(2025年)隧道工程練習(xí)題(附參考答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分）1.某公路隧道設(shè)計(jì)全長(zhǎng)3800m，按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3370.1—2022）分類，該隧道屬于（）。A.短隧道B.中隧道C.長(zhǎng)隧道D.特長(zhǎng)隧道2.隧道初期支護(hù)中，以下哪種材料通常不用于噴射混凝土的骨料級(jí)配優(yōu)化？（）A.細(xì)砂B.機(jī)制砂C.河砂D.石屑3.隧道施工監(jiān)控量測(cè)中，必測(cè)項(xiàng)目不包括（）。A.拱頂下沉B.地表沉降C.圍巖內(nèi)部位移D.凈空收斂4.公路隧道圍巖分級(jí)的基本指標(biāo)不包括（）。A.巖石堅(jiān)硬程度B.巖體完整程度C.地下水狀態(tài)D.初始應(yīng)力狀態(tài)5.以下哪種輔助施工措施主要用于穩(wěn)定掌子面，防止開挖面坍塌？（）A.超前小導(dǎo)管注漿B.地表注漿C.仰拱超前施作D.臨時(shí)仰拱二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述新奧法（NATM）的核心原理及其在隧道施工中的關(guān)鍵技術(shù)措施。2.隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，試分別解釋“防”“排”“截”“堵”的具體含義。3.隧道施工中，塌方發(fā)生前通常會(huì)出現(xiàn)哪些前兆？列舉至少5項(xiàng)典型征兆。4.超前支護(hù)在隧道施工中的主要作用有哪些？結(jié)合軟弱圍巖隧道施工說明其必要性。5.隧道監(jiān)控量測(cè)的主要目的是什么？說明量測(cè)數(shù)據(jù)在施工決策中的應(yīng)用邏輯。三、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.某雙向四車道公路隧道，跨度B=12.5m，高度H=8.2m，埋深h=25m。圍巖為Ⅴ級(jí)，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rb=20MPa，巖體完整性系數(shù)Kv=0.3，地下水狀態(tài)為“點(diǎn)滴狀出水”，初始應(yīng)力狀態(tài)為“極高應(yīng)力”。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3370.1—2022），計(jì)算該隧道淺埋段的圍巖垂直均布?jí)毫（單位：kPa）。（注：Ⅴ級(jí)圍巖計(jì)算高度修正系數(shù)s=2.0，深埋與淺埋分界深度Hp=2.5hq，hq=0.45×2^(s-1)×ω，ω=1+i(B-5)，i=0.1）2.某隧道穿越強(qiáng)風(fēng)化砂巖地層（圍巖Ⅵ級(jí)），采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)。設(shè)計(jì)要求小導(dǎo)管需穿過掌子面前方3m的不穩(wěn)定巖體，并進(jìn)入穩(wěn)定地層1.5m；開挖循環(huán)進(jìn)尺為1.2m，導(dǎo)管尾端需預(yù)留0.5m作為止?jié){段。計(jì)算小導(dǎo)管的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（單位：m）；若隧道開挖輪廓線外的注漿加固范圍為拱頂120°，環(huán)向間距要求每延米布置3根，計(jì)算環(huán)向間距（單位：m，保留兩位小數(shù)）；并說明小導(dǎo)管外插角的合理取值范圍及確定依據(jù)。四、案例分析題（20分）某山嶺隧道設(shè)計(jì)為單洞雙向兩車道，全長(zhǎng)1800m，圍巖以Ⅲ、Ⅳ級(jí)為主，局部存在Ⅴ級(jí)軟弱破碎帶。施工至K12+350～K12+420段時(shí)，掌子面突然出現(xiàn)涌水突泥，水量約200m3/h，夾帶直徑10～30cm的塊石，導(dǎo)致初期支護(hù)局部坍塌，掌子面后方5m范圍內(nèi)噴射混凝土出現(xiàn)環(huán)向裂縫?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，坍塌前3日拱頂下沉速率由1.2mm/d驟增至4.5mm/d，凈空收斂速率由0.8mm/d增至3.1mm/d，但未觸發(fā)預(yù)警閾值（預(yù)警值：拱頂下沉5mm/d，凈空收斂4mm/d）。問題：（1）分析此次涌水突泥事故的可能原因（至少4項(xiàng)）。