城市地下结构设计-复习资料
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《地下建筑结构》课程作业评讲(1)重庆电大建筑学院蒋代波本次作业对应于教材第1章、第2章、第3章的内容。
我将后面的大题列举出来,供大家参考。
希望对大家的学习有所帮助。
下面文字,黑色的是问题,其它颜色是说明和解释。
三、简答题1.简述地下建筑的类型(1)考核知识点:本题考查地下建筑结构的类型(2)常见错误:地下建筑的类型种类繁多,同学们应该按照不同的分类方式作答。
(3)答案要点:①按使用功能分类:工业建筑、民用建筑、交通建筑、水工建筑、矿山建筑、军事建筑、公用和服务性建筑。
②按所处的地质条件和建造方式分类:岩石中的地下建筑、土层中的地下建筑。
③按习惯称谓分类:单建式地下建筑、附建式地下建筑。
④按埋置深度分类:深埋地下建筑、浅埋地下建筑。
2.与地面建筑相比,地下建筑具有哪些特点?(1)考核知识点:本题考查地下建筑的特点(2)常见错误:地下建筑特点较多,请不要遗漏。
(3)答案要点:(1)自然防护力强;(2)受外界条件影响小;(3)受地质条件影响大;(3)需要通风、防排水、防潮、防噪声和照明等处理;(4)施工条件特殊.3.简述地下结构的主要形式(1)考核知识点:本题考查地下建筑的概念和功用(2)常见错误:地下建筑结构的形式较多,请不要遗漏。
(3)参考答案:地下结构的主要形式有:(1)拱形结构包括有:A.半衬砌、B.厚拱薄墙衬砌、C.直墙拱顶衬砌、D.曲墙拱顶衬砌、E.离臂式衬砌、F.装配式衬砌、G.复合式衬砌。
(2)梁板式结构;(3)框架结构;(4)圆管形结构;(5)地下空间结构;(6)锚喷支护;(7)地下连续墙结构;(8)开式结构4.地下结构设计理论的发展可以划分为哪几个阶段?各有什么特点?(1)考核知识点:本题考查地下建筑设计理论(2)常见错误:注意各个阶段不同,它的特点也不相同,请同学们分别作答。
(3)解题思路:(1)刚性结构阶段特点是这个时期的地下建筑物大都是用砖石等材料砌筑的拱形圬工结构,这类材料的抗拉强度很低,为了保持结构的稳定,其截面尺寸通常很大,结构受力后的弹性变形很小。
第1章 绪论1.地下建筑结构:在地下开挖出的空间中修建的建筑物;包括衬砌结构与内部结构两部分。
2.衬砌:与土层接触的永久性支护结构,起承重、维护作用。
3.地下结构断面形式:矩形、圆形、扁圆形、直墙拱形、曲墙拱形、梯形、多边形。
4.拱形结构的优点:1)地下结构的荷载比地面结构大,且主要承受竖向荷载。
因此,拱形结构就受力性能而言比平顶结构优;2)拱形结构的内轮廓比较光滑,只要适当调整拱曲率,一般都能满足地下建筑的使用要求,并且建筑布置比圆形结构方便,净空浪费也比圆形结构少;3)拱主要是承压结构。
因此,适用于采用抗拉性能较差,抗压性能较好的砖石混凝土等材料构筑。
这些材料造价低、耐久性良好、易维护。
5.地下建筑结构的初步设计内容:(1)工程等级和要求,以及静、动载标准的确定;(2)确定埋置深度与施工方法;(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。
技术设计内容:(1)计算荷载:求出作用在结构上的各种荷载值;(2)计算简图:拟定出恰当的计算图式;(3)内力分析:得出控制截面的内力;(4)内力组合:求出各控制截面的最大设计内力值;(5)配筋设计:得出受力钢筋,确定分布钢筋与架立钢筋;(6)绘制结构施工详图:结构平面图,结构构件配筋图,节点详图,内部设备的预埋件图;(7)材料,工程数量和工程财务预算。
第2章 地下结构的荷载1.作用在地下建筑结构上的荷载,按其存在的状态可分为:静、动、活荷载。
2.围岩压力: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。
3.地层弹性抗力:结构变形使土体被动受力时,土对结构的产生的反作用力。
决定于结构的变形和地层的物理力学性质。
