安全。 竖直桩和斜桩,桩墩 内层衬砌:主要承受后期围岩压力并提供安全储备,名词解释

保证隧道的长期稳定和行车安全。多采用就地模筑混1.压缩模量E:它的定义是土在完全侧限条件下的竖凝土或钢筋混凝土也可以采用,喷射混凝土或喷射钢直附加应力增量与相应的应变增量的比值 钎维混凝土还采用就地拼装 2.土的弹性变形和残余变形:土受压缩发生变形,卸锚杆作用和效果:加固支撑悬吊组合梁 压回弹,但变形不能完全恢复,其中可恢复的部分称钢拱架的作用效果:限制围岩有害变形承受部分松弛为弹性变形,不能恢复的称为残余变形 荷载作为超前支护的反支点 3.变形模量:土的变形模量是指土体在无侧限条件下新奥法的基本原则:少扰多动早锚喷勤量测紧封闭 的应力与应变的比值。

隧道工程特点:主体结构埋设于地下,工程地质和水4.主动土压力:挡土墙在墙后填土作用下,背离填土文地质条件对隧道施工起决定性作用隧道是一个狭长方向发生位移,墙后曾土也将随墙体发生位移,土中的建筑物,作业面积受限,施工速度慢工期长施工受出现剪应力。随着位移逐渐增大,土中剪应力随之增昼夜更替,季节气候变换等自然条件小,可以常年全大,作用于挡土墙上的土压力由静止土压力逐渐减小,天候的稳定施工施工环境差,施工过程中还可能进一当位移达到一定值时,土中剪应力达到极限值,土体步的恶化大型隐蔽工程建成难,建好难,一旦建成更将处于极限平衡状态,这时土压力减至最小值。这个改更难远离已有交通线,运输不方便,物资供应困难 最小的土压力称为主动土压力,用Ea表示。

沉埋法施工及其适用条件及优点:先在遂址附近修建5.地基与桥梁基础的分类:按基础的刚度分为刚性基临时干坞内或利用船厂的船台预制管段,预制的管段础和柔性基础、按基础的埋置深度分,有浅基础和深用临时墙封闭起来同时在设计的隧道位置挖好水底基基础、按构造形式分可归纳为实体式基础和桩柱式基槽,然后将管段浮运到隧道位置上方,定位并向管段础,也可按施工方法分类 内灌水压载,使其下沉到水底基槽内,将相邻管段在简答

水下连接起来并作为防水处理,最后进行基础处理并1.极限平衡条件:抗剪强度线与应力园不相遇土体处回填覆土,扫通临时隔墙即成为水底隧道。沉管法施于平衡状态,抗剪强度线与应力圆相割。这表示该点工条件好沉管隧道可浅埋与两岸道路衔接容易对河床已有一部分平面上的剪应力达到或超过了土的抗剪强地质条件水温条件适应能力强沉管隧道可做成大断面度,抗剪强度与应力圆相切,该点应力已处于极限平多车道结构沉管隧道防水性能好沉埋隧道施工工期短衡状态。 造价低 2.P61公式

