1简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别

1围岩压力计算1围岩压力计算深埋和浅埋情况下围岩压力的计算方式不同，深埋和浅埋的分界按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判断。

按等效荷载高度计算公式如下：HP =（2~2.5）qh式中: Hp——隧道深浅埋的分界高度；hq ——等效荷载高度，qh=qγ；q——垂直均布压力(kN/m2)；γ——围岩垂直重度（kN/m3)。

二次衬砌承受围岩压力的百分比按下表取值：表4.1 复合式衬砌初期支护与二次衬砌的支护承载比例围岩级别初期支护承载比例二次衬砌承载比例双车道隧道三车道隧道双车道隧道三车道隧道ⅠⅡ100 100 安全储备安全储备Ⅲ100 ≥80 安全储备≥20 Ⅳ≥70 ≥60 ≥30 ≥40 Ⅴ≥50 ≥40 ≥50 ≥60 Ⅵ≥30 ≥30 ≥80 ≥85浅埋地段≥50 ≥30～50≥60 ≥60～801.1 浅埋隧道围岩压力的计算方法隧道的埋深H 大于hq 而小于Hp 时，垂直压力Q B B t tq H==γH(1-λθ)浅浅tan 。

表4.3 各级围岩的θ值及0φ值围岩级别Ⅲ ⅣⅤθ0.90φ （0.7～0.9）0φ （0.5～0.7）0φ 0φ60°～70°50°～60°40°～50°2(tan 1)tan tan tan c cc ϕ+ϕβϕ+ϕ-θc tan =tan 侧压力系数()tan tan tan tan tan tan tan tan cc c β-ϕλ=β1+βϕ-θ+ϕθ⎡⎤⎣⎦作用在支护结构两侧的水平侧压力为：e 1=γh λ ； e 2=γ(h+Ht)λ 侧压力视为均布压力时：Ⅴ级围岩的等效荷载高度hq=0.45×24×[1+0.1×(10-5)]=10.8m Hp=2.5hq=27m,H<Hq,故为浅埋。

