个工作面，如洞线长则将延长工期，影响效益。为此在选线时，应充分利用沟谷地形，多开施工导洞，或分段开挖以增加工作面。水工隧洞的选线。应尽量采取直线，避免或减少曲线和弯道。如采用曲线布置，根据现行规范要求，洞线转弯角应大于60°，曲率半径不小于5倍洞径。此外，隧洞进出口位置的地形地貌条件也很重要。隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。在地形陡的高边坡开挖洞口先行进洞，以保证边坡的稳定性。隧洞进出口不应选在排水困难的低洼处，也不应选在冲沟、傍河山嘴谷口等易受水流冲刷的地段。在地貌上应避开滑坡、崩塌、泥石流等不良自然现象，以及山麓堆积，坡积、崩积及洪积物等四纪松散沉积物。
地层与岩性条件的好坏直接影响隧洞的稳定性。在洞线选择时，应分析沿线地层的分布和各种岩石的工程地质。岩性比较坚硬、完整，力学性能较好且风化轻微者，对围岩稳定性有利 ；而那些易于软化，泥化和溶蚀的岩体及膨胀和塑性岩体，则不利于围岩稳定。因此，洞室位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般在坚硬完整岩层中掘进，围岩稳定，日进尺快，造价低，在软弱、破碎、松散岩层中掘进，顶板易坍塌，边墙及底板易产生鼓胀挤出变形等事故，须边掘进边支护，工期长，造价高。
（2）地质构造是控制岩体完整性及渗透性的重要因素。选址时应尽量避开地质构
造复杂的地段，否则会给施工带来困难。
（3）地下工程施工中的塌方或冒顶事故，常常和地下水的活动有关。隧洞施工中
地下水涌水带来的危害，已屡见不鲜。地下水对洞室的不良影响主要有以下几方面:以静水压力的形式作用于洞室衬砌；在动水压力作用下，某些松散或破碎岩层中易产生机械潜蚀等渗透变形；使黏土质岩石软化，强度降低；石膏、岩盐及某些以蒙脱石为主的黏土岩类，在地下水作用下将产生剧烈的溶解或膨胀；因此在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。尽可能避开饱水的松散土层，断层破碎带及岩溶化碳酸岩层及地表径流汇水区。
4.隧洞选线时在地形地貌、地层岩性、地质构造，以及水文地质和自然地质现象方面，应注意哪些问题？
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答：1.注意利用地形，方便施工；
2.分析沿线地层的分布和各种岩石的工程性质； 3.考虑褶皱、断层和岩层产状的影响；
4.调查分析地下水埋藏条件、类型和泉水出露情况； 5.地应力和岩爆。
5．隧洞选线中或地下洞室定位时，应如何考虑地应力的主要方向？为什么？ 答：在底下洞室设计时，隧洞选线或位置的确定是先决问题之一。首先考虑区域稳定性
及山体的稳定。一般要求，建洞地区应是区域地质的构造稳定，无区域性大断裂通过，附近没有发震构造，地震基本烈度应小于8度。理想的建洞山体应具备几个条件：（1）建洞区地质构造简单，岩层厚，节理组数少，间距大，无影响整个山体稳定的断裂带。（2）岩体坚硬完整。（3）地形完整，没有滑坡，塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。无岩溶或岩溶很不发育。（4）底下水影响小。（5）无有害气体和异常地热。
6.山岩压力是怎样形成的？怎样确定山岩压力？
答：1.一般都认为，山岩压力是山于洞室开挖后岩体变形和破坏而形成的。有些文献中，将由于岩体变形而对支护或衬砌的压力，称为“变形压力”；将岩体破坏而松动对支护或衬砌造成的压力，称为“松动压力”。在不同性质的岩石中，由于它们的变形和破坏性质不同，所以产生山岩压力的主导因素也就不同，通常可以遇到下列三种情况。 1)在整体性良好、裂隙节理不发育的坚硬岩石中，洞室围岩的应力一般总是小于岩石的强度。因此，岩石只有弹性变形而尤塑性变形，岩石没有破坏和松动。由于弹性变形在开挖过程中就已产生，开挖结束，弹性变形也就完成，洞室不会坍塌。如果在开挖完成后进行支护或衬砌，则这时支护上没有山岩压力。在这种岩石中的洞室支护主要用来防止岩石的风化以及剥落碎块的掉落。
2)在中等质量的岩石中，洞室围岩的变形较大，不仅有弹性变形，而且还有塑性变形，少量岩石破碎。由于洞室围岩的应力重分布需要一定的时间，所以在进行支护或衬砌以后围岩的变形受到支护或衬砌的约束，于是就产生山岩压力。因此，支护的浇筑时间和结构刚度对山岩压力影响较大。在这类岩石中，山岩压力主要是由较大的变形所引起，岩石的松动坍落甚小。也就是说，这类岩石中主要是产生“变形压力”，较少产生“松动压力”。
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3)在破碎和软弱岩石中，由于裂隙纵横切割，岩体强度很低，围岩应力超过岩体强度很多。因此，岩块在不大的应力作用下就会破坏坍落下来。在这类岩石中，坍落和松动是产生山岩压力的主要因素，而松动压力是主要的山岩压力。当设有支护或衬砌时，岩石的破坏范围可能逐渐扩大发展，故需要立即进行支护或衬砌。支护或衬砌的作用主要是支承坍落岩块的重量，并阻止岩体继续变形、松动和破坏。在这种情况下，如果不及时支护，松动破坏不断发展，则就可能产生很大的山岩压力，支护发生困难而且很不经济。
