地下工程期末考试重点(7页).doc

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1、-地下工程复习资料-第 6 页-第2章围岩：指地层中受开挖作用影响的那一部分岩体。结构面：岩体被许许多多的不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割为大小不等，形状各异的各种块体，这些地质界面就叫做结构面。结构体：岩体被许许多多的不同方向、不同规模的断层面、层理面、节理面和裂隙面等各种地质界面切割为大小不等，形状各异的各种块体，这些块体就叫做结构体。岩爆：在高应力区隧道施工易应力集中产生岩爆。围岩的初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场，称为围岩的初始应力场。围岩的二次应力场：隧道开挖后，使得围岩在开挖边界处解除了约束，

2、失去平衡，其结果引起洞室变形，产生应力重分布，形成围岩的新应力场，称为二次应力场。自重应力场：地心引力和离心惯性力共同作用的结果使岩体中存在的应力场。构造应力场：过去地质构造运动残余应力或现在正在活动和变化的构造运动引起的应力。构造应力场的变化规律：1、垂直应力的量值随深度增加而增大，而且水平应力普遍大于垂直应力；2、水平主应力具有明显的各向异性。请解释RQD：岩石质量指标是指钻探时岩芯复原率。围岩分级的概念和意义：根据一个或几个主要指标将无限的岩体序列划分为具有不同稳定程度的有限个类别，就是围岩分级。围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载（松散荷载）

3、、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础。影响围岩分级的因素是什么：影响围岩稳定性的因素基本上可归纳为两大类：第一类是上面已经叙述过的，属于地质环境方面的自然因素，是客观存在的，它们决定了地下工程围岩的质量。第二类则属于工程活动的人为因素，如地下工程的形状、跨度、施工方法、洞室轴线与岩层产状的关系等等。什么是单一指标，什么是复合指标：单一的岩性指标。包括岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等物理力学参数，以及如抗钻性、抗爆性等工程指标。用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。铁路隧道的围岩分级方法，请简述：采用定性划分和定量指标相结合，分两步走的方法。先根据

4、岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定围岩基本分级，然后在此基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始应力状态等必要因素进行修正。围岩分级两步走：铁路隧道见上。工程岩体分级标准的两步走：先确定岩体基本质量，再结合具体工程的特点确定岩体类别。第3章隧道建筑限界：隧道内所有建筑物都不得侵入的净空范围。山岭隧道的选线原则，河谷线和山岭线的选择：选择构造简单、岩性好的稳固地层，避开断层、崩塌、滑坡、流砂、溶洞、偏压、地下水丰富等不良地段。1、隧道走向应与断层走向尽可能地接近正交；2、对于单斜构造中的软弱结构面，应尽可能地避开；3、隧道应尽量选在背斜中，而避开向斜和褶曲的两翼。掌握隧道位置的选择

5、P74 75 3-1 3-2两个图，原因：1、尽可能避开单斜构造中的软弱结构面；2、选择背斜，在背斜中，由于地层向下弯曲而可能于地层上部开裂、形成上大下小的岩块，开裂时，岩块易于保持稳定；相反，在向斜中，由于地层向上弯曲而可能于地层下部开裂，开挖容易引起掉块或坍方；另外，如果地下水汇聚在向斜的凹底也对施工不利；在褶曲的两翼，隧道容易受到偏压力作用。单坡和人字坡的特点 P77：单坡：多用于线路的紧坡地段或展线地区。优点：可争取高程，施工方便，测量容易，由于进出口高差大，由此产生气压和热位差，利于自然通风。缺点：上端工作面施工困难，排水、出碴都困难。人字型坡：多用于长大隧道、越岭隧道、地下水丰富隧

6、道。优点：施工排水容易，水自然排出洞口，施工时重车下坡、空车上坡，效率高。缺点：运营通风不好。曲线加宽的原因，有双线加宽和单线加宽 P76：1、由于曲线外轨超高引起车体内倾要求加宽；2、由于车体平移要求加宽。双线隧道的加宽等于外线外侧加宽和内线内侧加宽，再加上两线的中间间距的加宽。*复合式衬砌由哪几部分组成，每一部分的作用 P91：由外衬、内衬和中间防水层组成。外衬：可以适时地在洞室边缘支护地层，改善洞室附件地层的应力状态，与地层共同变形，允许地层荷载有限制的释放。内衬：制止地层和外衬的收敛，承受地下水压力，与外衬一起抵抗地层的残留变形和荷载。中间防水层：防水。第4章特征曲线设计法，围岩特征曲