取φ0=45°，θ=0.6φ0=27°，h=20m ，tan β=3.02,λ=0.224,tan θ=0.51, 计算简图：()212+1e =e e垂直压力q=19×20(1-0.224×20×0.51/10)=293.18KN/mPg=πdγ=π×0.4×25=31.4KN/m地基反力P=324.58KN/me1=γhλ=19×20×0.224=85.12e2=γ(h+Ht)λ=19×(20+8.17)×0.224=119.89水平均布松动压力e=(e1+e2)/2=102.51KN/mⅤ级围岩二衬按承受50%围岩压力进行计算，则垂直压力为q×50%=146.59KN/m地基反力为P×50%=162.29KN/m水平压力为e×50%=51.255KN/m2衬砌结构内力计算表4.7 等效节点荷载节点号X Y Fx FY1 2072.742591 1544.439864 31304.66167 2146.3194733 2072.757146 1543.972843 26425.97397 4953.6865524 2072.800753 1543.507634 26256.11233 9886.1615315 2072.873244 1543.046044 25973.81825 14776.30132 2 2072.974338 1542.589864 24195.36508 23664.97654 7 2073.219875 1542.146273 20103.90754 40260.144586 2073.651412 1541.88012 14076.90744 57497.450139 2074.154041 1541.73685 8935.043764 69728.9710410 2074.661668 1541.61244 6853.524396 83279.0729311 2075.173585 1541.507065 5880.169138 84021.8174612 2075.689079 1541.42087 4898.834757 84650.5451413 2076.20743 1541.353977 3910.852859 85164.4039714 2076.727917 1541.306479 2917.564275 85562.6960915 2077.249814 1541.27844 1920.316498 85844.8859416 2077.772394 1541.269902 920.4626612 86010.5840317 2078.294929 1541.280875 80.64000409 86059.5712718 2078.81669 1541.311344 -1081.63324 85991.7746219 2079.33695 1541.361267 -2081.158789 85807.2914620 2079.854984 1541.430575 -3077.860187 85506.3814621 2080.37007 1541.51917 -4070.385072 85089.4259922 2080.88149 1541.626929 -5057.386718 84557.009323 2081.388532 1541.753702 -6037.525576 83909.86178 2081.890488 1541.899313 -7009.471578 83148.84332 25 2082.285648 1542.168245 -9244.515303 74199.42618 24 2082.510844 1542.589864 -14047.47015 52646.5891327 2082.611937 1543.046044 -19236.06506 36865.6479128 2082.684429 1543.507634 -23588.83673 22476.6373729 2082.728036 1543.972843 -25973.81825 14776.30132 26 2082.742591 1544.439864 -26256.11233 9886.16153130 2082.706135 1545.042547 -26425.97397 4953.68655231 2082.5973 1545.636442 -31304.66167 2146.31214432 2082.417672 1546.212888 -35817.57933 -13486.3166533 2082.169871 1546.76348 -34895.66231 -26741.8859834 2081.85751 1547.280188 -33376.67067 -39539.8892835 2081.485145 1547.755477 -31286.59479 -51661.3504136 2081.058204 1548.182418 -28661.19683 -62898.8811837 2080.582915 1548.554783 -25545.39795 -73060.1921438 2080.066207 1548.867144 -21992.50975 -81971.412939 2079.515615 1549.114945 -18063.32375 -89480.0825240 2078.939169 1549.294573 -13825.06958 -95457.7295441 2078.345274 1549.403408 -9350.264619 -99802.0707842 2077.742591 1549.439864 -4715.473839 -102438.770543 2077.139908 1549.403408 0 -103322.708244 2076.546013 1549.294573 4715.473839 -102438.763145 2075.969566 1549.114945 9350.264619 -99802.0707846 2075.418975 1548.867144 13825.06984 -95457.7368747 2074.902267 1548.554783 18063.324 -89480.0898548 2074.426978 1548.182418 21992.50975 -81971.412949 2074.000037 1547.755477 25545.39769 -73060.1848150 2073.627672 1547.280188 28661.19683 -62898.8811851 2073.315311 1546.76348 31286.59505 -51661.3504152 2073.06751 1546.212888 33376.67067 -39539.8819553 2072.887882 1545.636442 34895.66205 -26741.8859854 2072.779047 1545.042547 35817.57908 -13486.32398表4.8 轴力、剪力、弯矩详细数据节点号轴力弯矩剪力1 -8.92E+05 -13456 -109952 -8.83E+05 -8352.6 -638913 -8.73E+05 21398 -1.19E+054 -8.61E+05 76686 -1.72E+055 -8.69E+05 1.57E+05 -252076 -7.80E+05 1.69E+05 3.16E+057 -2.08E+06 7906.2 339838 -2.06E+06 -11168 325749 -2.05E+06 -29519 2963810 -2.04E+06 -46347 2539511 -2.03E+06 -60967 2007312 -2.02E+06 -72813 1390913 -2.02E+06 -81442 7144.714 -2.02E+06 -86540 26.68815 -2.02E+06 -87920 -7193.616 -2.02E+06 -85526 -1426717 -2.02E+06 -79433 -2094718 -2.03E+06 -69844 -2698819 -2.04E+06 -57093 -3214820 -2.05E+06 -41637 -3619121 -2.07E+06 -24058 -3889122 -2.08E+06 -5056.4 -4002923 -7.88E+05 14553 -3.07E+0524 -8.72E+05 1.60E+05 1869325 -8.67E+05 1.51E+05 1.61E+0526 -8.78E+05 75321 1.12E+0527 -8.89E+05 22802 6085928 -8.97E+05 -5736 1042929 -9.06E+05 -10643 -1582730 -9.04E+05 -976.56 -1884631 -8.96E+05 10731 -2262932 -8.82E+05 24936 -2597333 -8.61E+05 41366 -2494434 -8.33E+05 57370 -1258435 -7.99E+05 66092 2076436 -7.60E+05 54844 4538037 -7.22E+05 28879 5781438 -6.87E+05 -4468.5 5896639 -6.58E+05 -38409 5047240 -6.38E+05 -67143 3459441 -6.27E+05 -86237 1407042 -6.26E+05 -92913 -8065.143 -6.37E+05 -86224 -2867644 -6.57E+05 -67117 -4472845 -6.85E+05 -38371 -5348046 -7.19E+05 -4418.2 -5266647 -7.57E+05 28940 -4064448 -7.94E+05 54916 -1651049 -8.29E+05 66173 1653250 -8.56E+05 57316 2859051 -8.76E+05 40997 2930652 -8.90E+05 24050 2556953 -8.98E+05 9154.2 2115954 -8.99E+05 -3292.6 17015内力图分析（1）轴力：由ANSYS建模分析围岩衬砌内力得出轴力图如图，最大轴力出现在仰拱段，其值为626.383kN。

围岩侧压力系数概述围岩侧压力系数是指在岩体受到外界荷载作用时，围岩受到的侧向压力相对于垂直方向荷载的比值。

该系数可以用来评估岩体的稳定性以及进行工程设计和施工过程中的安全性分析。

影响因素围岩侧压力系数受多种因素影响，主要包括以下几个方面：岩性特征不同类型的岩石具有不同的物理和力学特性，从而影响其侧压力系数。

例如，坚硬的岩石通常具有较高的侧压力系数，而软弱易碎的岩石则具有较低的侧压力系数。

构造应力构造应力是指地壳中存在的各种构造运动所产生的应力。

构造应力对围岩侧压力系数具有显著影响。

在构造活跃区域，由于构造运动引起的巨大应变，围岩受到较大的侧向压力。

地下水位地下水位对围岩侧压力系数也有一定影响。

当地下水位较高时，水压会对围岩产生侧向压力，从而增加侧压力系数。

岩体坡度岩体坡度是指岩体倾斜的程度。

较陡峭的岩体具有较大的侧压力系数，而较缓坡的岩体则具有较小的侧压力系数。

侧压力系数计算方法根据不同的情况和需求，可以采用多种方法来计算围岩的侧压力系数。

以下是常用的几种计算方法：解析法解析法是通过对围岩模型进行物理或数学分析，推导出解析解来计算侧压力系数。

这种方法通常适用于简单几何形状和边界条件明确的情况。

数值模拟法数值模拟法是利用计算机进行模拟分析，通过离散化和迭代求解差分方程来获得围岩的应力和变形状态。

这种方法适用于复杂几何形状和边界条件复杂或不明确的情况。

经验公式法经验公式法是基于大量实测数据和经验总结而得出的近似计算方法。

这种方法通常适用于工程实际应用中需要快速估算侧压力系数的场合。

应用领域围岩侧压力系数在许多工程领域中具有重要的应用价值，主要包括以下几个方面：岩体稳定性评估通过计算围岩的侧压力系数，可以评估岩体的稳定性，判断是否需要采取加固措施以防止岩体失稳和滑动。

