高等隧道工程博士入学考试真题(整理版)

 

1、试阐明隧道围岩分级的工程意义,并结合我国现行行业设计规范(可选择公路、铁路、水利水电等任意行业的一种)说明其围岩分级的方法和原理 。

答:经过长期的工程实践,人们逐步认识到不同地质条件下开挖地下洞室时,其围岩有不同的稳定性,即不同的地质条件与围岩稳定性之间存在着一定的联系,根据岩体完整程度和岩石强度等主要指标给予定性和定量评价的基础上,按其稳定性将围岩分为工程性质不同的若干级别,这就是围岩分级(也称围岩分类)。并依照各级围岩的稳定程度制定相应的工程措施,给出最佳的施工方法和支护结构设计,从而为地下工程的设计和施工提供了一定的基础条件。

我国现行公路隧道设计规范围岩分级的综合评定方法采用两步分级:①根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ,综合进行初步分级;②对围岩进行详细定级时,应在岩体基本质量分级基础上考虑修正因素(如地下水、软弱结构面、初始应力状态)的影响,按修正后的岩体基本质量指标[BQ],结合岩体的定性特征综合评判,确定围岩的详细分级。

根据调查、勘探、试验等资料,将围岩分为6级,给出了围岩或土体的主要定性特征和围岩的基本质量指标BQ。在工程可行性研究和初步勘测阶段,可采用定性划分的方法和工程类比的方法进行围岩级别划分。

2、试分别说明深埋岩质隧道和浅埋软土隧道开挖前围岩的初始应力场特征。

答:围岩的初始应力场包括自重应力场和构造应力场两部分。

自重应力场是指上覆岩体自重产生的应力,构造应力是由于地壳构造运动所产生的应力。 对于水平成层,地面平坦的情况,岩体自重应力场的变化规律;①地应力是随深度呈线性增加的;②水平应力总是小于垂直应力,最多也只能与其相等。

不同的地貌和地质构造对自重应力有不同的影响,深度对初始应力状态有重大的影响。随着深度的增加,水平应力和垂直应力都增大,但围岩本身的强度是有限的,因此当水平应力和垂直应力增加到一定值后,各向受力的围岩将处于隐塑性状态,在这种状态下,围岩的物性值(E和μ)是变化的,λ值也是变化的,并随着深度的增加,λ值趋于1,即与静水压力相似,此时围岩接近流动状态。其应力状态分别处于弹性、隐塑性及流动的3种状态。

由于形成构造应力场的原因非常复杂,因而,它在空间的分布极不均匀,且随时间推移还不断发生变化,属于非稳定的应力场。

构造应力场中,埋深较小时,水平应力和垂直应力的比值 λ很大,随埋深的增加,λ值随之减小。

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