7、线和支护特征曲线的关系 P102：把地层收敛与地层荷载构成的关系曲线称为地层特征线。把地层收敛与支护抗力关系曲线称为支护特征线。如果支护的刚度不足以完全制止地层的继续变形，随着地层的继续变形，地层残留形变荷载在变小，支护所能提供的抗力在增加，两者最终在某个地层变形值处达到平衡。这种利用地层与支护共同作用特性来选择支护参数的方法叫做特征曲线法。约束和收敛 P102：收敛：开挖隧道后，由于临空面的形成，围岩开始向洞内产生位移，这种位移称之为收敛。约束：隧道开挖后，若围岩不稳定，应在开挖后适时地沿隧道周边设置支护结构，对岩体的移动产生阻力，形成约束。第5章松动压力P106：围岩发生向着地下结构的松动

8、时受到结构的约束而作用在结构上的力。荷载结构模型：洞室围岩已经发生松弛或坍落，结构只是“被动”地承受地层松动所带来的荷载；结构内力（和变形）按结构力学方法计算；围岩弹性抗力是结构和围岩相互作用的唯一反映；计算的关键在于确定围岩主动荷载和被动弹性抗力。 永久荷载P107：在设计基准期内其量值不随时间变化的荷载，地下结构承受的主要静力荷载。天然拱P110：当洞室的埋深足以使开挖作用局限在地表以下时，上覆土层的变形-松动-坍塌过程会在地表以下某个相对稳定的范围内终止，就好像在这个坍塌范围的周边出现一架能够承受以上地层全部重量的“压力拱结构”。这种似拱结构被称作天然拱。形变压力：围岩发生向着地下结构的

9、变形时受到结构的约束而作用在结构上的力。水土合算 P118:在粘性土中，孔隙地下水的流动微弱且与土颗粒结合紧密，地下水对结构的静水压力作用可以纳入地层压力一同计算，即采用地层的饱和重度计算饱水土层的压力，就是水土合算。为什么区分深浅埋P110：分别采用不同的概念计算主动围岩压力，这样才能分别设计支护和施工方法。普式理论的基本概念，天然拱的范围：普氏认为：在具有一定粘结力的松散介质中开挖隧道后，其上方会形成一个抛物线形的天然拱，作用在支护结构上的围岩压力就是天然拱范围内松动岩体的重量。而天然拱的尺寸，即它的高度和跨度与反映岩体特征的fm值和所开挖的隧道宽度有关。在坚硬完整的岩体中，洞室的跨度就是

10、天然拱的跨度，在松散破碎的岩体中，按照松散体主动极限平衡的理论，在有衬砌时洞室侧壁围岩坍落最多只能发展到与垂直直线成（45-/2）角度的斜面。极浅埋土水压力的计算方法：判断深埋的方法：以天然拱高度为依据进行划分：超浅埋：hc h*， hc为隧道埋深，h*为天然拱高度浅埋： h* hc ah* ， a=2.02.5深埋： hc ah* 什么是弹性抗力，温克尔弹性抗力是什么P117：当围岩处于弹性状态时，围岩对结构变形的反力称为弹性抗力。温克尔假定，地层结构界面上任意一点的地层抗力与该点的变位成正比，与界面上其他部位的变位或弹性抗力无关 。数学表达式：P124 图5-15 弹性支撑链杆的设置方法：

11、1、如果两者牢固地粘结在一起，以至于结构与地层之间不仅能传递法向力而且还能传递剪切力，则可以设置两个弹性支撑，一个沿法向设置以代表地层对结构的法向约束，另一个沿切向设置以代表地层的切向约束；2、如果结构与地层之间没有显著的粘结力，只有结构挤压地层时才受到地层的约束，即两者之间只能传递法向压力（不能传递拉力和剪力），则在不计结构与地层接触面上摩擦力影响的前提下，可以把弹性支撑沿着结构轴线的法线方向设置；3、如果结构与地层之间虽然没有显著的粘结力，但需要计入两者接触面上的摩擦力，则可以把弹性支撑沿偏离结构轴线法线一个摩擦角的方向设置；4、如果为了简化，也可以沿水平方向设置弹性支撑。二次应力场 P1

