ĐỀ CƯƠNG VÀ ĐÁP ÁN ÔN TẬP CHƯƠNG HẦM ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Câu 1: Định nghĩa phân loại hầm công trình ngầm *) Định nghĩa: - Cơng trình ngầm: cơng trình nhân tạo xây dựng mặt đất nhằm phục vụ cho mục đích khác người CTN khơng gian có vị trí thằng đứng nằm ngang, nằm nghiêng CTN thẳng đứng, nằm xiên thông với mặt đất gọi giếng đứng(xiên) - Hầm: dạng CTN bố trí túi nằm ngang nghiêng có độ dốc nhỏ (i xây dựng hầm không cản trở giao thông đường thủy, không bị ảnh hưởng gió, bão, dễ dàng kết nối mạng lưới giao thơng bên bờ, cho chiều dài ngắn (so với trường phương án cầu) trường hợp bãi sông rộng,khổ thông thương đường thủy cao c.-Hầm vượt qua chướng ngại điều kiện thành phố: Hầm giải pháp tốt để giải vần đề đô thị ngã tư, đường phố… =>Giải phóng diện tích xây dựng mặt đất nhanh tạo điều kiện sử dụng đất tốt cho khai thác giao thơng, tác động xấu đến mơi trường( tiếng ồn, bụi…), không phá hoại cảnh quan thành phố d.-Có thể sử dụng cho quốc phòng Câu 3: Xây dựng CTN phương pháp đào h (khái ni ệm, ưu nhược điểm phạm vi áp dụng): -Khái niệm: phương pháp đào có mặt thống với khơng khí bên ngồi, tiến hành đào, xây dựng vỏ hầm lấp đất bên vỏ hầm ( Lớp đất đá phía hầm đào lên q trình thi cơng) -Có phương pháp: phương pháp hố đào phương pháp tường đất +Ưu điểm: Thi công thuận lợi (không phải chống lớp đất đá bên trên), Rẻ tiền, thi công nhanh chóng Với phương pháp tường đất: nhanh chóng trả lại mặt +Nhược điểm: Chiếm dụng bề mặt diện tích lớn Sử dụng cơng trình gần mặt đất, bên khơng có cơng trình Gây tượng lún sụt đất Phải di dời mạng lưới cơng trình ngầm khu vực xây dựng Với phương pháp tường đất: chất lượng khơng kiểm sốt được, khơng có lớp cách nước bên ngồi Phạm vi áp dụng: Thích hợp với hầm nằm nông thường gặp điều kiện thành phố( hầm giao thông( Kim Liên ), hầm để xe chung cư, nhà cao tầng -Thích hợp chiều sâu đặt hầm khơng khí hầm nhiễm, cần phải thơng gió cho hầm -Mục đích: Giảm nồng độ khí độc hại xuống mức cho phép không gây ảnh hưởng tới sức khỏe người Giảm bớt thay đổi nhiệt độ đột ngột bên bên hầm Giải tỏa khói bớt để đảm bảo tầm nhìn hầm -Các sơ thơng gió +)Thơng gió tự nhiên: tùy theo chiều dài hầm, phương tiện giao thông, cường độ gió khả hiệu ứng pít tơng mà khơng cần thơng gió nhân tạo Thơng gió tự nhiên áp dụng cho hầm ô tô: L ≤ 150m Thông gió tự nhiên áp dụng cho hầm đường sắt: L ≤ 300m +)Các sơ đồ thơng gió nhân tạo Sơ đồ thơng gió dọc: -Khái niệm: Khơng khí dịch chuyển hầm theo phương dọc hầm toàn tiết diện ngang hầm coi ống dẫn khí -Sơ độ: -Ưu điểm: Rẻ tiền khơng cần phải mở rộng tiết diện ngang có nhiều đoạn, khơng khí chuyển động dọc hầm -Nhược điểm: Vận tốc gió hầm lớn( khơng lớn 5-6 m/s, đặc biệt 8m/s) Nguy hiểm có đám cháy xảy Nồng độ khí độ hại khơng -Sơ đồ thơng gió ngang -Khái niệm: Trong phạm vi tiết diện ngang hầm bố trí rãnh thơng gió: rãnh dẫn khơng khí vào rãnh khơng khí nhiễm ngồi -Sơ đồ -Ưu điểm: Giải tỏa khí độc hại nhanh Khơng có khơng khí chuyển động với vận tốc lớn hầm Không bị ảnh hưởng hiệu ứng