地下工程设计在地下工程设计过程中，了解围岩的侧压力系数对确定支护结构、合理布置锚杆和喷射混凝土等施工方案至关重要。

岩石爆破设计在岩石爆破设计中，了解围岩的侧压力系数可以帮助确定合适的爆破参数，避免过度破坏或产生危险。

围岩压力的概念围岩压力是指岩体所承受的来自外部力的作用，是岩体围压金质矿物形成时产生的一种力学性质。

围岩压力是岩石结构力学中的一个重要参数，影响到岩体的稳定性和变形特征。

本文将从围岩压力的定义、产生机制、影响因素以及测量方法等方面进行详细解析。

1. 围岩压力的定义围岩压力是指岩体内外压力差所产生的应力状态。

一般情况下，地质构造力学中，围岩压力是指地下岩体所承受的来自上方或周围岩层以及应力场的作用力。

围岩压力是岩体形成和变形过程中的重要因素，对地下工程的设计和施工有着重要影响。

2. 围岩压力的产生机制围岩压力的产生主要有以下几种机制：（1）地质应力：地下深处地质应力是围岩压力主要来源之一。

地壳构造运动和岩石自身的体积弹性变形产生的内应力都会对岩体产生压力。

（2）岩层重叠：多层岩层叠加时，上层岩体产生的重力会对下方岩体产生一定的压力，称为垂直围压力。

这种压力是由于岩层自身的重力而产生的，不受外界因素影响。

（3）水压力：水压力也是围岩压力的重要组成部分，当地下水位变化或存在大体积水压时，水压力会对围岩产生较大的压力。

3. 围岩压力的影响因素围岩压力的大小受多种因素的综合影响，主要包括以下几个方面：（1）岩石性质：岩石的物理力学性质决定了它的抗压强度和变形特性，从而影响围岩压力的大小。

