研究生隧道工程学课程考核格式及作业(带附件)12235.docx
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1、研究生课课程考核核试卷(适用于于课程论论文、提提交报告告)科 目目:隧道道工程 教 师:姓 名名: 学学 号号:专 业业:岩土土工程 类 别:学术上课时间间: 20114 年 9 月月至20014 年 12 月 考 生 成 绩绩:卷面成绩绩平时成绩绩课程综合合成绩阅卷评语语:阅卷教师师 (签签名)重庆大学学研究生生院制重庆大学学研究生生 隧隧道工程程学课课程考核核要求注:1、本本试卷格格式用于于考核方方式为“提交交报告”、“课课程论文文”、“考考查”等等各类别别研究生生课程的的考核。2、要有有明确的的课程考考核要求求:如课课程论文文(报告告)题目目(范围围)、篇篇幅(字字数)、必必须的参参考资
2、料料、提交交时间等等。并提提前将课课程考核核试卷发发给学生生。3、提交交课程论论文撰写写格式参参考重重庆大学学博士、硕硕士学位位论文撰撰写格式式标准。根据隧道道工程学学讲授内内容,结结合自己己的研究究方向或或感兴趣趣的问题题,就隧隧道某224个个专题内内容写一一篇读书书报告,分分析其研研究现状状、发展展趋势及及待解决的的问题等等。或结合某某一工程程实例,进进行弹性性(或弹弹塑性)理理论分析析和数值值模拟分分析,数数值模拟拟分析的的难度结结合自己己掌握的的程度确确定,二二维、三三维分析析都可以以。具体要求求:1、页数数大于115页。2、读书书报告或或分析论文文双面打打印3、该试试题附在在正文前前
3、面。请以书面面形式于于本学期期末前一一个星期期上交作作业。摘要Partt1首先先讲述了了盾构机机的发展展概况。然然后介绍绍了一种种新型盾盾构施工工探测技技术,结结合静力力触探、摄摄像探测测技术,开开发的盾盾构动态态施工。Part2结合课堂PPT,得出围岩越好,对跨度越不敏感;并试着探讨裂隙对稳定性的影响,得出对隧道稳定性,影响最大的裂缝是隧道范围顶部裂缝和贯通洞肩的水平裂缝。隧道附近贯通的竖向裂缝和洞顶范围内的竖向裂缝对隧道整体影响较大;而洞肩的水平裂缝对隧道的局部影响更大。在施工中,应充分重视裂缝对围岩稳定性的影响,同时又要充分利用裂缝达到一定的工程目的。Partt1盾构构技术1、盾构构技术
4、的的发展概概况18世纪纪末英国国人提出出在伦敦敦地下修修建横贯贯通泰晤晤士河隧隧道的设设想,并并于17798年年开始着着手工作作希望实实现这个个构想,但但由于竖竖井挖不不到预定定深度,计计划受挫挫,4年年后Toorevvix决决定在另另一个地地方建造造连接两两岸的隧隧道,随随后工程程再次开开工,当当掘进到到最后330m时时,开挖挖面激剧剧浸水,工工程再次次受阻。工工程从开开工到被被迫终止止用了55年时间间,此后后修建横横贯泰晤晤士河隧隧道的计计划在以以后100年内没没有任何何进展。18188年,BBrunnel观观察小虫虫腐蚀木木船底板板成洞的的经过,从从而得到到启发,在在此基础础上提出出了盾
5、构构工法,并并得到专专利。这这就是所所谓开放放型手掘掘式盾构构的原型型, BBrunnel对对自己的的新工法法非常自自信,于于18223年拟拟定了修修建另一一条泰晤晤士河隧隧道的计计划,随随后这个个计划得得到英国国国会批批准,于于18225年动动工,初初期,工工程进展展顺利,但但后来由由于地层层下沉,工工程被迫迫中止。但但Bruunell并没有有灰心,总总结了失失败的教教训后,对对盾构做做了7年年改进后后,于118344年再次次开工,又又经过77年施工工,终于于在18841年年贯通隧隧道。自Bruunell的方形形盾构后后,盾构构技术经经过233年的改改进,到到18669年修修建横贯贯通泰晤晤
