盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20題，40分）1.土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，土倉內(nèi)渣土的最佳塑流性指標(biāo)（坍落度）范圍是（）A.50-80mmB.120-180mmC.200-250mmD.300-350mm答案：B2.盾構(gòu)機(jī)刀盤開口率設(shè)計(jì)的核心依據(jù)是（）A.隧道埋深B.地層滲透系數(shù)C.刀具類型D.渣土改良需求答案：B3.盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，同步注漿的初凝時(shí)間應(yīng)控制在（）A.1-2小時(shí)B.3-4小時(shí)C.5-6小時(shí)D.8-10小時(shí)答案：B4.泥水盾構(gòu)中，維持開挖面穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)是（）A.進(jìn)漿流量B.排漿密度C.循環(huán)壓力D.泥膜厚度答案：C5.盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制中，水平偏差允許范圍通常為（）A.±20mmB.±50mmC.±80mmD.±100mm答案：B6.復(fù)合地層中，盾構(gòu)刀具配置優(yōu)先選擇（）A.齒刀+刮刀B.滾刀+刮刀C.切刀+先行刀D.仿形刀+中心刀答案：B7.盾構(gòu)掘進(jìn)速度與刀盤轉(zhuǎn)速的合理匹配關(guān)系是（）A.速度越快，轉(zhuǎn)速越高B.速度越快，轉(zhuǎn)速越低C.無固定關(guān)系D.速度與轉(zhuǎn)速平方成正比答案：A8.盾構(gòu)穿越既有建筑物時(shí)，控制地表沉降的關(guān)鍵措施是（）A.提高掘進(jìn)速度B.降低土倉壓力C.加強(qiáng)同步注漿D.減少刀盤扭矩答案：C9.盾構(gòu)機(jī)主軸承密封失效的典型現(xiàn)象是（）A.推進(jìn)壓力異常升高B.油脂消耗突然增大C.刀盤轉(zhuǎn)速明顯降低D.土倉溫度持續(xù)上升答案：B10.盾構(gòu)管片拼裝時(shí)，相鄰環(huán)錯(cuò)臺(tái)允許偏差為（）A.2mmB.5mmC.8mmD.10mm答案：B11.軟土地層中，盾構(gòu)始發(fā)時(shí)洞口土體加固的主要目的是（）A.提高掘進(jìn)速度B.防止涌水涌砂C.減少刀具磨損D.降低同步注漿量答案：B12.盾構(gòu)機(jī)螺旋輸送機(jī)出土口閘門的主要作用是（）A.調(diào)節(jié)出土量B.防止渣土回流C.監(jiān)測(cè)土倉壓力D.輔助渣土改良答案：A13.硬巖地層中，盾構(gòu)滾刀磨損的主要形式是（）A.沖擊破損B.偏磨C.刀圈斷裂D.以上都是答案：D14.盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，盾尾間隙的合理范圍是（）A.20-30mmB.50-70mmC.80-100mmD.120-150mm答案：B15.盾構(gòu)同步注漿材料中，粉煤灰的主要作用是（）A.提高早期強(qiáng)度B.改善和易性C.降低收縮率D.增強(qiáng)抗?jié)B性答案：B16.盾構(gòu)機(jī)鉸接系統(tǒng)的主要功能是（）A.傳遞推進(jìn)力B.調(diào)整掘進(jìn)方向C.增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度D.減少刀具磨損答案：B17.泥水盾構(gòu)中，分離系統(tǒng)的旋流器主要用于分離（）A.大粒徑顆粒B.中等粒徑顆粒C.細(xì)顆粒泥漿D.有害氣體答案：B18.盾構(gòu)穿越富水砂層時(shí)，渣土改良應(yīng)優(yōu)先添加（）A.膨潤土B.泡沫劑C.聚合物D.水泥漿答案：B19.盾構(gòu)管片檢漏試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)壓力為（）A.0.1MPaB.0.3MPaC.0.5MPaD.0.8MPa答案：B20.盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)中，反映土體切削難度的核心指標(biāo)是（）A.推進(jìn)速度B.刀盤扭矩C.土倉壓力D.千斤頂推力答案：B二、填空題（每空1分，共15空，15分）1.盾構(gòu)機(jī)的核心組成系統(tǒng)包括（）、推進(jìn)系統(tǒng)、（）、注漿系統(tǒng)和（）。