隧道施工方法选择原则:根据实际隧道工程三方面的3.基础埋置深度的选择:地质条件与荷载作用情况,条件,尤其是围岩工程地质条件充分研究,综合考虑,上部结构的形式,水流的冲刷,地层的冻结深度,最选择适当的施工方法(围岩的自稳能力,抗拢动能力,小埋置深度,施工条件 被挖除岩体的抗破坏能力) 4.地基与基础的验算:持力层地基强度验算,软弱下地质预测,预报方法:常规地质法(地质素描)物理卧层强度验算,基地偏心距验算,基础稳定性验算,勘探法钻探法 计算基础沉降 5.固结实验与荷载试验优缺点:固结实验简单易行,掘进方式与开挖方法区别:掘进方式是指对坑道范围但所需土样是在现场取样得到,在现场取样、运输、岩体的挖除方式(破岩方式) 室内试件制作等过程中,不可避免地对土样产生了不开挖方法是指对地下空间开挖成型的方法 同程度的扰动. 荷载试验在现场进行,对地基扰动较掘进方法种类:钻眼爆破掘进全断面掘进机掘进自由小,土中压应力状态在承载板较大时与实际基础情况断面挖掘机掘进人工掘进 比较接近,测出的指标能较好的反映土的压缩性质,爆破做法(方式):掏糟眼,辅助眼,周边眼 但荷载试验工作量大,时间长,所规定沉降稳定标准锚杆分类 带有较大的相似性,据有些地区的经验,他所反映的按锚杆对“围岩加固的区域”可分为:系统锚杆局部锚土的固结程度通常仅相当于实际建筑施工完毕时的早杆超前锚杆 期沉降 按锚杆在岩体中的锚固形式可分:全长黏结式端头锚计算题 固式混合式 P85习题6(题一样,数值可能会变) 喷射混凝土的工艺流程:干喷潮喷湿喷混合喷 主要区别:各种工艺的投料程序不同,尤其是加水和 速凝剂的时机不同 隧道:修筑在地下的通道建筑物 超前管棚支护前方围岩,设计,施工要点:超前管棚:隧道的开挖方法:全断面开挖法,台阶开挖法,分部开挖法 棚长度不宜小于10m,管径70-170mm,孔径比管径

喷射混凝土类型:干喷与潮喷,湿喷,混合喷射(喷长20-300mm环向间距0.2-0.8m)

射工艺种类喷射混凝土钢筋网喷射混凝土钢纤维喷射注浆:就是采用某种方法,将某种胶结材料渗透或挤混凝土) 入到岩体的空隙或裂隙中

地质预报的方法:1,常规地质法2.物理勘探法3.钻压力注浆分类:压力注浆可按注浆,压力大小分为“渗探法 透注浆”和“劈裂注浆”

隧道施工方法分类:矿山法新奥法明挖法盖挖法盾构隧道防排水治水原则:防排堵截因地制宜综合治理 法掘进机法沉埋法 拱墙衬砌混凝土模筑步骤:断面检查定位放线太扯或衬砌种类:单层衬砌,复合衬砌,拼装衬砌 拱架模板整备模板立模混凝土制备与运输混凝土浇筑支护结构类型:初期支护(锚喷支护-常规支护,超前拆模与养护

支护-特殊支护,地层改良-特殊措施)后期支护(常现代隧道施工技术的发展方向表现在:加强度对施工规支护) 中隧道地质勘探和预报技术的研究加强对围岩动态量潮喷射混凝土作用:1.具有强度增长快,粘结能力强,测技术及预报技术的研究加强对隧道施工机械化与成密度大,抗渗透性能好2.将输送浇筑捣固几道工序合本关系的研究加强对提高内层衬砌施工速度及其整体二为一,更不需模板,反而施工快速简捷。3.及早发性加强对山岭对到掘进技术的研究加强对初期支护技挥支护作用,4,抗压强度抗弯曲疲劳强度早期强度和术及其耐久性的研究加强对注浆加固(地层改良)技抗渗性能提高显著。 术的应用研究加强对隧道施工现代管理方法的应用研围岩定义:隧道周围一定范围内,对隧道稳定有影响究促进勘察,设计,施工一体化趋势 的那部分岩体 隧道纵横设计原则:平面”宜直不宜弯“ 纵断面“宜坡影响围岩的稳定:围岩的工程地质条件隧道结构条件不一平“ 尽可能采用单坡型 隧道工程施工条件 隧道净空加宽:为了保证列车在曲线隧道中安全通过,岩体力学性质的影响:自身变形特性强度特性地应力,隧道曲线段的净空必须加大,且主要加宽(一般不需地下水等地质环境自身的结构特征 要加高) 岩体结构分类及破坏特征:整体结构-结构体变形块状内层衬砌的施做时机及施工方法:时机:可在围岩或结构-结构面变形散体结构-空隙严密,结构体变形,围岩初期支护稳定后的适当时机施做内层衬砌。当各结构面错动 测试项目表明围岩无明显的流变,且位移有较明显的围岩破坏失稳形态:脆性破坏块状运动弯曲折断松动减缓趋势水平收敛小于0.2min/d,拱顶下沉小于解脱塑性变形 0.15min/d而且位移值总位移的80%-90%以上时,即可岩体垂直应力一般特性,水平应力一般特征:岩体垂施做内层衬砌方法:在隧道纵深方向,内层衬砌需要直应力随深度增加而增大水平应力随深度增加而增大,分段施做,上部拱墙施工,通常采用整体模板台车配并主要表现为自重应力的水平分量与构造应力的的水混凝土输送泵分段灌注。下部仰拱,填充和底板,则平分量的叠加 只需要配备挡头板就进行灌注现代隧道工程理论新奥两大理论体系:松弛荷载理论:围岩虽然有一定的承法要求:内层衬砌应尽可能采用“完全顺作法“”施工载力,但极有可能因松弛的发展而失稳,结果是对支即先施作下部仰拱,填充和底板,后施做上不仰拱墙,护结构产生压力的作用视围岩为荷载来源,采取直观由上到下顺序施工。 的方法和结构来承受围岩压力,以长期维持围岩的稳 定。