6、士河的的第二条条隧道,这这个项目目由Grreatt负责,从从起初TToreevixx的反复复失败,到到Bruunell的盾构构工法,进进而改进进为Grreatt的盾构构工法,前前后经历历了800年的漫漫长岁月月。19世纪纪到200世纪中中叶,盾盾构工法法相继传传入美国国、法国国、德国国、日本本、苏联联等国,并并得到不不程度的的发展。在在这一段段时期,盾盾构工法法虽然有有一定进进步,但但这一时时期仍主主要是盾盾构工法法在世界界各国的的推广与与普及。20世纪纪60至至80年年代盾构构工法继继续发展展完善,成成绩显著著。这一一时期出出现了多多种盾构构工法,以以泥水式式、土压压式盾构构工法为为主。19
7、900至20003年年,这一一段时间间盾构工工法的技技术进步步极为显显著。归归纳起来来有以下下几个特特点:(11)盾构构隧道长长距离化化、大直直径化。这这一时期期英法两两国修建建了长达达48kkm的英英吉利海海峡隧道道,隧道道断面直直径达88.8mm,采用用的是土土压盾构构工法;(2)盾盾构多样样化。出出现了矩矩形、椭椭圆形、多多园搭接接形等多多种异圆圆断面盾盾构;(33)施工工自动化化。盾构构掘进中中和方向向、姿态态自动控控制系统统,施工工信息化化、自动动化的管管理系统统及施工工故障自自诊断系系统。当前是泥泥水盾构构、土压压盾构技技术的普普及与推推广时期期,但有有些技术术细节还还有待完完善及
8、改改进。多多种特种种盾构的的相继问问世,大大大地扩扩展了盾盾构工法法的应用用范围,使使用盾构构工法的的前景更更加宽广广。但由由于这这这些特种种工法问问世时间间不长,施施工实例例还不够够多,有有些细节节仍有待待改进。近近年来交交通工程程、下水水道工程程、共同同沟工程程存在大大直径盾盾构隧道道的构建建需求,所所以大直直径、长长距离、高高速施工工等施工工措施、施施工设备备的研发发与成功功应用也也较为迫迫切。2、盾构构法隧道道的基本本原理和和特点盾构法隧隧道的基基本原理理是用一一件有形形钢质组组件沿隧隧道设计计轴线开开挖土体体而向前前推进。盾盾构由通通用机构构与专用用机构组组成。通通用机构构一般由由外
9、壳、掘掘土机构构、推进进机构、挡挡土机构构、管片片组装机机构、附附属机构构等组成成。专用用机构因因机种而而异,如如对于土土压盾构构而言,专专用机构构即为排排土机构构、搅拌拌机构、添添加材注注入装置置;而对对于泥水水盾构而而言,专专用机构构系指送送排泥机机构、搅搅拌机构构。设置盾构构外壳的的目的是是保护掘掘削、排排土、推推进、做做衬等所所有作业业设备、装装置的安安全,故故整个外外壳用钢钢板制作作,并用用环形梁梁加固支支承。一一台盾构构机的外外壳沿纵纵向从前前到后分分为前、中中、后三三段,通通常又将将这三段段称为切切口、支支承、盾盾尾三部部分;切切口部位位装有掘掘削机械械和挡土土设备,故故又称掘掘
10、削挡土土部;支支承部即即盾构的的中央部部位,是是盾构的的主体构构造部。因因为要支支承盾构构的全部部荷载,所所以该部部位的前前面和后后方均设设有环状状梁和支支柱,由由梁和柱柱支承其其全部荷荷载; 盾尾部部即盾构构的后部部。盾尾尾部为管管片拼装装空间,该该空间内内装有拼拼装管片片的举重重臂。为为了防止止周围地地层的土土、地下下水及背背后注入入的填充充浆液窜窜入该部部位,物物设置尾尾封装置置。盾尾尾密封是是为了防防止周围围地层的的土砂、地地下水、背背后注入入浆液、开开挖面上上的泥水水、泥土土从盾尾尾间隙流流向盾构构而设置置的封装装措施。尾尾封通常常使用钢钢丝刷、尿尿烷橡胶胶或者两两者的组组合。另另外