2.对于较完整的围岩，可通过弹塑性理论分析来计算变形山压，常用R.芬纳公式、芬纳—塔罗勃公式等；对于较破碎的围岩，可用岩体结构法确定分离体的形状，再用极限平衡理论计算山岩压力；对与软弱岩特别是塑性变形比较大的黏土质岩石，山岩压力的计算应考虑软化、塑流、膨胀等因素引起的蠕动变形所形成的山岩压力。 7．隧洞松动圈的大小与地质条件的关系如何？
答：如果洞室周边应力小于岩体的强度，围岩稳定。否则，周边岩石将产生破坏或较大
的塑性变形。地下洞室开挖后洞壁的切向应力集中最大，当围岩应力超过了岩体的屈服极限时，围岩就由弹性状态转化为塑性状态，形成一个塑性松动圈，但是这种塑性松动圈不会无限扩大。因为随着距洞壁距离的增大，应力状态由洞壁的单向应力状态逐渐转化为双向应力状态，围岩也就由塑性状态逐渐转化为弹性状态，最终在围岩中形成塑性松动圈和弹性松动圈。塑性松动圈的出现，使圈内应力释放而明显降低，被称为应力降低区；而最大应力集中由原来的洞壁转移至塑性松动圈与弹性承载圈的交界处，使弹性区的应力明显升高，该区即称为立升高区，弹性区以外是应力未产生变化的天然应力区。
8.何谓围岩弹性抗力、弹性抗力系数和单位弹性抗力系数？
答：1.对于有压隧道，由于常存在很高的内水压力作用，迫使衬砌向围岩方向变形，围岩被迫后退时，将产生一个反力来阻止衬砌的变形，把围岩对衬砌的这个反力称为弹性抗力或围岩抗力。
2. 弹性抗力系数，根据文克尔的假定，其为：
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K?py式中 K--弹性抗力系数，MPa/cm P--围岩所承受的压力，对于有压隧洞即为内水压力，MPa; y--洞壁的径向变形，m。
3.单位弹性抗力系数即为：
r0100 式中 K--弹性抗力系数，MPa/cm
K0?K r0--洞室半径，cm。9．围岩弹性抗力系数如何确定？
答：（1）现场试验直接测定法。是在已开挖的隧洞中，或选择有代表性典型地段进行现
场试验。常用双筒橡皮囊法、堵塞水压法、扁千斤顶法等。
（2）间接测量计算法。是根据抗力系数与岩体弹性模量或变形模量E（Mpa）及泊
松比u之间的关系确定。 （3）
10．岩爆的特征、形成机理和分布规律是什么？
答：1.岩爆一般在掌子面开挖的当天最强烈，持续时间常为数天，在自然状态下，长的可达数月至1年。当岩体完整、构造裂隙不发育、无地下水及上覆岩体厚度大于200m时，岩爆多以爆裂形式出现。
2.岩爆的形成机理是很复杂的，它的储存有很大弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放所形成，它与岩石性质、地应力积聚水平及洞室断面形状等因素有关。 3.岩爆主要分布在高地应力地区。
11．岩爆对隧洞施工有何危害？如何防治？
答：岩爆危害与防治：地下洞室开挖时发生岩爆，威胁施工人员和机械设备的安全；坑
基中发生岩爆，原定建基面高程可能被迫降低，二者都将增加处理工程量和造价。对岩爆发生部位、时间和类型的研究，还处于探索阶段，预报尚有困难。岩爆的防治措施，一般有松动爆破或超前钻孔发降低围岩的应力、加固围岩或用注水法等提高围岩塑性变形的能力。当发生问题进行处理时，要尽量保持天然应力状态和增加岩体的抗爆能力。对地下洞室可采取预裂爆破、光滑爆破，减少对岩体的扰动破坏；还可能产生应力集中的部位，增设锚杆支护或挂钢丝网，保证施工安全；对干燥岩
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面可喷水或凿孔注水。基坑部位可及时打锚杆，不使岩面抬动或预留保护层。
12.围岩工程地质分类的方法有哪些？都考虑了哪些因素？
答：1.定性的，定量的，半定量的，定量方法按分类指标的多少，可分为单一指标法、一个综合指标法、少量指标并列法、多个指标并列法和多个指标复合法。 2.考虑因素：地质因素、工程因素、施工因素、时间因素等。
13．我国水利水电工程围岩分类考虑了哪些因素？有何特点？
答：水利水电工程围岩工程地质分类是以控制围岩稳定的岩石强度、岩体完整程度、结
构面状态、地下水、和主要结构面产状5项因素之和的总评分为基本判据。岩石强度分级与岩体完整程度系数分级与中国现行国家标准GB50218—94《工程岩体分级标准》一致。结构面状态是指洞段比较发育的、强度最弱的结构面状态，包括开张度、充填物、起伏粗糙度和延伸长度等情况。地下水的影响为负值，对围岩的最大影响可使围岩级别降低一类。主要结构面产状的影响也是负值，其产状与地下工程轴线夹角的组合不同，对围岩稳定性的影响也显著不同。 14.隧洞施工时应注意哪些地质问题？
答：围岩变形破坏引起的坍方和岩爆、地下涌水和突泥、有害气体的冒出、高温等。 15．提高围岩稳定性的工程措施有哪些?
答：（1）支撑 （2）衬砌
（3）支护（喷混凝土支护和锚固） （4）固结灌浆
16.“新奥法”隧洞施工方法的意义是什么？ 答：1.有效地提高了围岩的承载能力；
2.有利于维护围岩的稳定；
3.提高隧洞的施工进程和经济效益。
17．“TBM法”及“盾构法”隧洞施工方法的优缺点有哪些？
答：（1）TBM的优点：A.在条件合适的情况下，掘进速度很快，如果岩石不是十分坚硬，
岩爆现象不严重，地质构造不太复杂，围岩基本稳定，采用TBM法可比钻爆法
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工程地质学原理和勘察期末考试思考题