围岩承载理论:围岩虽然可能产生松弛破坏,而致失填空

稳,但在松弛的过程中围岩仍有一定的承载能力,具1.土中任意点的压应力等于该点的自重压应力与附加有“三位一体”的特性,视围岩为结构的主体和承载压应力之和(渗流应力等数值很小,一般不予考虑) 的主体,对其承载能力不仅要尽可能的利用,而且要2.当(一大堆公式)知(一大堆公式)基地压应呈梯保护增强。区别:松弛更注重结果和对结果的处理,形分布,三角形分布,矩形分布 不得不被动接受开挖隧道后围岩的任何变化效果。 基地应压力的简化算法有1,轴心荷载时2,单项偏心围岩:更注重过程的控制,主动控制开挖坑道后,围荷载时3,双向偏心荷载时 岩的变化过程。 3.而将临塑荷载作为地基的承载力容许值有时又偏于支护:为维护围岩稳定而施做的人工结构 保守 4.与塑性区最大深度z..相对应的荷载强度称为临界隧道支护设计原则:围岩不稳,支护帮助,遇强则弱,荷载

遇弱则强,按需提供,先柔后刚,量测监控,动态调对于桥梁设计采用的作用分为永久作用,可变作用和整。 偶然作用

锚喷支护的工程特点:灵活性及时性密贴性深入性柔5.从墩台底部边缘到基础底面外缘的连线与竖线的夹韧性封闭性 角,称为基础扩展角 喷射混凝土的作用和效果:填平补强围岩-减缓围岩松6.通常限制扩展角(阿尔法)不超过一定的极限值,动卸载作用融合锚杆,钢筋网,钢拱架-传递支护覆盖该扩展角的极限值通常称为基础的刚性角 围岩表面-防止围岩风化 7.人工地基按不同的加固原理,可分为如下几类:置超前支护:在围岩稳定性较差的条件,对掌子面前方换法,密实法,排水固结法,灌浆法,深层搅拌桩,为暴露的的围岩实施预加固或与支护的工程措施 加筋法 初期支护(外层衬砌):帮助围岩获得初步稳定,并保8.根据桩的受力条件,基桩可分为:摩擦桩与端承桩,证隧道施工期间的安全。 竖直桩和斜桩,桩墩 内层衬砌:主要承受后期围岩压力并提供安全储备,名词解释

保证隧道的长期稳定和行车安全。多采用就地模筑混1.压缩模量E:它的定义是土在完全侧限条件下的竖凝土或钢筋混凝土也可以采用,喷射混凝土或喷射钢直附加应力增量与相应的应变增量的比值 钎维混凝土还采用就地拼装 2.土的弹性变形和残余变形:土受压缩发生变形,卸锚杆作用和效果:加固支撑悬吊组合梁 压回弹,但变形不能完全恢复,其中可恢复的部分称钢拱架的作用效果:限制围岩有害变形承受部分松弛为弹性变形,不能恢复的称为残余变形 荷载作为超前支护的反支点 3.变形模量:土的变形模量是指土体在无侧限条件下新奥法的基本原则:少扰多动早锚喷勤量测紧封闭 的应力与应变的比值。