不同类型的岩石具有不同的物理力学性质，导致围岩压力的差异。

（2）地应力：地下深处的地应力是围岩压力的重要来源之一，地应力的大小和方向会影响围岩压力的分布和大小。

（3）岩层厚度：岩层厚度的变化会导致岩体内外压力差的变化，从而影响围岩压力的大小。

岩层厚度的增加会使围岩压力增大。

（4）颗粒级配：岩石的颗粒级配也会对围岩压力产生影响。

颗粒级配的变化会引起围岩内部的水平位移和重力变化，从而影响围岩压力。

4. 围岩压力的测量方法围岩压力的测量方法主要有以下几种：（1）支撑式测压仪：利用支撑物承受外力作用，通过测量支撑物的变形来推测围岩压力的大小。

地下建筑结构复习第一章绪论1.1简述地下建筑结构的概念及形式:地下建筑结构即埋置于地层内部的结构;包括衬砌结构和内部结构两部分;要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用;地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定;根据地质情况差异可分为土层和岩层内的两种形式;土层地下建筑结构分为①浅埋式结构②附建式结构③沉井沉箱结构④地下连续墙结构⑤盾构结构⑥沉管结构⑦其他如顶管和箱涵结构;岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形,还有如喷锚结构、穹顶结构、复合结构;1.2简述地下建筑结构设计程序及内容:设计工作一般分为初步设计和技术设计两个阶段;初步设计主要内容:①工程等级和要求,以及静、动荷载标准的确定②确定埋置深度和施工方法③初步设计荷载值④选择建筑材料⑤选定结构形式和布置⑥估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸⑦绘制初步设计结构图⑧估算工程材料数量及财务概算;技术细节主要内容:①计算荷载②计算简图③内力分析④内力组合⑤配筋设计⑥绘制结构施工详图⑦材料、工程数量和工程财务预算1.3地下建筑结构的优缺点有哪些:优点①被限定的视觉影响②地表面开放空间③有效的土地利用④有效的往来和输送方式⑤环境和利益⑥能源利用的节省和气候控制⑥地下的季节湿度的差异⑧自然灾害的保护⑨市民防卫⑩安全⑾噪声和震动的隔离⑿维修管理缺点获得眺望和自然采光机会有限进入和往来的限制能源上的限制1.4地下建筑结构的工程特点:①建筑结构替代了原来的地层承载作用②地层荷载随施工过程是发生变化的③地质条件影响地层荷载④地下水准结构设计影响大④设计考虑施工、使用的整个阶段⑤地层与结构共同的承载体系⑥地层的成拱效应1.5地下建筑地下建筑结构地上建筑区别:计算理论设计和施工方法不同,地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂,因为地下建筑结构埋置于地下,其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上,而且约束着结构的移动和变形; 第二章地下建筑结构的荷载2.1地下建筑荷载分哪几类:按其存在的状态,可以分为静荷载结构自重,岩土体压力、动荷载地震波,爆炸产生冲击和活荷载人群物件和设备重量,吊车荷载三大类2.2简述地下建筑荷载的计算原则:需进行最不利情况的组合,先进性个别荷载单独作用下的结构各部件截面内力,再进行最不利的内力组合,得出各设计控制截面的最大内力;2.3土压力可分为几种形式其大小关系如何:土压力分为静止土压力E0、主动土压力力Ea、被动土压力Ep,则Ep>E0>Ea2.4静止土压力是如何确定的:在挡土结构在土压力作用下,结构不发生变形和任何位移,背后填土处于弹性平衡状态,则作用于结构上的侧向土压力,称为静止土压力;静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态求解;2.5库仑理论的基本假设是什么并给出其一般土压力计算公式:基本假设:①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无黏性土②挡土墙是刚性的且长度很长,属于平面应变问题③挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时,土体形成滑动碶体,滑裂面为通过墙踵的平面④墙顶处土体表面可以是水平的也可以是倾斜面,倾斜面与水平面的夹角为β角⑤在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件;P=γh^2K/22.6应用库仑理论如何确定黏性土中的土压力大小:库仑土压力理论是根据无黏性土的情况导出,没有考虑黏性土的黏聚力,因此,当挡土结构处于黏性土层时,应该考虑黏聚力的有利影响;在工程实践中可采用换算的等效内摩擦角来进行计算或在库仑理论基础上,考虑土的黏聚力作用可适用填土表面为一倾斜平面,其上作用有均布超载的一般情况;2.7简述朗肯土压力理论的基本假设:基本假定:①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面与土层之间的摩擦力挡土墙后填土的表面为水平面,土体向下和沿水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间挡土墙后填土处于极限平衡状态2.8如何计算分层土的土压力:采用凑合的方法,按转换成相应的当量土层,分两种情况①按第i层土的物理力学指标计算第i层的土压力②按第1－i层土的加权平均指标进行计算2.9考虑地下水时的水平压力如何计算的:水压力分算和水压力合算,对砂性土和粉土,可按水土分算原则进行,对黏性土可根据现场情况和工程经验,按水土分算或合算进行;水土分算是采用浮重度计算土压力,按静水压力计算水压力,然后两者相加即为总的侧压力;水土合算是采用土的饱和重度计算总的水、土压力;稳态渗流时水压力的计算2.10简述围岩压力的概念及影响因素:围岩压力就是指位于地下结构周围变形或破坏的岩层,作用在衬砌结构或支撑结构上的压力;分为围岩垂直压力、围岩水平压力、围岩底部压力;影响围岩压力的因素很多,主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等因素相关;其中岩体稳定性的关键之一在于岩体结构面的类型和特征;2.11简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别:两种理论分别为①按松散体理论计算围岩压力,当地下结构上覆岩层较薄时;通常认为覆盖层全部岩体重量作用于地下结构;这时地下结构所受的围岩压力就是覆盖层岩石柱的重量;深埋结构是指地下结构的埋深大到这样一种程度,以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量,深埋结构的围岩压力是研究地下洞室上方一个局部范围内的压力现象部分岩体的稳定性,这部分岩体称为岩石拱,只有以下岩体重量对结构产生压力,称此为压力拱,为二次抛物曲线;水平围岩压力只对较松软的岩层才考虑;由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力叫底部围岩压力②按弹塑性体理论计算围岩压力2.12简述弹性抗力的基本概念其值大小与哪些因素有关:地下建筑结构除承受主动荷载作用外如围岩压力、结构自重等,还承受一种被动荷载,即地层的弹性抗力;岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,对这个反作用力习惯上称弹性抗力;弹性抗力大小和分布规律不仅决定于结构的变形,还与地层的物理力学性质有着密切的关系;2.13如何确定弹性抗力:目前有两种理论,一种是局部变形理论,认为弹性地基某点上施加的外力只会引起该点的沉陷;另一种是共同变形理论,即认为弹性地基上的一点外力,不仅引起该点发生沉陷,而且还会引起附近一定范围的地基沉陷2.14简述温克尔假定:假设认为地层的弹性抗力与结构变位成正比;2.15如何考虑初始地应力、释放荷载和开挖效应:初始地应力的确定对岩石地层,可分为自重地应力和狗找地应力两部分,而土层一般仅有自重地应力;围岩与支护间形变压力的传递,是一个随时间的推进而逐渐发展的过程;这类现象称时间效应;有限元分析中,形变压力常在计算过程中同时确定,而作为开挖效应的模拟,直接施加的荷载是在开挖边界上施加的释放荷载;释放荷载可有已知初始地应力或与前一步开挖相应的应力场确定;2.16分析新奥法和锚喷支护的联系和区别:新奥法和锚喷支护两者都可以增加围岩的稳定性,在地下工程中应用广泛;新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则;喷锚支护是指借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用根据地质情况也可分别单独采用加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构;喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护,也可以作为永久性支护;喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系,防止岩体松动、分离;2.17何如区分深浅埋:深浅埋隧道分界深度为2~2.5倍的塌方平均高度值；以隧道顶部覆盖层能否形成自然拱为原则第三章弹性地基梁理论3.1简述弹性地基梁两种计算模型的区别:第一种模型是局部弹性地基模型,是建立在温克尔假定前提下,把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧,没有反映地基的变形连续性,特别对于密实厚土层地基和整体岩石地基,将会引起较大误差,如果地基上部为较薄的土层,下部为坚硬岩石,结果比较满意;第二种模型是半无限体弹性地基模型,提出另一种假设:把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体,可把弹性力学结论做为计算基础;其中弹性假设没有反映土壤的非弹性性质,均质假设没有反映土壤的不均匀性,半无限体假设没有反映地基的分层特点;3.2简述弹性地基梁与普通梁的区别:①普通梁只在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知力,因此,普通梁是静定的或有限次超静定的结构;弹性地基梁与地基连续接触,梁所受的反力是连续分布的,也就是说弹性地基梁具有无穷多个支点和无穷多个未知反力;无穷多次超静定②普通梁的支座通常看作是刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形,而弹性地基梁必须同时考虑地基的变形;实际上梁与地基是共同变形的;3.3简述弹性特征系数α的含义及其确定公式:α是与梁和地基的弹性性质相关的一个综合参数,反映了地基梁与地基的相对刚度,对地基梁的受力特性和变形有重要影响,通常把α称为特性系数,αλ称为换算长度;计算公式4KEI或4KbEI3.4何为弹性地基短梁、长梁及刚性梁有什么区别:当弹性地基梁的换算长度1<λ<2.75时,属于短梁,它是弹性地基梁的一般情况;长梁可分为无限长梁、半无限长梁;当换算长度λ≥2.75时,属于长梁,若荷载作用点距梁两端的换算长度均不小于2.75时,可忽略该荷载对梁端的影响,这类梁称为无限长梁,若荷载作用点仅距梁一端的换算长度不小于2.75时可忽略该荷载对这一端的影响,而对另一端的影响不能忽略,这类梁称为半无限长梁,无限长梁可化为两上半无限长梁;当换算长度λ≤1时,属于刚性梁,可认为梁是绝对刚性的;划分标准主要依据梁的实际长度与梁和地基的相对刚度之乘积;3.5弹性地基梁:指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相贴的梁;第四章地下建筑结构的计算方法4.1简述地下建筑结构计算理论的发展过程:地下建筑计算理论建立了典型的假定抗力方法、弹性地基梁的力法、角变位移法及不平衡力矩与侧力传播法等4.2简述地下建筑结构计算方法的类型及含义:①以参照以往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法②以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法,例如以洞周位移量测值为根据的收敛—限制法③作用—反作用模型,例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等④连续介质模型,包括解析法和数值法,解析法中有封闭解,也有近似解,数值计算法目前主要是有限元法;我国采用的计算方法主要有荷载—结构模型,地层—结构模型,经验类比法,收敛限制模型或称特征线法,计算理论也是地层结构法4.3试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别:荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载包括主动地层压力和被动地层抗力衬砌在荷载作用下产生内力和变形,与其相应的计算方法称为荷载结构,弹性连续框架含拱形法、假定抗力法和弹性地基梁含曲梁和圆环法等可归于荷载结构法.设计原理是认为隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载作用;地层结构模型把地下结构与地层作为一个受力变形的整体,按照连续介质力学原理来计算地下建筑结构以及周围地层的变形;不仅计算出衬砌结构的内力及变形,而且计算周围地层的应力,充分体现周围地层与地下建筑结构的相互作用;相对于荷载结构,充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用,结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况的结构内力以及周围地层的变形更能符合工程实际,见的关于圆形衬砌的弹性解、粘弹性解和弹塑性解等都归属于地层结构法.设计原理是将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系,在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力,据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计;4.4简述荷载结构法和地层结构法的计算过程:荷载结构法计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力,然后按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力,并进行结构截面设计;地层结构法,计算包括初始地应力,本构模型,单元模式,施工模拟几部分第五章地下建筑结构可靠度理论5.1简述地下建筑结构不确定性因素及其特点:地下建筑结构的不确定因素及其特点一般来说,地下建筑结构中不确定性因素主要体现在其周围的地层介质特性、结构力学计算模型的假设、施工因素以及环境因素等①地层介质特性参数的不确定性②岩土体分类的不确定性③分析模型的不确定性④荷载与抗力的不确定性⑤地下结构施工中的不确定性因素⑥自然条件的不确定性5.2简述地下建筑结构可靠性分析的特点:在进行地下建筑结构工程可靠性分析时,应考虑以下几个方面:①周围岩土体介质特性的变异性②地下建筑结构规模和尺寸的影响③极限状态及失效模式的含义不同④极限状态方程呈非线性特征⑤土性指标的相关性⑥概率与数理统计的理论与方法的应用5.3地下建筑结构的可靠度指标如何确定的:地下建筑的可靠度就是在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