11、,最最近作为为防止高高压地下下水的措措施,有有人在钢钢丝刷之之间的空空隙处加加压注入入密封材材和润滑滑剂等填填充材及及采用44层钢丝丝刷密封封,从而而把耐地地下水压压的能力力提高到到1.11MPaa。在小曲率率半径曲曲线段施施工时,可可以把盾盾构机做做成可以以折成22节、33节的中中折形式式。中折折装置的的设置不不仅可以以减少曲曲线部位位的超挖挖量,而而且由于于弯曲容容易,使使盾构千千斤顶的的负担得得以减轻轻,推进进时作用用在管片片上的偏偏压减小小,故使使施工性性得以提提高。盾盾构机的的推进是是靠设置置在支承承环内侧侧的盾构构千斤顶顶的推力力作用在在管片上上,进而而通过管管片产生生的反推推动力
12、使使盾构前前进的。挡挡土机构构是为了了防止掘掘削时,掘掘削面地地层坍塌塌和变形形,确保保掘削面面稳定而而设置的的机构。该该机构因因盾构种种类的不不同而不不同。对对泥水盾盾构而言言,挡土土机构是是泥水舱舱内的加加压泥水水和刀盘盘面板。对对土压盾盾构而言言,挡土土机构是是土舱内内的掘削削加压土土和刀盘盘面板。对对机械式式盾构、封封闭式(土土压式、泥泥水式)盾盾构而言言,掘削削机构即即掘削刀刀盘;掘削刀刀盘即作作转动或或摇动的的盘状掘掘削器,由由掘削地地层的刀刀具、稳稳定掘削削面的面面板、出出土槽口口、转动动或摇动动的驱动动机构、轴轴承机构构等构成成。刀盘盘设置在在盾构机机的最前前方,其其功能是是既
13、能掘掘削地层层土体,又又能对掘掘削面起起一定支支承作用用从而保保证掘削削面的稳稳定。就就土压盾盾构而言言,排土土机构由由螺旋输输送机、排排土控制制器及盾盾构机以以外的泥泥土运出出设备构构成。螺螺旋输送送机的功功能是把把土舱内内的掘削削土运出出、经排排土控制制器送给给盾构机机外的泥泥土运出出设备(至至地表)。盾构法隧隧道的主主要优点点是在盾盾构支护护下进行行地下工工程的暗暗挖施工工,不受受地面交交通、河河道、航航运、潮潮汐、季季节气候候等条件件的影响响,能较较经济合合理地保保证隧道道安全施施工;盾盾构的推推进、出出土、衬衬砌拼装装等可实实现自动动化、智智能化和和施工远远程信息息化,掘掘进进度度快
14、,施施工劳动动强度低低;地面面人文自自然景观观受到良良好的保保护,周周围的环环境不受受盾构施施工干扰扰;在松松软的地地层中,开开挖埋置置深度较较大的长长距离、大大直径隧隧道,具具有经济济、技术术、安全全等方面面的优越越性;但但盾构机机械的造造价昂贵贵,隧道道的衬砌砌、运输输、拼装装、机械械安装等等工艺复复杂;在在饱和和和含水的的松软地地层中施施工,地地表的沉沉陷风险险较大;需要设设备制造造、气压压设备供供应、衬衬砌管片片预制、衬衬砌结构构防水及及堵漏、施施工测量量场地布布置、盾盾构转移移等技术术配合,系系统工程程协调复复杂;建建造短隧隧道时经经济性差差;对隧隧道施工工半径过过小或隧隧道埋深深过
15、浅时时,施工工难度教教大。3、盾构构中的动动态施工工所谓“动动态施工工”应该从从广泛的的意义去去理解。根根据暴露露出的围围岩状态态采取相相应的对对策是隧隧道施工工的基本本原则。这这里所谓谓的“动态”是指隧隧道施工工工程中中的地质质条件是是不断变变化的;其力学学动态也也是不断断变化的的,因此此施工工工程就不不可能是是一成不不变的。我我们在施施工过程程中,采采用不同同的技术术和方法法,都是是为了适适应这种种“动态”变化的的。施工工隧道的的各种决决策都要要在施工工阶段的的地质技技术、量量测技术术和质量量技术的的基础上上进行管管理,这这就是动动态施工工的意义义。动态态施工和和动态设设计是不不可分离离的
16、。设设计单位位提供的的设计,在在没有通通过实践践检验前前,始终终具有预预设计的的性质,而而正真的的设计是是在施工工过程之之中完成成和完善善的。盾构施工工只能前前进,不不能后退退的特征征要求盾盾构沿设设计路线线高精度度推进。一一旦对工工程条件件判断不不准,有有可能出出现因盾盾体受力力不均,引引起的隧隧道轴线线超限,如如水环境境引起的的隧道上上浮、沉沉降引起起的盾体体下斜或或是盾体体左右应应力不均均引起的的偏向。这这对于盾盾构作业业都是灾灾难性的的。另外外由于刀刀具选择择错误或或滚刀数数量配置置不足,刀盘可能在隧道内卡死甚至破裂解体。这就要求构建一个充分利用工程建设勘察获得的及已有资料,“结合施工