（2）提出應(yīng)急處理措施（至少6項(xiàng)），并說明后續(xù)施工應(yīng)調(diào)整的技術(shù)方案。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（長(zhǎng)隧道：3000m＜L≤10000m）2.A（噴射混凝土骨料優(yōu)先選用中粗砂，細(xì)砂易導(dǎo)致回彈量增加、強(qiáng)度降低）3.C（圍巖內(nèi)部位移為選測(cè)項(xiàng)目，必測(cè)項(xiàng)目包括拱頂下沉、地表沉降、凈空收斂、洞口段地表下沉）4.D（圍巖分級(jí)基本指標(biāo)為巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度，地下水狀態(tài)和初始應(yīng)力狀態(tài)為修正指標(biāo)）5.A（超前小導(dǎo)管注漿通過加固掌子面前方圍巖，直接穩(wěn)定開挖面）二、簡(jiǎn)答題1.新奧法核心原理：利用圍巖自承能力，通過控制爆破、及時(shí)支護(hù)（初期支護(hù)與圍巖共同作用）、監(jiān)控量測(cè)反饋調(diào)整支護(hù)參數(shù)，形成“圍巖-支護(hù)”共同承載體系。關(guān)鍵技術(shù)措施：①光面爆破或預(yù)裂爆破減少圍巖擾動(dòng)；②初期支護(hù)采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，及時(shí)封閉成環(huán)；③通過監(jiān)控量測(cè)掌握圍巖變形規(guī)律，指導(dǎo)二次襯砌施作時(shí)機(jī)；④強(qiáng)調(diào)支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔性與可變性，適應(yīng)圍巖變形。2.“防”：采用防水混凝土、防水板等材料阻止地下水滲入隧道；“排”：通過環(huán)向、縱向排水管將圍巖滲水引入中央水溝排出；“截”：在隧道外設(shè)置截水溝、盲溝攔截地表或淺層地下水，減少向隧道匯聚；“堵”：對(duì)裂隙水、集中出水點(diǎn)采用注漿封堵，降低圍巖滲透系數(shù)。3.塌方前兆：①掌子面圍巖掉塊頻率增加，由零星掉塊發(fā)展為片狀剝落；②初期支護(hù)噴射混凝土出現(xiàn)環(huán)向、縱向或放射狀裂縫，且裂縫寬度逐漸增大；③錨桿、鋼拱架受力監(jiān)測(cè)顯示應(yīng)力突增，超過設(shè)計(jì)值；④監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示拱頂下沉、凈空收斂速率持續(xù)增大，出現(xiàn)“加速變形”特征；⑤掌子面滲水由清變濁，水量突然增大或減?。赡転榍胺娇斩催B通或堵塞）；⑥圍巖裂隙中發(fā)出異響（巖石擠壓破碎聲）。4.超前支護(hù)作用：①加固掌子面前方圍巖，提高其自穩(wěn)能力；②形成“棚架”結(jié)構(gòu)，限制開挖輪廓線外圍巖松弛變形；③隔離地下水，減少涌水突泥風(fēng)險(xiǎn)。軟弱圍巖（如Ⅴ、Ⅵ級(jí)）自穩(wěn)時(shí)間短，開挖后易發(fā)生坍塌，超前支護(hù)通過預(yù)加固提前改善圍巖力學(xué)性能，為后續(xù)開挖和支護(hù)爭(zhēng)取時(shí)間，是控制變形、保證安全的關(guān)鍵措施。5.監(jiān)控量測(cè)目的：①掌握圍巖動(dòng)態(tài)變形規(guī)律，判斷圍巖穩(wěn)定性；②驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，指導(dǎo)調(diào)整施工方案；③預(yù)測(cè)可能發(fā)生的險(xiǎn)情（如塌方、大變形），確保施工安全。數(shù)據(jù)應(yīng)用邏輯：通過量測(cè)數(shù)據(jù)繪制“時(shí)間-位移”曲線，分析變形速率（初始變形、加速變形、收斂階段）；若速率超過預(yù)警值或曲線無收斂趨勢(shì)，需立即停止開挖，加強(qiáng)支護(hù)（如增加錨桿長(zhǎng)度、增設(shè)臨時(shí)仰拱）；若變形趨于穩(wěn)定，可按原方案施工，確定二次襯砌施作時(shí)機(jī)（一般在變形速率≤0.2mm/d且累計(jì)變形≤設(shè)計(jì)值70%時(shí)施作）。三、計(jì)算題1.（1）計(jì)算深埋與淺埋分界深度Hp：hq=0.45×2^(s-1)×ω=0.45×2^(2-1)×[1+0.1×(12.5-5)]=0.45×2×(1+0.75)=0.45×2×1.75=1.575mHp=2.5hq=2.5×1.575=3.9375m（2）判斷埋深h=25m＞Hp=3.9375m，應(yīng)按深埋計(jì)算？但題目明確為“淺埋段”，可能存在矛盾，需重新核對(duì)。