的概率大小,叫可靠度指标;具体可靠度尺度有三种:可靠概率sp、失效概率fp、可靠度指标;由于直接应用数值积分方法计算地下结构的失效概率比较困难,因此实际中多采用近似方法,为此引入结构可靠指标概念;22zzRSRS,当结构失效概率小于等于310时,结构的失效概率对功能函数Z的概率分布不再敏感;5.4结构可靠度分析方法有哪几种各有什么特点和不同:①半经验半概率法②近似概率设计法③全概率法④广义可靠性分析近似方法有中心点法,演算点法,JC法,随机变量相关时的可靠度的分析方法以及蒙特卡罗模拟；中心点法将非线性功能函数在随机变量的平均值也称为中心点处作泰勒级数展开并保留至一次项,然后近似计算功能函数的平均值和标准差,再根据可靠指标的概念直接用功能函数的平均值一阶矩和标准差二阶矩进行计算；验算点法是在利用Taylor级数对功能函数进行展开时,把设计运算点取为线性化点JC法是适用于随机变量在任意分布下结构可靠度指标的计算第六章浅埋式结构6.1试列举几种工程中常见的浅埋式结构形式并简述其特点:大体可归纳为三种直墙拱形结构在小型的地下通道以及早期的人防工程中比较普遍,拱形结构主要承受压力,弯矩和剪力都较小,主要使用砖石和混凝土等抗压性能较好抗拉性能较差的材料,有半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式矩形框架具有空间利用率高,挖掘断面经济,易于施工的优点,顶底板为水平构建承受弯矩较拱形结构大,故一般做成钢筋混凝土结构,可以是单跨双跨或多跨的梁板结构顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构,而围墙和隔墙则为砖墙,如地下医院、教室、指挥所等,或是上述形式的组合;6.2简述浅埋式矩形框架结构的计算原理,如何确定其计算简图:结构计算包括三方面:荷载计算、内力计算、截面设计;在静荷载作用下地层中的闭合框架一般按弹性地基上的框架进行计算,弹性地基可按温克尔地基考虑,也可将地基视作弹性半无限平面;在特殊荷载与其他荷载共同下,按弯矩及轴力对构件进行强度验算时,要考虑材料在动载作用下的强度提高,而按剪力和扭力对构件进行强度验算时,则材料的强度不提高;6.3浅埋式结构的地层荷载如何考虑:因为是浅埋式结构,所以计算覆土压力时,只要将结构范围内顶板以上各层土壤包括路面材料的重量之和求出来,然后除以顶板的承压面积即可,如果土壤位于地下水中,则它的容重要采用浮容重;6.4浅埋式结构节点设计弯矩与计算弯矩有何区别如何计算节点的设计弯矩:根据计算简图求解超静定结构时,直接求得是节点处的内力,然后利用平衡条件可以求得各杆任意截面处的内力;节点弯矩计算弯矩虽然比附近截面的弯矩打,但其对应的截面高度是侧墙的高度,所以实际不利的截面则是侧墙边缘处的截面,对应的截面弯矩称为设计弯矩;6.5浅埋式结构的适用场合:常用于覆盖土层较薄,不满足压力拱成拱条件 H土＜2～2.5h1,h1为压力拱高或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地区第七章沉井和沉管结构7.1沉井和沉箱结构的特点：①躯体结构刚性大,断面大,承载力高,抗渗能力强,耐久性好,内部空间可有效利用②施工场地占地面积较小,可靠性良好③适用土质范围广淤泥土、砂土、黏土、沙砾等土层均可施工④施工深度大⑤施工时周围土体变形较小,因此对邻近建筑构筑物的影响小,适合近接施工,尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小⑥具有良好的抗震性能;7.2沉井结构:沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物,利用结构自重作用而下沉入土,即在地面筑成的“半成品”沉入土中,在地下完成结构物施工;7.3沉管隧道的特点:①对地质水文条件适应性强,施工方法简单②施工工期短,对航运干扰最小,施工质量容易保证③工程造价较低④有利于多车道和大断面布置⑤接头少、密实度高、隧道防渗效果好⑥具有很强的抵抗战争破坏和抗自然灾害的能力;7.4试述沉井的构造及各部位的作用:①井壁:承受在下沉过程中各种最不利荷载组合水土压力所产生的内力;同时有足够的重量,使沉井能在自重作用下顺利下沉到设计标高②刃脚:主要功用是减少下沉阻力③内隔墙:增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径④封底及顶盖:防止地下水渗入井内有集水井内⑤底梁和框架:在比较大型的沉井中,如由于使用要求,不能设置内隔墙,则可在沉井底部增设底梁,并构成框架以增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度;7.5说明沉管施工的步骤:先在隧址以外建造临时干坞,在干坞内制作钢筋混凝土的隧道管段道路隧道用的管段每节长60～140m,两端用临时封墙封闭;向临时干坞内灌水,使管段逐节浮出水面,并用拖轮拖运到指定位置;于设计隧位处预先挖好一个水底沟槽;待管段定位就绪后,向管段里灌水压载,使之下沉;沉设完毕的管段在水下联接起来;进行基础处理,经覆土回填后,便筑成了隧道;第八章地下连续墙8.1地下连续墙：利用挖槽机械,借助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗水、挡土和承重功能的连续的地下墙体;8.2地下连续墙的优缺点:优点①施工时对环境影响小.没有噪音,无振动,不必放坡,可紧邻相近的建筑和地下设施施工②墙体刚度大,整体性好,结构和地基变形都较小,即可用于超深围护结构,也可用作主体结构③连续墙为整体连续结构,耐久性和抗渗性好④可实行逆作法施工,有利于施工安全,加快施工进度⑤适用于多种地质条件;缺点弃土和废泥浆处理;除增加工程费用外,若处理不当,还会造成新的环境污染地质条件和施工的适应性问题槽壁坍塌问题④现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙,如果对墙面要求较高,虽可使用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁来改善,但增加工作量⑤地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构,不如采用钢板桩尚可拔出重复使用来得经济;8.3地下连续墙的适用条件:①基坑深度大于10m②软土地基或砂土地基③在密集的建筑群或重要的地下管线条件下施工,对基坑工程周围地面沉降和位移值有严格限制的地下工程④围护结构与主体结构相结合,对抗渗有严格要求时⑤采用逆作法施工,内衬与护壁形成复合结构的工程;第九章盾构法9.1盾构法：在盾构保护下修筑软土隧道的一类施工方法;这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行,并需随时排除地下水和控制地面沉降,因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法;9.2盾构法施工的优缺点及适用范围:优点①具有良好的隐蔽性,噪声、震动等引起的公害小,施工费用不受埋置深度而影响②机械化及自动化程度高,劳动强度低③隧道穿越河底、海底及地面建筑群时下部时,可完全不影响航道通行和地面建筑的正常使用④适宜在不同颗粒条件下的土层中施工⑤多车道的隧道可做到分期施工,分期运营,可减少一次性投资;缺点不能完全防止盾构施工区域内的地表变形当工程对象规模较小时小于400m,工程造价相对较高盾构一次掘进的长度有限④当隧道覆土小于0.5DsDs为盾构外径时,盾构开挖面土体稳定较困难;适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道掘进,尤其适用于城市地下隧道工程包括:水底公路隧道、地铁区间隧道、排水污水隧道、引水隧道、公用管线隧道;。