4.初始地应力:岩体在天然状态下具有的内在应力;自重应力场:上覆岩层自重产生的应力,地心引力和离心惯性力共同作用结果;构造应力场:地壳各处发生的一切构造变形和破裂形成的地应力。
地下建筑结构复习资料一、名词解释:1、衬砌:沿洞室周边修建的永久性支护结构;2、围岩压力: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;3、底层弹性抗力:地下建筑结构除承受主动荷载作用外,还承受的一种被动荷载;4、附建式地下结构:根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的建筑物的地下室,又称“防空地下室”或“附建式人防工事”;5、沉井和沉箱:不同断面形状(如圆形,矩形,多边形等)的井筒或箱体,按边排土边下沉的方式使其沉入地下,即沉井和沉箱;6、喷锚支护:由喷混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网联合支护。
二、填空:1、土层地下建筑结构的形式有:浅埋式结构、附建式结构、沉井(沉箱)结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构和其他结构;2、围岩压力分为:围岩垂直压力、围岩水平压力和围岩底部压力;3、地下建筑结构设计方法的设计模型:荷载—结构模型、地层—结构模型、经验类比模型、收敛限制模型;4、浅埋式结构和深埋式结构最根本的区别是是否满足压力拱成拱条件;5、浅埋式建筑工程常采用明挖法施工;6、浅埋式结构的形式有:直墙拱形结构、矩形框架和梁板式结构;7、支托框架结构中支托的作用是防止应力集中;8、受力钢筋的保护层最小厚度比地面结构增加5~10mm;9、变形缝的构造方式主要有:嵌缝式、贴附式、埋入式;10、附建式地下结构的形式有:梁板结构、板柱结构、箱型结构和其他结构;11、防空地下室口部结构的形式有:阶梯式、竖井式;12、沉井的构造分为:井壁(侧壁),刀脚,内隔墙,封底和顶盖板,底梁和框架;13、地下连续墙接头分为:施工接头、结构接头;14、封顶块拼装形式有:径向楔入、纵向插入;15、圆环管片的拼装形式有:通缝、错缝;16、管片接头的两种类别:纵向接头(沿接头面平行于纵轴)、环向接头(接头面垂直于纵轴);17、每个衬砌管片上注浆孔设置一个或一个以上;18、沉管基础处理的方法有:先铺法、后填法;19、基坑围护结构可分为桩(墙)式和重力式两类体系;20、中继环构造包括短冲程千斤顶组(冲程为150~300mm,规格、性能要求一致),液压、电器和操作系统,壳体与千斤顶紧固件、止水密封圈,承压法兰片;三、简答题:1、地下建筑结构的优缺点有哪些?答:优点:⑴被限定的视觉影响⑵地表面开放空间⑶有效的土地利用⑷有效的往来和输送方式⑸环境和利益⑹能源利用的节省和气候控制⑺地下的季节湿度的差异⑻自然灾害的保护⑼市民防卫⑽安全⑾噪声和震动的隔离⑿维修管理缺点:⑴获得眺望和自然采光机会有限⑵进入和往来的限制⑶能源上的限制2、影响围岩压力的因素有哪些?答: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。
地下结构工程复习资料复习资料1、地下结构的计算理论中以文克尔假定的基础局部变形理论以及弹性理论为基础的方法叫做文克尔理论。
2、土层地下建筑结构的计算方法有:荷载结构法、地层结构法、工程类比法等。
3、在无支护基坑竖直开挖分析中,坑壁自然稳定的最大临界深度与土的压缩性、抗剪能力、含水率等力学性质有关。
4、地下水的处理方法可归结为两种:一种是排水法另一种是堵水法5、全长粘结锚杆的锚固剂主要有:树脂锚杆、聚氨酯锚杆、砂浆锚杆6锚杆对围岩的加固作用主要体现在它的悬吊作用、组合作用、挤压作用7、一般浅埋地下结构主要有:直墙拱形结构、矩形闭合结构和梁板式结构. 等结构形式。
8、沉管隧道基础处理方法的后填法有喷砂法、砂流法、压浆法等。
9、深基坑主要支护形式有:桩墙支护、锚喷支护、深层搅拌桩挡土结构、沉井等。