答案：刀盤系統(tǒng)；排土系統(tǒng)；控制系統(tǒng)2.土壓平衡盾構(gòu)的關(guān)鍵控制參數(shù)是（）和（），兩者需保持動(dòng)態(tài)平衡以維持開挖面穩(wěn)定。答案：土倉壓力；出土量3.盾構(gòu)刀具磨損監(jiān)測(cè)方法主要有（）、（）和（）三種。答案：直接測(cè)量法；扭矩分析法；振動(dòng)監(jiān)測(cè)法4.盾構(gòu)同步注漿的主要作用包括（）、（）和（）。答案：填充盾尾間隙；控制地層沉降；支撐管片結(jié)構(gòu)5.盾構(gòu)姿態(tài)控制的主要指標(biāo)包括（）、（）和（）。答案：水平偏差；垂直偏差；俯仰角三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共7題，35分）1.簡(jiǎn)述土壓平衡盾構(gòu)與泥水平衡盾構(gòu)的適用地層差異及工作原理區(qū)別。答案：土壓平衡盾構(gòu)適用于滲透系數(shù)?。?lt;10??cm/s）的粘性土、粉土等，通過土倉內(nèi)渣土的壓力平衡開挖面水土壓力；泥水平衡盾構(gòu)適用于高滲透性（>10?3cm/s）的砂卵石、含水地層，通過循環(huán)泥漿在開挖面形成泥膜，利用泥漿壓力維持穩(wěn)定。兩者核心區(qū)別在于支護(hù)介質(zhì)（渣土vs泥漿）和排土方式（螺旋輸送機(jī)vs泥漿管道）。2.分析盾構(gòu)掘進(jìn)過程中地面沉降的主要階段及控制措施。答案：沉降分為三個(gè)階段：①開挖面沉降（因土體應(yīng)力釋放），控制措施為合理設(shè)定土倉壓力；②盾尾間隙沉降（因同步注漿不及時(shí)），需優(yōu)化注漿量和注漿壓力；③后期固結(jié)沉降（因土體排水固結(jié)），應(yīng)加強(qiáng)注漿材料配比設(shè)計(jì)，提高早期強(qiáng)度。3.說明盾構(gòu)刀具配置的基本原則。答案：①地層適應(yīng)性：硬巖配滾刀，軟土配刮刀；②均衡磨損：中心區(qū)刀具密集，邊緣區(qū)刀具稀疏；③更換便利性：設(shè)置可更換刀座，關(guān)鍵位置設(shè)置備用刀具；④開口率匹配：高滲透性地層降低開口率，防止噴涌。4.闡述盾構(gòu)同步注漿材料的性能要求。答案：①流動(dòng)性：坍落度180-220mm，保證填充效果；②初凝時(shí)間：3-6小時(shí)，避免早期流失；③終凝強(qiáng)度：24小時(shí)≥0.3MPa，7天≥2.5MPa；④收縮率：≤3%，防止后期沉降；⑤抗?jié)B性：滲透系數(shù)≤10??cm/s，滿足防水要求。5.分析盾構(gòu)掘進(jìn)過程中刀盤扭矩異常增大的可能原因及處理措施。答案：可能原因：①地層突變（如遇到硬巖或孤石）；②渣土改良不良（粘性過高或砂性過強(qiáng)）；③刀具磨損嚴(yán)重（切削阻力增加）；④刀盤結(jié)泥餅（影響渣土流動(dòng)）。處理措施：①降低推進(jìn)速度，提高刀盤轉(zhuǎn)速；②加強(qiáng)渣土改良（添加泡沫/膨潤土）；③停機(jī)檢查刀具磨損情況，必要時(shí)換刀；④啟動(dòng)刀盤反轉(zhuǎn)或高壓沖洗系統(tǒng)破除泥餅。6.簡(jiǎn)述盾構(gòu)始發(fā)階段的關(guān)鍵控制要點(diǎn)。答案：①洞口加固質(zhì)量驗(yàn)收（鉆芯檢測(cè)強(qiáng)度和滲透性）；②盾構(gòu)機(jī)定位（確保軸線偏差≤20mm）；③洞門密封安裝（檢查密封刷完整性和油脂填充）；④初始掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定（低推力、低轉(zhuǎn)速，逐步建立土倉壓力）；⑤同步注漿控制（注漿量為理論間隙的150-200%）。7.說明盾構(gòu)管片拼裝的質(zhì)量控制要點(diǎn)。答案：①拼裝順序：先底部，后兩側(cè)，最后封頂塊；②螺栓緊固：分初緊（拼裝時(shí)）和復(fù)緊（脫出盾尾后），扭矩≥300N·m；③環(huán)面平整度：相鄰管片錯(cuò)臺(tái)≤5mm，環(huán)縫間隙≤2mm；④防水處理：檢查密封墊壓縮量（30-40%），破損處及時(shí)修補(bǔ)；⑤姿態(tài)調(diào)整：通過千斤頂分區(qū)壓力調(diào)整管片與盾構(gòu)機(jī)的相對(duì)位置。四、計(jì)算題（共1題，10分）某地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道外徑6.2m，內(nèi)徑5.5m，盾構(gòu)機(jī)盾尾厚度30mm，推進(jìn)速度40mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速1.5rpm，地層天然重度19kN/m3，地下水位埋深8m，靜止土壓力系數(shù)K?