pit tông yếu tố thơng gió khác Đỡ nguy hiểm có đám cháy xảy -Nhược điểm: Tăn tiết diện ngang hầm để bố trí thơng gió Hiệu thơng gió khơng đều( gần nguồn tốt hơn) -Sơ đồ thơng gió dọc có sử dụng quạt treo: -Khái niệm: Bố trí quạt treo hướng trục đổi chiều trần tường hầm để tạo luồng gió thứ sinh với vận tốc lớn 30-40m/s có tác dụng kéo theo luồng gió hầm Tỷ lệ luồng gió thứ sinh luồng gió 1/10-1/50 -sơ đồ thơng gió -Ưu điểm: Đơn giản, thuận tiện cho khai thác dễ dàng thay đổi hướng vận tốc gió khơng đòi hỏi thiết bị thơng gió lớn cửa hầm giếng Có thể linh hoạt cách giảm số lượng quạt mật độ giao thông thay đổi -Nhược điểm Gây tiếng ồn gây nhiễm khơng khí cửa Quạt chiếm diện tích hầm -Sơ đồ thơng gió hỗn hợp Kết hợp thơng gió dọc ngang Dọc theo diện tích ngang hầm bố trí rãnh thơng gió -Sơ đồ Câu 12: Vai trò, nội dung phương pháp điều tra địa chất cơng trình ngầm -Vai trò: điều tra địa chất để xác định khu vực xây dựng cơng trình ngầm, đề phương án tuyến hầm -Nội dung: Các giai đoạn khảo sát địa chất cơng trình:Nghiên cứu khảo sát phục vụ thiết kế cở sở, chọn tuyến hầm, khảo sát phục vụ thiết kế kĩ thuật, khảo sát trình thi cơng, khảo sát q trình sử dụng khai thác Thu thập số liệu sẵn có điều kiện địa chất khu vực xây dựng Khảo sát trường để nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình Nghiên cứu tính ổn định ,tác dụng vùng sụt trượt có thể, nghiên cứu vết lộ trái đất .Nghiên cứu nước mặt, nguồn cung cấp nước mặt đặc trưng địa hình Trên điều kiện địa chất đưa chọn phương án tuyến.Trong trường hợp nghi ngờ khoan sâu theo hướng tuyến chọn để so sánh Khối lượng ,thành phần nội dung công tác điều tra phụ thuộc vào giai đoạn thiết kế mức độ phức tạp, tầm quan trọng cơng trình -Các phương pháp điều tra: Phương pháp hố đào: -chỉ cho đoạn hố,đoạn nông, đá gốc nằm gần sát mặt đất Phương pháp khoan khảo sát Áp dụng tương đối nhiều phương pháp có hiệu hầm nằm sâu, khối lương lỗ khoan phụ thuộc vào mức độ phức tạp tầm quan trọng ,quy mơ cơng trình -Khi chiều dài hầm ≤ 200m, khoan lỗ lỗ tim lỗ bên -Khi chiều dài hầm ≥ 200m 150 m bố trí lỗ khoan ,và 200m bố trí 1mcn gồm lỗ khoan -Các lỗ khoan phải khoan sâu đáy công trình tối thiểu 6m, trường hợp địa chát phức tạp phải khoan sâu xuống phần đất ổn định 2m -Khối lượng lỗ khoan phụ thuộc vào giai đoạn: giai đoạn sở khoan 50% khối lượng -Các lỗ khoan chia làm loại: Lỗ khoan ĐCCT: nghiên cứu địa tầng cấu trúc đất Lỗ khoan ĐC thủy văn: để xác định lưu lượng nước ngầm, vị trí nước ngầm, thành phần hóa học, áp lực, số lượng lỗ khoan không nhỏ 1/3 tổng lỗ khoan -Phương pháp hang khảo sát địa chất -Khá hiệu tốn kém, bố trí dọc tuyến cơng trình tiến hành nghiên cứu địa chất, áp dụng chó cơng trình quan trọng -Phương pháp địa vật lý -Nghiên cứu cấu tạo địa tầng gián tiếp thông qua thay đổi trường vật lí khác ảnh hưởng tính chất vật lí đất đá -Phương pháp đo điện,địa chấn,từ trường -đo vận tốc lan truyền sóng đất, dựa vào vận tốc sóng biết địa chất xấu hay tốt Câu 13: Ảnh hưởng cấu tạo địa chất, nước ngầm, ngầm nhiệt độ CTN 1.Cấu tạo địa chất: a.