10、在土钉墙设计计算中,其边坡稳定性就算方法叫做土钉墙稳定性分析计算11、隧道围岩压力确定主要有三种方法:在实践基础上的理论计算方法,直接量测法、经验法或工程类比法12、锚杆对围岩的加固作用主要体现在它的悬吊作用、组合作用、挤压作用13、地下结构中的矩形闭合框架的计算通常包括:承载力计算、受弯构件的受剪承载力必要时强度复核14、变形缝主要有两种,分别是伸缩缝、沉降缝、抗震缝15机械闭胸式盾构按压力平衡方法的不同可分为:局部气压盾构、泥水加压盾构、土压平衡式盾构16、沉管隧道的基础处理方法,大体上分为先铺法、后填法17、顶管施工中常用的工具管有手掘式、挤压式、泥水平衡式三段两铰型水力挖土式和多刀盘土压平衡式等。
18沉井主要由刃角、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等部分组成。
19、水底隧道的施工方法主要有气压沉箱法、盾构法、沉管法20、土层锚杆主要用于深基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、挡墙锚固和结构抗倾覆等边坡工程中。
21、沉管隧道施工中的水下连接工艺流程是:管段沉放、管段水下连接、管段基础处理,拆除端封墙。
城市地下空间总体规划复习一、绪论城市空间系统可以从各要素的空间位置、聚集程度以及城市空间形态几个方面分析。
(P1)在评估一个城市地下空间开发时机、开发规模、规划编制的主要内容与发展方向时,通常以经济总量和固定资产投资两个经济指标来衡量。
1、节约土地资源;2、节约城市能源、水资源;3、缓解城市发展中的各种矛盾:(1)缓解城市交通矛盾;(2)改善城市生态环境;(3)提高城市综合防灾能力;(4)有效解决“城市综合征”。
二、城市地下空间规划理论发展综述影响后发优势的现实因素及对策:1、政府失灵与市场失灵;2、为过去埋单式的成本增长—密集建成区的问题;3、避免“后发劣势”。
三、城市地下空间总体规划工作内容与编制程序城市地下空间总体规划的根本社会作用是作为开发城市地下空间和管理城市地下空间的基本依据,是保证城市合理地开发利用城市地下空间的前提与基础,是实现城市社会经济发展目标的手段之一。
城市地下空间总体规划的任务是合理地、有效地和公正地创造有序的城市生活环境。
城市地下空间规划的核心任务是根据不同的目的进行地下空间安排,探索和实现城市地下空间不同功能之间的互相管理关系。
城市地下空间规划的主要任务是引导城市地下空间的开发,对城市地下空间进行综合布局,协调地上与地下的建设活动,微城市地下空间开发建设提供技术依据。
我国现阶段城市地下空间规划的基本任务是保护城市地下空间资源,尤其是城市空间环境的生态系统,增强城市功能、改善城市地面环境,保障和创造城市安全、健康、舒适的空间环境。
城市地下空间规划的原则:1、开发与保护相结合原则(地下空间开发具有不可逆性,开发强度用一步到位;对地下空间资源要有个长远的考虑,为远期开发项目留有余地;尽肯能将能开发的地下空间尽量开发,弹性原则)2、地上与地下相协调原则;3、远期与近期相呼应原则;4、平时与战时相结合原则。
城市地下空间开发利用总体规划主要内容:地下空间现状及发展预测,分析城市地下空间现状,预测需求规模;调查地质状况,分析发展条件;提出地下空间开发战略;提出发展规模;确定开发功能;规定主要技术指标和控制要求;规划开发层次、内容、期限;确定空间布局,综合平面和竖向规划;地下空间开发实施步骤;提出近期建设项目,实施措施和步骤。
城市地下空间总体规划考试资料第一章绪论1.什么是城市?城市规划?城市空间?立体化再开发?城市四维发展?城市:以非农产业和非农人口聚集为主要特征的居民点;是一定地域范围内的社会大系统. 城市规划:对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局以及各项建设的综合部署、具体安排和实施管理。
立体化再开发:扩大城市空间容量,提高城市集约度,消除人车混行拥挤现象,城市交通变得通畅,人居空间变得开阔,地面环境绿化变得优美宜人。