公路隧道围岩压力计算方法对比分析摘要：已有的公路隧道围岩压力理论，或多或少存在各自的局限性。

本文结合某工程实例，对比分析各计算结果，得：普氏理论和岩柱法适用于围岩稳定性较差的隧道；比尔鲍曼理论和?公路规范?深埋法所确定的围岩压力与隧道埋深没有直接关系；而太沙基理论计算围岩压力时过于保守，适用于计算浅埋隧道的围岩压力；在实际计算围岩压力时鼓励运用更多的技术手段，增加客观性，减少主观性。

关键词：围岩压力；对比分析；隧道深浅埋界定中图分类号：u452.1+2 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）11-（页码）-页数1.引言大量隧道及地下工程的建设，特别是“长、大、深”隧道的日益增多，对隧道围岩压力的确定提出了更高的要求。

围岩压力的确定是隧道设计的前提，也是隧道工程领域的基础性研究课题。

围岩压力是指隧道开挖引起的应力重分布过程中在初期支护与围岩接触面上产生的压力[1]。

隧道工程发展至今已形成了较多的隧道围岩计算理论，但由于影响围岩压力的因素众多，试图建立一种全面、完善、适合客观实际情况的围岩压力理论及计算方法非常困难[2]。

已形成的诸多围岩压力计算理论，都有各自特定的使用条件，若能较为准确的运用已有理论并加以完善，则可对隧道围岩压力的确定提供不小帮助。

本文通过分析某工程实例，运用各种不同的理论计算围岩压力，对比分析，简要得出各理论的使用范围。

2.计算实例分析2.1 工程概况[3]某隧道穿越山体为单斜山，地表平缓，无偏压，地质构造单一，地层岩性连续，未见断层。

岩层呈单斜产出，倾向250o-264 o，倾角9 o -11 o岩性倾角平缓，裂隙不发育，岩体完整，属于简单构造区。

水文地质条件简单，地下水以脉状或网状形式的基岩裂隙水储存于厚层砂岩中，砂质泥岩相对隔水。

隧道净宽14.090m，净高7.713m，全长1393m，内轮廓为曲线三心圆拱，隧道所处的围岩级别属于ⅲ、ⅳ级围岩，围岩岩性以砂质泥岩、砂岩为主。

同济大学土木工程学院COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING地下建筑结构教学大纲授课教案多媒体教学课件授课录像习题集课程试卷课程内容及组织实践教学教学研究申报附件习题集习题集第一篇总论第一章绪论思考题1.1 简述地下建筑结构的概念及其型式。

1.2 地下建筑结构，其特征与地上建筑结构有何区别？1.3 地下工程按使用功能分类主要内容有哪些？1.4 地下工程机构的设计理论和方法主要包括哪些？1.5 简述地下建筑结构设计程序及内容。

第二章地下建筑结构的荷载思考题2.1 地下建筑荷载分为哪几类,常用的组合原则有哪些。

2.2 简述地下建筑荷载的计算原则？2.3 简述土压力可分为几种形式？其大小关系如何？2.4 静止土压力是如何确定的？2.5 库伦理论的基本假定是什么？并给出其一般土压力计算公式？2.6 应用库伦理论，如何确定粘性土中的土压力大小？2.7 简述朗肯土压力理论的基本假定？2.8 如何计算分层土的土压力？2.9 不同地面超载作用下的土压力是如何计算的？2.10 考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情况如何？2.11 简述围岩压力的概念及其影响因素。