-Hầm nằm đá toàn khối đồng nhất: đá mác ma, đá biến chất =>là mơi trường lí tưởng, thi cơng hầm thuận lợi, khơng phải chống đỡ khơng cần kc vỏ hầm Khó khăn công tác khoan đào phá đá b.-Hầm nằm địa tầng phân lớp: Thường đá trầm tích nứt nẻ, có nước ngầm, độ bền độ ổn định phụ thuộc vào tính phân lớp =>Phụ thuộc vào nằm đất đá hướng tuyên hầm, điều kiện địa chất ảnh hưởng khác đến cơng trình +Hầm nằm tầng đá phân lớp song song với đường phương nằm trọn lớp đất đá dày: trường hợp thuận lợi phải ý tới nước ngầm +Hầm địa tầng phân lớp nằm ngang: thuận lợi, nên bố trí hầm đá cứng ổn định +Hầm vng góc đường phương +Hầm nằm song song với đường phương nhiều lớp đất đá: th bất lợi, số lớp đất đá bị cắt đứt hoàn toàn, hầm nên trành hướng c Hầm nằm đất: nguy sụt lở, áp lực địa tầng lớn, vỏ hầm phải thiết kế kiên cố, thi cơng có giải pháp đặc biệt d.Hầm đới đứt gãy phá hủy: phải có biện pháp thi cơng đặc biệt e.Hầm nằm vùng hang động caxto: gặp cố bất ngờ 2.Nước ngầm Là trở ngại chủ yếu thi công hầm -Tác hại:-Làm cho địa tầng mềm yếu giảm ổn định, tang chảy dẻo, tăng áp lực địa tầng lên hầm Thấm vào đất đá làm giảm lực ma sát gây sụt trượt Nước chứa thành phần hóa học gây ăn mòn Làm cho hầm ẩm ướt gây cản trở thi công khai thác Có thể có nhiệt độ cao gây cho hầm vừa nóng vừa ẩm gây ảnh hưởng lớn đến mơi trường làm việc 3.Khí ngầm -Là loại khí tự nhiên tỏa lòng đất gây ảnh hưởng tới an tồn cơng trình người -CO2: thường gặp vùng núi lửa, vùng than, không độc hại không màu, nhiều Co2 làm giảm khí O2, gây nguy hiểm tràn vào hầm với lưu lượng lớn -CH4: thường gặp mỏ than,mỏ muối…Có thể gây cháy nổ đặc biệt nguy hiểm khó phát -H2S Khí độc nhiên sớm phát có mùi trứng thối 4.Nhiệt độ -Ảnh hưởng đến điều kiện lao động, nhiệt độ cao ảnh hưởng tới chất lượng cơng trình, tạo điều kiện ăn mòn, thi công đổ đổ bê tông ảnh hưởng đến chất lượng bê tông Câu 14: Hệ số kiên cố đất đá (nêu chất, ý nghĩa cách xác định) -Bản chất : hệ số ma sát quy ước tức tang trị số góc nội ma sát Ф có xét tới lực dính C hạt đất đá f= tgФ +c/ϭ -Ý nghĩa :Hệ số kiên cố tiêu quan trọng cho phép đánh giá đất đá khả ổn định chống lại tác động phá hoại bên ngoài( đào, khoan, nổ mìn…) -Cách xác định:đá f=R nén/100 với R nén (kg/cm2) cường độ đá Đất: đất cát c=0 ,f= tg Ф, đất dính f= tgθ + ε.c/0.85 với ε hệ số rỗng đất Câu 15: Các lý thuyết xác định áp lực địa tầng (ALĐT) ALĐT có hầm song song -Phương pháp xác định: Coi đất đá thể rời dùng thuyết cân vật thể rời để xác định ALĐT Coi đất đá môi trường liên tục đàn hồi sử dụng lý thuyết đàn hồi, đàn dẻo để xác định Coi đất đá môi trường lưu biến dùng lý thuyết từ biến để xác định -Cá lý thuyết xác định: ALĐT tỷ lệ với chiều sâu ( phù hợp với đất đá yếu) Áp lực đứng trọng lực khối đất đá bên Áp lực ngang xác định áp lực đất lên tường chắn -Xác định ALĐT theo lý thuyết sụt cột địa tầng -Thuyết tạo vòm prodiacơnop (hầm sâu) tạo vòm đất đá xung quanh cơng trình bị phá hủy bên đường phá hoại vòm Giả thiết vòm phá hoại: hai bên hầm hình thành mặt