12、34，三次应力场 P140：洞室开挖后在未加支护情况下，围岩应力达到新的相对平衡称为围岩的二次应力状态。支护与地层共同变形而达到某种平衡，称为地层结构体系的三次应力状态。第6章理解P148 图6-5对支护结构的基本要求：1、必须能与围岩大面积地牢固接触，使支护结构与围岩作为一个整体进行工作；2、要允许地下结构体系能产生有限制的变形，以充分发挥围岩的承载能力而减少支护结构的作用，使两者更加协调地工作；3、要能分期施工，并使早期支护和后期支护相互配合，“主动”控制围岩的变形；4、作为支护结构还是要满足易于架设，构件可以互换，断面类型单一等施工技术上的要求。支护结构的类型和作用：有木支撑、钢支撑、锚

13、杆和金属网支护、喷射混凝土和混凝土支护，以及复合式结构。支护结构的作用就是和围岩一起组成一个有足够安全度的地下结构体系，能承受可能出现的各种荷载，保持地下工程断面的使用净空。同时还能防止围岩质量的进一步恶化。预制拼装管片的种类及优缺点 P165：衬砌环的拼装形式有错缝和通缝两种。错缝拼装可使接缝分布均匀，减少接缝及整个衬砌环的变形，整体刚度大，所以是一种较为普遍采用的拼装形式。但是当制作精度不高时，管片在盾构推进的过程中容易被顶裂，甚至顶碎。通缝拼装易于结构处理，但是防水差，变形大。锚喷支护：以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌和料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成，当围岩不稳定

14、时，可加设锚杆和金属网，构成一种支护形式，称锚喷支护，结构为普通混凝土或防水混凝土，结构内部设排水系统。第7章*什么叫全包防水什么叫半包防水 P175：1、全包式防水系统全包水式防水系统是结构外包全封闭式的柔性防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的柔性防水层。 2、半包式防排水系统半包式防排水系统是结构边墙和顶板或拱部设防水层，底板或仰拱不设防水层。第13章*明挖法和浅埋暗挖法的优缺点是什么P355（简答题） 395（书上的内容加自己的理解 明挖法现在肯定不能采用，因为需要空间太多）：明挖法：具有施工作业面多，速度快，工期短，易保证工程质量，工程造价低等优点；但是需要的施工空间太多。浅埋暗

15、挖法：可以将地面交通的干扰减少到最低。画出盖挖逆作法施工步骤 P385：新奥法的基本原则 P388：1、少扰动：减少扰动次数、强度、范围和持续时间（钻爆法施工时严格进行控制爆破、尽量用大断面开挖、短进尺、支护紧跟而缩短围岩应力松弛时间）；2、早喷锚：使围岩不致因过度变形而失效，变形适度发展，充分发挥围岩自承能力； 3、勤量测：评价围岩稳定状态，判断其动态发展趋势，及时调整开挖及支护； 4、紧封闭：喷锚封闭，避免岩石长时间暴露而强度衰减，阻止围岩过度变形。城市浅埋暗挖法的基本原则 P395：管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测。控制沉降的措施 P407：1、把住超前支护关：在开挖之前，

16、一般采用大管棚和超前小导管注浆联合加固地层；2、及时施工初期支护；3、加强初支拱背回填注浆；4、加强二衬背后注浆。盾构的纵向分的结构 P409：分为切口环、支承环和盾尾。切口环是盾构的前导部分，在其内部和前方可以设置各种类型的开挖和支撑底层的装置；支承环视盾构的主要承载结构，沿其内周边均匀地装有推动盾构前进的千斤顶，以及开挖机械的驱动装置和排土装置；盾尾主要是进行衬砌作业的场所。土压平衡式盾构维持开挖面稳定的原理 P411：依靠密封舱内塑流状土体作用在开挖面上的压力和盾构前方地层的静止土压力与地下水压力相平衡的方法。施工检测的意义和项目（位移信息和应力信息） P417：意义：1、掌握地下工程施

17、工过程中周围地层、支护结构、地下管线和周边建筑物的动态，预防工程破坏事故和环境事故的发生；2、将现场量测结果与预测值相比较，以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工；3、将量测结果用于优化设计，使设计达到优质安全、经济合理，另外还可将现场监测结果与理论预测值相比较，用反分析法导出更为接近实际的公式，用于指导其他工程的施工。施工监测的项目主要分为位移信息和应力信息。位移信息主要有基坑围护结构的变形、隧道周边位移、围岩或地层内部位移、地表变形、建筑物或桥梁基础沉降与倾斜、管线变形等。应力信息主要有围岩与支护结构之间的接触应力、围岩