四维发展:城市周围平面、高空、地下。
第二章基础理论1.传统城市,现代城市各自产生的动因?概括:人类活动的发展,经济的发展①传统城市:农业革命,出现剩余产品。
②现代城市:工业革命,大规模的工厂化生产工厂规模不断扩大(规模经济效应)农业生产率的提高资本主义制度的建立★2.在城市化发展的影响下,现代城市空间结构是什么结构,其特点是什么?现代城市空间结构:①工业在城市的集中,使城市人口迅速增长,城市用地和规模迅速扩大,特别是城市中心的人口密度和建筑密度剧增,从而形成了城市各区人口和建筑密度的梯级分布;②城市中产生了大规模的工业用地和工人住宅区;③由于火车、汽车和轮船等现代交通工具的出现,城市交通运输方式发生了巨大的变化,传统城市运输系统已不再适用于现代的交通形式,城市交通路网的重新规划和改建打乱了传统城市空间的结构布局。
城市交通成为影响城市功能和空间形态的最主要因素之一;④电力、通讯、能源供应等城市基础设施的改变,使城市生活发生了巨大的变化。
城市人口和用地的大规模增加,也对城市基础设施的容纳能力提出了更高的要求。
现代城市空间的特点①内部市区的城市化:城市中心区形成一个高密度、大容量内核,改变了城市传统的平面景观,表现出城市空间向三维方向发展的强烈趋势;②外围市区的城市化:城市产生量的、平面的扩大,这种平面上、量的扩大是城市化的基本表现,是引起城市外围其他地域社会发生质变的起点;③郊区农村的城市化:是国土城市化,城市规模日益扩大,农田减少。
地下建筑结构复习资料地下结构的定义:保留上部地层(山体或土层)的前提下,在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物,统称为地下结构。
地下工程分类:交通隧道,水工隧洞、矿山巷道、地下仓库、地下工厂、地下民用与公共建筑、地下市政工程、人防工程、国防地下工程。
地下建筑是修建在地层中的建筑物。
它可以分为两大类:一类是修建在土层中的;一类是修建在岩层中的;广义上讲,任何结构物都是修建在相应的介质中的,下建筑结构,即埋置于地层内部的结构。
永久性支护结构——即衬砌结构。
衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。
下建筑与地面建筑结构的区别(1)计算理论、设计和施工方法(2)地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。
(3)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。
所以,在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外,还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。
这一点乃是地下建筑结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差别。
结构型式首先由受力条件来控制,即在一定地质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型式。
结构型式也受使用要求的制约;施工方案是决定地下结构型式的重要因素之一。
地下结构常见的型式有以下几种(1)附建式结构(2)浅埋式结构图3)地道式结构4)沉井法结构(5)盾构法结构(6)连续墙结构(7)顶管结构(8)沉管法结构设计分工艺设计、规划设计、建筑设计、防护设计、结构设计、设备设计等。
结构设计工作一般分初步设计和施工图设计两个阶段。
初步设计的内容:(1)工程防护等级,三防要求与动载标准的确定;(2)确定埋置深度与施工方法;(3)草算荷载值;(4)选择建筑材料;(5)选定结构型式和布置;(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。