trượt hợp với phương thẳng đứng góc 45- θ/2.bên có dạng vòm áp lực địa tầng tác dụng lên hầm ALĐT có hầm song song: thiết kế hầm song song ta cần bố trí hầm có khoảng cách đủ lớn để vòm áp lực riêng rẽ, ngược lại vòm áp lực tạo vòm áp lực chung=> áp lực lớn gây bất lợi Câu 16: Phân loại đá xây dựng CTN (theo hệ số kiên cố f, RQD, RMR, Q system) Mục đích:Xác định tải trọng lên kc hầm –Biện pháp gia cố chống đỡ- Để có tiếng nói chung bên thiết kế, thi công, tư vấn -Phân loại a.Theo hệ số kiên cố: chia làm 10 nhóm có hệ số kiên cố tb từ 0.3-20 đất 8 b.Theo Tezaghi c.Phân theo RQD:Phân theo % lõi khoan thu ,RQD=(tổng chiều dài lỗ khoan 10cm)/ tổng chiều dài khoan d.Phân theo RMR: Phân theo điểm 1000 e Phân theo hệ thống Q:Q từ 0.001- Câu 17: Mặt trắc dọc hầm giao thông qua núi (đường sắt đường ô tô) So sánh phương án hầm đường đôi hầm đường đơn -Hầm đường tơ: MB nên bố trí đường thẳng -Nếu bố trí đường cong phải mở rộng hầm -Giống hầm đường sắt Câu 20: Khổ hầm đường sắt đường ô tô, mở rộng khổ hầm đường cong -Khổ hầm giới hạn không gian hầm dành riêng cho phương tiện giao thông , người ,không cho phép phận cơng trình lọt vào phạm vi khổ hầm kể thi cơng khơng xác biến dạng Câu 25: Các loại tải trọng chủ động, bị động tác dụng lên kết cấu vỏ hầm nguyên tắc xác định Các giả thuyết môi trường đất đá quanh hầm Hệ số kháng đàn hồi địa tầng -Tải trọng chủ động (xem câu 18- cổng trường) .Tải trọng thân: Xác định theo hình dạng kích thước hầm Áp lực địa tầng: Là tải trọng tác dụng lên kc vỏ hầm Áp lực nước ngầm Tải trọng tàu xe Tải trọng thiết bị thi công -Tải trọng bị động( xem câu 19): Kháng lực đàn hồi -Các giả thiết môi trường đất đá xung quanh (xem câu 19) -Thuyết biến dạng chung: Coi đất đá xung quanh hầm mơi trường biến dạng tuyến tính áp dụng lí thuyết đàn hồi để nghiên cứu đặc trưng: Mô dung biến dạng Eo= hệ số biến dạng ngang: μ= trị tuyệt đối ε1/ε Áp dụng lí thuyết bd chung phù hợp với số liệu thực nghiệm,tuy nhiên việc giải tốn gặp nhiều khó khăn phức tạp -Thuyết biến dạng cục bộ: Dựa quan hệ bậc ứng suất chuyển vị Ϭ= k.u (kg/cm3) với k hệ số kháng đàn hồi, u chuyển vị Phương pháp không phản ánh thực tế làm việc nhiên đơn giản dễ áp dụng -Hệ số kháng đàn hồi k -Hệ số kháng đàn hồi đặc trưng lí đất đá mà phụ thuộc vào yếu tố khác diện tích truyền tải, cường độ gia tải, nằm đất đá, độ cứng kết cấu Vỏ hầm chịu áp lực hướng tâm k Với r bán kính hầm, Eo mo đun biến dạng, u chuyển vị ... dọc hầm giao thông qua núi (đường sắt đường ô tô) So sánh phương án hầm đường đôi hầm đường đơn -Hầm đường tơ: MB nên bố trí đường thẳng -Nếu bố trí đường cong phải mở rộng hầm -Giống hầm đường. .. Khổ hầm đường sắt đường ô tô, mở rộng khổ hầm đường cong -Khổ hầm giới hạn không gian hầm dành riêng cho phương tiện giao thông , người ,không cho phép phận cơng trình lọt vào phạm vi khổ hầm. .. trường phương án cầu) trường hợp bãi sông rộng,khổ thông thương đường thủy cao c. -Hầm vượt qua chướng ngại điều kiện thành phố: Hầm giải pháp tốt để giải vần đề đô thị ngã tư, đường phố… =>Giải