2.12 简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？2.13 简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？2.14 什么是“脱离区”？2.15 什么是弹性抗力，影响因素有哪些？目前确定弹性抗力的理论有哪些？2.16 简述温克尔假定。

2.17 简述坑道开挖前原始岩体中的应力状态和开挖坑道后围岩中的应力状态。

习题2.1 用朗肯土压力公式计算图示挡土墙上主动土压力分布及其合力。

已知填土为砂土，填土面作用均不荷载q＝20kPa。

(土的物理指标见下图）2.2 用水土分算法计算图示挡土墙上主动土压力分布及水压力分布图及其合力。

已知填土为砂土。

(土的物理指标见下图）第三章弹性地基梁理论思考题3.1 什么是弹性地基梁，其作用是什么，它与普通梁的区别？3.2 弹性地基梁计算理论的基本假设有那些？3.3 简述弹性地基梁两种计算模型的区别。

第六节围岩的松动压力计算浅埋：应力传递法，岩柱重量计算法。

深埋：自然冒落拱内岩体的自重或裂隙围内松动岩体的压力。

一、浅埋洞室围岩松动压力计算(2种方法) （一）岩柱法1、基本假设（1）松散岩体的 C = 0 ；（2）围岩压力=岩柱的自重－柱侧面摩擦力；（3）破坏模式与受力状态如下图7-15 考虑摩擦力的计算简图l dllγnd σdT1σ3σ245ϕ+o245ϕ-o微元条滑动岩柱2、洞室顶压力的计算 式中：γl —垂直应力；tg 2（45° –φ/2）— 侧应力系数。

式中： d σn dl —侧面上的正压力；tg φ—摩擦系数。

微元条上的侧压力：d σn = γl tg 2（45°–φ/2）微元条上的摩擦力：dT =d σn dl tg φϕϕγϕϕγϕσtg tg H dltg tg l dl tg d dT F Hon HoHo)245( )245(222222-=⋅-⋅===⎰⎰⎰岩柱两侧面的总摩擦力为：洞顶岩柱自重：Q = 2a 1γH a 1= a + h tg （45° –φ/2）根据假设求出洞顶压力集度（强度）：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=-=11212a HK H a F Q q γ式中：K =tg 2（45°–φ/2）tg φ根据假设求出洞侧壁顶、底点压力强度：e 1 = q tg 2（45°–φ/2）e 2 = ( q +γh )tg 2（45°–φ/2）()0F -Q 30><保证ϕ洞室断面衬砌受力图3、适用条件⎪⎭⎫ ⎝⎛=→=<K a H K a H m ax 110dH dq e 2 e 1 e 2e 1q（二）泰沙基的围岩压力计算方法由微单元体的平衡条件推出围岩压力 1、基本假设（1）认为岩体是松散体，但存在一定的粘聚力， 且服从库仑准则：τ= c + σn tg φ（2）围岩的滑移模式和外力情况如图所示 ()02222111=-+-+dz a dz a a d s v v v γτσσσ2、围岩压力计算微元体的静力平衡条件：图7-16 垂直地层压力计算图()11111111111111111)ln()1())()]([)]([0)(02222A z a tg c tg a a dztg c tg a c tg a d a dzc tg ad a d dz c tg a dz a dz c tg a d dz a dz a d dz a dz a a d v v v v v v v v v s v s v v v +-=--=-⋅----=+-=+-=-++=-+=-+-+ϕλϕλσγϕλϕλσγϕλσγϕλσγσσϕλσγγϕλσσγτσγτσσσq,z ==v 0σ边界条件：za tg A A z a tg Aec tg a eA ec tg a 1111v 1)(v 1 - -ϕλϕλϕσλγϕσλγ-+-=-==-得：令)727()1(111-+--===⋅-⋅- H a tg H a tg v v v qe e tg c a p p H z ϕλϕλϕλγσ为：围岩压力的太沙基公式则，并令在洞顶处za tg z a tg qe e a tg a c ctg a A ⋅-⋅-+--=-=111)1(// -1v v 1ϕλϕλϕλγσϕσλγ任意深度的竖向应力为λ-岩体应力的侧压力系数())737()245()245(2221-⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-+=-=ϕγϕ tg h p e tg p e v v 3、适用条件 主要用于松散岩体松动围岩压力的计算。

简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别
《地下建筑结构》习题
1、盾构法隧道衬砌管片形式有哪些？举出三种常见类型并简述其各自特点和使用条件？
2、地下连续墙结构作为围护结构和主体结构一部分的设计计算有何不同之处？
3、试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别。

4、浅埋式结构的适用场合。

5、简述沉井结构与沉箱结构的特点及其应用范围。

6、简述附建式结构的口部设计的重要性及其特点。

7、何谓附建式结构？附建式结构的形式、用途及特点有哪些？
8、试述地下连续墙结构的优点及适用条件。

9、地下连续墙结构包括哪些设计内容？
10、简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？
11、简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？
12、盾构法隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取哪些措施？
13、沉管法结构的适用条件如何？它与盾构法隧道结构相比有何优点？
14、简述复合结构承载机理。

15、简述直墙拱结构的受力特征及计算方法。