=0.5。（1）計(jì)算理論盾尾間隙體積（每環(huán)按1.5m管片長度計(jì)算）；（2）若同步注漿率取180%，計(jì)算單環(huán)注漿量；（3）計(jì)算開挖面中心處（埋深12m）的水土合算土倉壓力設(shè)定值（保留兩位小數(shù)）。答案：（1）盾尾間隙體積計(jì)算：盾尾間隙半徑=（盾構(gòu)機(jī)外徑-管片外徑）/2=（6.2+0.03×2-6.2）/2=0.03m（注：盾尾厚度指單側(cè)，盾構(gòu)機(jī)實(shí)際外徑=管片外徑+2×盾尾間隙=6.2+0.06=6.26m）每環(huán)間隙體積=π×(R2-r2)×L=π×[(6.26/2)2-(6.2/2)2]×1.5=π×(3.132-3.12)×1.5=π×(9.7969-9.61)×1.5=π×0.1869×1.5≈0.880m3（2）單環(huán)注漿量=理論間隙體積×注漿率=0.880×1.8≈1.584m3（3）水土合算土倉壓力計(jì)算：開挖面中心埋深H=12m，地下水位埋深8m，水位以上土層厚度h1=8m，水位以下土層厚度h2=4m總應(yīng)力σ=γ×H=19×12=228kPa孔隙水壓力u=γw×h2=10×4=40kPa（注：水土合算時(shí)，總應(yīng)力包含水的重量，此處應(yīng)采用浮重度計(jì)算，正確方法應(yīng)為：水土合算時(shí)，土壓力=γ×H×K?，其中γ為天然重度）正確計(jì)算：土倉壓力應(yīng)平衡靜止土壓力，即P=K?×γ×H=0.5×19×12=114.00kPa（注：水土合算時(shí)不單獨(dú)計(jì)算水壓力，總應(yīng)力包含水的重量，因此直接用天然重度計(jì)算總應(yīng)力，再乘以K?）五、案例分析題（共1題，20分）某盾構(gòu)區(qū)間穿越粉質(zhì)粘土層（滲透系數(shù)k=1×10??cm/s）與砂層（k=1×10?3cm/s）交互地層，隧道埋深10-12m，地表存在重要燃?xì)夤芫€（允許沉降≤10mm）。施工過程中出現(xiàn)以下問題：（1）在粉質(zhì)粘土層段，盾構(gòu)掘進(jìn)30環(huán)后刀盤扭矩持續(xù)升高至5000kN·m（正常2500-3500kN·m），推進(jìn)速度降至10mm/min；（2）進(jìn)入砂層段后，螺旋輸送機(jī)出土口出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，土倉壓力波動(dòng)幅度達(dá)±0.1MPa；（3）地表監(jiān)測(cè)顯示燃?xì)夤芫€處累計(jì)沉降15mm，且沉降速率仍為2mm/d。請(qǐng)分析各問題產(chǎn)生的原因，并提出針對(duì)性解決措施。答案：?jiǎn)栴}（1）原因分析與措施：原因：粉質(zhì)粘土層粘性高，渣土改良不足導(dǎo)致刀盤結(jié)泥餅，增加切削阻力。解決措施：①加強(qiáng)泡沫注入（泡沫注入率由15%提高至25%），降低渣土粘性；②啟動(dòng)刀盤反轉(zhuǎn)程序（每掘進(jìn)0.5m反轉(zhuǎn)2分鐘），破壞泥餅結(jié)構(gòu)；③采用高壓水槍沖洗刀盤背面（壓力≥30MPa），清除附著渣土；④降低推進(jìn)速度至5-8mm/min，提高刀盤轉(zhuǎn)速至2.0rpm，增強(qiáng)切削效果。問題（2）原因分析與措施：原因：砂層滲透系數(shù)大，土倉內(nèi)渣土未形成有效塑性流動(dòng)，螺旋輸送機(jī)出土?xí)r水土分離，導(dǎo)致土倉壓力失穩(wěn)。解決措施：①調(diào)整渣土改良方案，添加膨潤土泥漿（配比：膨潤土:水=1:5），提高渣土塑流性（坍落度目標(biāo)150-180mm）；②降低螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速（由3rpm降至1.5rpm），控制出土量與推進(jìn)速度匹配（出土量=推進(jìn)速度×刀盤斷面積×渣土密度×1.1）；③關(guān)閉螺旋輸送機(jī)出土口閘門，采用“脈沖式”出土（開30秒關(guān)10秒），穩(wěn)定土倉壓力；④檢查盾尾密封（注入盾尾油脂壓力由3MPa提高至4MPa），防止漏漿導(dǎo)致土倉壓力損失。問題（3）原因分析與措施：原因：①同步注漿量不足（可能按理論值100%注入），未填充盾尾間隙；②注漿材料初凝時(shí)間過長（可能>6小時(shí)），漿液早期流失；③砂層段土倉壓力設(shè)定偏低（未考慮滲透