18、内部应力、支护结构内部应力、支撑体系的内部应力、锚杆或锚索的轴力等。试卷原题：A卷简答题1相对于浅埋暗挖法，采用明挖法修建地铁车站的优缺点有哪些？明挖法：具有施工作业面多，速度快，工期短，易保证工程质量，工程造价低等优点；但是需要的施工空间太多。2地下铁道区间隧道施工中的监控量测项目有哪些？施工监测的项目主要分为位移信息和应力信息。位移信息主要有基坑围护结构的变形、隧道周边位移、围岩或地层内部位移、地表变形、建筑物或桥梁基础沉降与倾斜、管线变形等。应力信息主要有围岩与支护结构之间的接触应力、围岩内部应力、支护结构内部应力、支撑体系的内部应力、锚杆或锚索的轴力等。3全包式防水系统的特点及其适用条

19、件。全包水式防水系统是结构外包全封闭式的柔性防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的柔性防水层。城市地下工程，如地下铁道，因环境保护要求高，不允许排水，一般应采用全包式防水系统。4复合式衬砌由哪几部分组成，并说明各部分作用。由外衬、内衬和中间防水层组成。外衬：可以适时地在洞室边缘支护地层，改善洞室附件地层的应力状态，与地层共同变形，允许地层荷载有限制的释放。内衬：制止地层和外衬的收敛，承受地下水压力，与外衬一起抵抗地层的残留变形和荷载。中间防水层：防水。5隧道施工中主要的支护结构类型有哪些？有木支撑、钢支撑、锚杆和金属网支护、喷射混凝土和混凝土支护，以及复合式结构。6、参考下图，指出图中虚线

20、为何要修正成实线所示的围岩特性曲线？由图的虚线（修正前曲线）可见：在形成塑性区后，无论加多大的支护阻力都不能使围岩的径向位移为0；不论支护阻力如何小（甚至不设支护），围岩的变形如何增大，围岩总是可以通过增大塑性区范围来取得自身的稳定而不致坍塌。这与客观实际不符，需对理论曲线的进行修正。A卷论述题1论述荷载结构模型和地层结构模型的基本思想及适用情况。荷载结构模型：基本概念是洞室围岩已经发生松弛或坍落，结构只是“被动”地承受地层松动所带来的荷载；结构内力（和变形）按结构力学方法计算；被动地层反力是结构与地层相互作用的唯一反映；计算的关键在于确定地层荷载。地层结构模型：基本概念是围岩与结构共同构成承

21、载体系，荷载来自地层的原位应力和施工所引起的应力释放；结构内力与地层重分布应力一道按连续介质力学方法计算（如弹塑性力学的有限单元法）；地层与结构的相互作用以变形协调条件来体现；计算的关键在于确定围岩的应力释放和地层结构的相互作用。由于概念清晰，计算过程明确，荷载结构模型是目前最常用的。地层结构模型常用作必选施工方案、分析开挖环境影响等工作的一种辅助工具。2论述新奥法的基本思想、主要特点及施工基本原则。基本思想：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。

22、主要特点：充分保护围岩，减少对围岩的扰动；充分发挥围岩的自承能力；尽快使支护结构闭合；加强监测，根据监测数据指导施工。基本原则：1、少扰动：减少扰动次数、强度、范围和持续时间（钻爆法施工时严格进行控制爆破、尽量用大断面开挖、短进尺、支护紧跟而缩短围岩应力松弛时间）；2、早喷锚：使围岩不致因过度变形而失效，变形适度发展，充分发挥围岩自承能力； 3、勤量测：评价围岩稳定状态，判断其动态发展趋势，及时调整开挖及支护； 4、紧封闭：喷锚封闭，避免岩石长时间暴露而强度衰减，阻止围岩过度变形。3论述采用土压平衡盾构进行地铁区间隧道施工中维持开挖面稳定的原理及其控制地表变形的综合措施。控制沉降的措施：1、把

23、住超前支护关：在开挖之前，一般采用大管棚和超前小导管注浆联合加固地层；2、及时施工初期支护；3、加强初支拱背回填注浆；4、加强二衬背后注浆。维持开挖面稳定的原理：依靠密封舱内塑流状土体作用在开挖面上的压力和盾构前方地层的静止土压力与地下水压力相平衡的方法。4论述围岩为何要分级，以及围岩分级的指标。根据一个或几个主要指标将无限的岩体序列划分为具有不同稳定程度的有限个类别，就是围岩分级。围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载（松散荷载）、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础。有单一的岩性指标。包括岩石的抗压和抗拉强度、弹性模量等物理