隧道工程特点:主体结构埋设于地下,工程地质和水4.主动土压力:挡土墙在墙后填土作用下,背离填土文地质条件对隧道施工起决定性作用隧道是一个狭长方向发生位移,墙后曾土也将随墙体发生位移,土中的建筑物,作业面积受限,施工速度慢工期长施工受出现剪应力。随着位移逐渐增大,土中剪应力随之增昼夜更替,季节气候变换等自然条件小,可以常年全大,作用于挡土墙上的土压力由静止土压力逐渐减小,天候的稳定施工施工环境差,施工过程中还可能进一当位移达到一定值时,土中剪应力达到极限值,土体步的恶化大型隐蔽工程建成难,建好难,一旦建成更将处于极限平衡状态,这时土压力减至最小值。这个改更难远离已有交通线,运输不方便,物资供应困难 最小的土压力称为主动土压力,用Ea表示。

沉埋法施工及其适用条件及优点:先在遂址附近修建5.地基与桥梁基础的分类:按基础的刚度分为刚性基临时干坞内或利用船厂的船台预制管段,预制的管段础和柔性基础、按基础的埋置深度分,有浅基础和深用临时墙封闭起来同时在设计的隧道位置挖好水底基基础、按构造形式分可归纳为实体式基础和桩柱式基槽,然后将管段浮运到隧道位置上方,定位并向管段础,也可按施工方法分类 内灌水压载,使其下沉到水底基槽内,将相邻管段在简答

水下连接起来并作为防水处理,最后进行基础处理并1.极限平衡条件:抗剪强度线与应力园不相遇土体处回填覆土,扫通临时隔墙即成为水底隧道。沉管法施于平衡状态,抗剪强度线与应力圆相割。这表示该点工条件好沉管隧道可浅埋与两岸道路衔接容易对河床已有一部分平面上的剪应力达到或超过了土的抗剪强地质条件水温条件适应能力强沉管隧道可做成大断面度,抗剪强度与应力圆相切,该点应力已处于极限平多车道结构沉管隧道防水性能好沉埋隧道施工工期短衡状态。 造价低 2.P61公式

隧道施工方法选择原则:根据实际隧道工程三方面的3.基础埋置深度的选择:地质条件与荷载作用情况,条件,尤其是围岩工程地质条件充分研究,综合考虑,上部结构的形式,水流的冲刷,地层的冻结深度,最选择适当的施工方法(围岩的自稳能力,抗拢动能力,小埋置深度,施工条件 被挖除岩体的抗破坏能力) 4.地基与基础的验算:持力层地基强度验算,软弱下地质预测,预报方法:常规地质法(地质素描)物理卧层强度验算,基地偏心距验算,基础稳定性验算,勘探法钻探法 计算基础沉降 5.固结实验与荷载试验优缺点:固结实验简单易行,掘进方式与开挖方法区别:掘进方式是指对坑道范围但所需土样是在现场取样得到,在现场取样、运输、岩体的挖除方式(破岩方式) 室内试件制作等过程中,不可避免地对土样产生了不开挖方法是指对地下空间开挖成型的方法 同程度的扰动. 荷载试验在现场进行,对地基扰动较掘进方法种类:钻眼爆破掘进全断面掘进机掘进自由小,土中压应力状态在承载板较大时与实际基础情况断面挖掘机掘进人工掘进 比较接近,测出的指标能较好的反映土的压缩性质,爆破做法(方式):掏糟眼,辅助眼,周边眼 但荷载试验工作量大,时间长,所规定沉降稳定标准锚杆分类 带有较大的相似性,据有些地区的经验,他所反映的按锚杆对“围岩加固的区域”可分为:系统锚杆局部锚土的固结程度通常仅相当于实际建筑施工完毕时的早杆超前锚杆 期沉降 按锚杆在岩体中的锚固形式可分:全长黏结式端头锚计算题 固式混合式 P85习题6(题一样,数值可能会变) 喷射混凝土的工艺流程:干喷潮喷湿喷混合喷 主要区别:各种工艺的投料程序不同,尤其是加水和 速凝剂的时机不同

超前管棚支护前方围岩,设计,施工要点:超前管棚:利用沿开挖轮廓线以较小的外插角(1°-2°)向开挖面前方打入钢管与钢拱架构成的一种钢结构棚(长管

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容