17、中获得的电子电子情报和从各种作业中获得的电子情报,根据使用机械和电子仪器、量测仪器的组合,加以联动控制或实现电子网络的一元化管理,以提高整个过程的生产性”。以对前方施工情况有一个及时详细的地质勘察资料。改进日本提出的“SIT”等系统。,以期得到适合盾构施工的动态施工系统。日本提出出的动态态施工系系统的分分为三个个子系统统:信息息收集、通通信子系系统;分分析、评评价子系系统;决策实实施子系系统。超超前地质质预报信信息主要要采用:TSPP方法、超超前钻孔孔方法、掌掌子面地地质雷达达法、数数码相机机超前地地质预测测、掌子子面围岩岩级别判判定法。监监控量测测采用隧隧道断面面位移测测试法、数数码相机机断
18、面位位移测试试法、空空隙水压压计法、数数值收敛敛计法、光光纤量测测衬砌应应力应变变技术。在在该系统统中对采采用的解解析方法法、评价价方法及及标准以以及决策策方法有有统一的的规定,以以便能进进行比较较和分析析。解析析方法有有位移、应应力反分分析法、荷荷载-结结构模式式解析方方法、二二维三维维FEMM法;决决策方法法有专家家系统方方法、病病害施工工事故诊诊断方法法、类比比方法;评价方方法有模模式化方方法、标标准对应应方法、标标准模式式方法等等。对于盾构构作业,因因为掌子子面没有有操作空空间。信信息收集集、通信信子系统统的构建建困难。针针对这一一问题。可可结合静静力触探探方法,得得出解决决方案。我团
19、队在盾构机前方设置静力触探装置,利用探头可以探测到土层的侧阻力和端阻力,以确定土层性质,然后将结果反馈到分析、评价子系统。具体实施施方式如图2所所示,在在盾体前前盾(111)上上设置探探杆固定定装置(44),将将周围探探杆(22)固定定到探杆杆固定装装置(44)上,将将中心探探杆(11)固定定到刀盘盘(5)中中心;在在探杆顶顶端安装装静力触触探探头头(3)。此此时,侧侧视图如如图3。如如图5所所示,在在盾构掘掘进过程程中,静静力触探探探头(33)受到到土层的的阻力,使使探头内内的阻力力传感器器(8)产产生应变变,传感感器的应应变传输输到电阻阻应变片片(7)转转换为电电阻的变变化,然然后电信信号
20、通过过电缆(110)反反馈至分析、评评价子系系统,决策实实施子系系统调整整盾构机机的工作作参数,或或按决策策系统指指令更换换相应构构件。另另外,由由于盾构构机工作作有较大大震动,掌掌子面地地质雷达达法不能能发挥作作用。但但可在盾盾构前体体或在超前前导杆上上安装数数码相机机进行摄摄像及图图像处理理来进行行地质判判设。日本从220世纪纪90年年代开始始,就采采用地质质图像处处理技术术对掌子子面的地地质条件件进行图图像处理理,提炼炼出与围围岩分级级有关的的参数,对对围岩分分级进行行修正。此此方法不不仅适用用于对围围岩分级级的修正正,也可可以用来来对掌子子面前方方的地质质情况进进行预测测。图像像系统是
21、是由图像像测定、图图像处理理及地质质解析三三部分构构成的,在在本动态态系统中中,分别别归于以以下系统统。数码码相机一一般处理理方法如如下图66。如结结合超前前探杆,则则可以得得到取得得类似效效果。图像摄影系统掌子面、周边原图像信息收集通信子系统 原图像处理 分割图像处理图像处理系统 图像处理图像系统 不连续面情报 岩类岩级情报 分析、评价子系统 地质解析 不连续面判定地质解析系统 优先度判定 岩类岩级划分判定 掌子面前方地质预测图64、总结结整个动态态施工作作业流程程可表示示为下图图。图7Partt 2 隧道跨跨度对稳稳定性影影响(对对基于RRMR的的大跨度度围岩分分级(数数值)方方法探究究的
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