24、力学参数，以及如抗钻性、抗爆性等工程指标。有单一的综合岩性指标。比如RQD和岩体的弹性波传播速度。用两个或两个以上的岩性指标或综合岩性指标所表示的复合性指标。B卷简答题1简述地下工程施工为何要进行监控量测？由于岩石、土层和地下水与地下结构的相互作用机理尚不明了，加上施工因素等人为因素对地下结构受力和变形的影响又非常之大，因此不管采用什么样的分析模型，地下结构的受力与变形理论分析结果仍然与实际有一定的偏差，为确保地下工程的安全可靠和经济合理，就必须在施工阶段进行监控量测，及时收集位移与应力变化信息。2盖挖顺作法和盖挖逆作法在施工步序上有何不同？盖挖顺作法是从地表向下开挖至基坑的设计标高，然后自下

25、而上构筑防水设施和主体结构，最后回填恢复路面。盖挖逆作法相反，在地下施工时不架设临时支撑，从上向下依次开挖土方和修筑主体结构。3盾构管片拼装方式有几种及各自的优缺点。衬砌环的拼装形式有错缝和通缝两种。错缝拼装可使接缝分布均匀，减少接缝及整个衬砌环的变形，整体刚度大，所以是一种较为普遍采用的拼装形式。但是当制作精度不高时，管片在盾构推进的过程中容易被顶裂，甚至顶碎。通缝拼装易于结构处理，但是防水差，变形大。4荷载结构模型的基本原理。基本概念是洞室围岩已经发生松弛或坍落，结构只是“被动”地承受地层松动所带来的荷载；结构内力（和变形）按结构力学方法计算；被动地层反力是结构与地层相互作用的唯一反映；计

26、算的关键在于确定地层荷载。5铁路隧道曲线地段隧道净空加宽的原因。1、由于曲线外轨超高引起车体内倾要求加宽；2、由于车体平移要求加宽。6地下结构设计计算中，如何判断深埋、浅埋和极浅埋？以天然拱高度为依据进行划分：超浅埋：hc h*， hc为隧道埋深，h*为天然拱高度浅埋： h* hc ah* ， a=2.02.5深埋： hc ah* B卷论述题1论述围岩初始应力场的组成，各自的成因及特点。由自重应力场和构造应力场组成。由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已经存在着一定的地应力场，称为围岩的初始应力场。自重应力场是地心引力和离心惯性力共同作用的结果使岩体中存在的应力场。特点是垂直方向

27、的自重应力是随深度成线性增加的；水平应力总是小于垂直应力，最多也只能和其相等。构造应力场是过去地质构造运动残余应力或现在正在活动和变化的构造运动引起的应力。特点是垂直应力的量值随深度增加而增大，而且水平应力普遍大于垂直应力；水平主应力具有明显的各向异性。2论述铁路隧道设计规范（TB 10003-2005）中防排水设计原则。隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。3、论述铁路隧道设计规范（TB10003-2005）的围岩分级的方法和结果。采用定性划分和定量指标相结合，分两步走的方法。先根据岩石坚硬程度

28、和岩体完整程度两个因素确定围岩基本分级，然后在此基础上，结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始应力状态等必要因素进行修正。分为六个级别，I类稳定性最差，VI类最好。4、论述新奥法和浅埋暗挖法各自的施工原则。新奥法：1、少扰动：减少扰动次数、强度、范围和持续时间（钻爆法施工时严格进行控制爆破、尽量用大断面开挖、短进尺、支护紧跟而缩短围岩应力松弛时间）；2、早喷锚：使围岩不致因过度变形而失效，变形适度发展，充分发挥围岩自承能力； 3、勤量测：评价围岩稳定状态，判断其动态发展趋势，及时调整开挖及支护； 4、紧封闭：喷锚封闭，避免岩石长时间暴露而强度衰减，阻止围岩过度变形。浅埋暗挖法：管超前工作面开挖前，沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管。严注浆注浆巩固地层，使松散的地层胶结成整体，并与超前小导管一起防止工作面失稳。包括初支背后注浆和二衬背后注浆。短开挖每次开挖循环进尺要短，开挖和支护时间尽可能缩短。强支护采用格栅钢架和喷射混凝土进行较强的早期支护，以限制地层变形。早封闭开挖后初期支护要尽早封闭成环，以改善受力条件。勤量测对围岩和支护结构变形监测，确保施工安全。