實(shí)際規(guī)范中，淺埋隧道定義為h≤Hp且h≤(2～2.5)hq。本題h=25m遠(yuǎn)大于Hp，可能題目假設(shè)為淺埋（或出題設(shè)定），按淺埋公式計(jì)算：淺埋隧道垂直壓力q=γh（γ為圍巖容重，Ⅴ級(jí)圍巖γ≈20kN/m3），但需考慮圍巖松散壓力。規(guī)范中淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算公式為q=γh(1-e^(-λh/B))，λ為側(cè)壓力系數(shù)（Ⅴ級(jí)圍巖λ≈0.4）。代入數(shù)據(jù)：q=20×25×(1-e^(-0.4×25/12.5))=500×(1-e^(-0.8))≈500×(1-0.4493)=500×0.5507≈275.35kPa（注：若按松散體計(jì)算，q=γ×hq=20×1.575=31.5kPa，但與淺埋實(shí)際受力不符，需結(jié)合題目意圖，可能出題者要求按hq計(jì)算，最終答案以31.5kPa或275kPa為準(zhǔn)，需根據(jù)規(guī)范具體條款調(diào)整。）2.（1）小導(dǎo)管長(zhǎng)度L=掌子面前方不穩(wěn)定巖體長(zhǎng)度+進(jìn)入穩(wěn)定地層長(zhǎng)度+預(yù)留止?jié){段=3+1.5+0.5=5.0m（注：開挖循環(huán)進(jìn)尺1.2m為干擾項(xiàng)，長(zhǎng)度需覆蓋超前加固范圍）。（2）環(huán)向間距：拱頂120°對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)=π×B×(120°/360°)=3.14×12.5×(1/3)≈13.08m；每延米布置3根，總根數(shù)=13.08×3≈39.24根（取39根）；環(huán)向間距=13.08/39≈0.34m（保留兩位小數(shù)為0.33m或0.34m，具體需根據(jù)規(guī)范“每延米3根”的表述，可能指縱向每米對(duì)應(yīng)環(huán)向3根，實(shí)際計(jì)算應(yīng)為環(huán)向間距=2πR×(120°/360°)/N，R=B/2=6.25m，弧長(zhǎng)=2×3.14×6.25×(1/3)≈13.08m，N=3根/m×1m=3根，間距=13.08/3≈4.36m，此處可能題目表述歧義，正確理解應(yīng)為環(huán)向每米布置3根，即間距=1/3≈0.33m）。（3）外插角合理范圍：5°～15°。確定依據(jù)：角度過?。ǎ?°）可能導(dǎo)致導(dǎo)管侵入開挖輪廓線，影響后續(xù)施工；角度過大（＞15°）會(huì)降低超前加固范圍的有效長(zhǎng)度，削弱支護(hù)效果。四、案例分析題（1）事故可能原因：①地質(zhì)勘察不足，未準(zhǔn)確探明K12+350～K12+420段存在隱伏溶洞或斷層破碎帶（夾帶塊石、突泥為典型特征）；②施工過程中監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)雖未達(dá)預(yù)警值，但變形速率持續(xù)增長(zhǎng)（拱頂下沉速率4.5mm/d接近預(yù)警值5mm/d），未引起足夠重視，未提前采取加強(qiáng)支護(hù)措施；③初期支護(hù)強(qiáng)度不足（如鋼拱架間距過大、噴射混凝土厚度不夠），無法抵抗突然增大的圍巖壓力；④超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（如TSP、地質(zhì)雷達(dá)）未有效實(shí)施，未能提前發(fā)現(xiàn)前方不良地質(zhì)體；⑤地下水作用軟化圍巖，降低其抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致掌子面失穩(wěn)。（2）應(yīng)急處理措施：①立即停止掌子面開挖，撤離作業(yè)人員，設(shè)置警戒區(qū)；②對(duì)坍塌區(qū)域后方已出現(xiàn)裂縫的初期支護(hù)進(jìn)行加固（如增設(shè)臨時(shí)鋼支撐、噴射混凝土封閉裂縫）；③采用管棚或大管棚對(duì)前方坍塌區(qū)域進(jìn)行超前支護(hù)，控制坍塌范圍擴(kuò)大；④對(duì)涌水突泥點(diǎn)進(jìn)行反壓回填（用沙袋、碎石堆砌），減少水流夾帶泥砂涌出；⑤通過超前鉆孔探明前方地質(zhì)情況（溶洞規(guī)模、地下水來源），為后續(xù)處理提供依據(jù)；⑥調(diào)整排水方案，增設(shè)臨時(shí)集水井和排水泵，降低掌子面水位，減少水壓力；⑦對(duì)已坍塌區(qū)域進(jìn)行注漿加固（采用水泥-水玻璃雙液漿），待圍巖穩(wěn)定后再進(jìn)行清渣和支護(hù)。后續(xù)施工調(diào)整方案：①加