技术设计:(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计算原则:1)使用规范2)设计标准:确定地下建筑物的荷载、建筑材料的选用、允许考虑由塑性变形引起的内力重分布、截面计算原则、材料强度指标3)计算理论(1)计算原理:较多地应用以文克尔假定的基础局部变形理论以及以弹性理论为基础的共同变形理论。
绪论:地下结构的定义:保留上部地层(山体或土层)的前提下,在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物,统称为地下结构。
结构形式:断面形式:矩形、梯形、直角拱形、马蹄型、仰拱型、圆形。
影响因素:由受力条件来控制;结构型式也受使用要求的制约支护形式:1.防护型支护:以封闭岩面,防止周围岩体质量的进一步恶化或失稳为目的。
2.构造型支护:支护结构满足施工及构造要求,防止局部掉块或崩塌而逐步引起整体失稳。
3.承载型支护:承载型支护应满足围岩压力,使用荷载、结构荷载及其它荷载的要求,保证围岩与支护结构的稳定性。
发展的三个阶段:刚性结构阶段,弹性结构阶段,连续介质阶段现代支护理论的特征:(1) 对围岩和围岩压力的认识方面:传统支护理论认为围岩是荷载的来源,是支撑的对象。
现代支护理论则认为围岩具有自承能力。
围岩也是支护材料,可以通过加固围岩而保证结构的稳定。
(2) 在围岩和支护间的相互关系上:传统支护理论把围岩和支护分开考.围岩当作荷裁、支护作为承载结构,现代支护理论则将围岩和支护作为一个统一体,二者相互作用,共同变形。
(3)在支护功能和作用原理上:传统支护结构只是为了承受荷载,现代支护则是为了及时稳定和加固围岩。
保证围岩的稳定性。
(4)在设计计算方法上:传统支护主要是确定作用在支护上的荷载,而现代支护理论将围岩与支护作为共同的承载结构。
(5)在支护形式和工艺上:以加固围岩为主要支护手段:如锚杆、锚索、喷射混凝土、注浆等。
地下结构的计算特点:(1)必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响;(2)地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构,同时又是产生荷载的来源;(3)地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性;(4)与地面结构不同,地下工程支护结构安全与否,既要考虑到支护结构能否承载,又要考虑围岩的稳定性;(5)地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥困岩自承力;(6)地下结构的开挖过程是卸载过程,而不是加载过程。
1.地下建筑包括的种类:使用功能,地下民用、工业、公共、交通、公用设施、综合体、特殊用途的地下空间;岩土介质,岩石与软土地下空间建筑,又称坑道、地道、地下室等几种。
2.地下空间结构:能够保障地下空间建筑使用功能要求的,在各种荷载作用下具有足够强度与稳定性的结构型式。
地下空间结构的主要特征:1)全埋或半埋在岩土中,承受岩土、水等荷载;2)由于地下防灾性能良好,对自然灾害中的风、雪、雨、地震等及人为灾害中包括核武器在内的各种武器杀伤破坏作用的防护性能;3)不需考虑风荷载与立面造型;4)采光与通风需要单独考虑;5)施工技术要求复杂及设备安装要求完善;6)具有较高的防潮、防水要求;7)造价较高。
3.地下空间结构的分类:1)结构形状:矩形框架结构、圆形结构、拱与直墙拱结构、薄壳结构、开敞式结构。
2)土质状况:土层与岩层地下空间结构。
3)施工方法:掘开式、暗挖式、盾构式、沉井式、连续墙式、沉箱式、逆作式、顶管式。
4.地下空间结构构件:1)内部结构:吊车梁、楼板、楼梯、柱、梁、内墙;2)衬砌(外部结构):底板、顶板、侧墙、基础。
5.地下空间结构设计方法:1)刚性结构的压力线理论:估算的结构断面尺寸都很大;2)假定抗力阶段:按结构力学的方法计算器内力;3)弹性地基梁理论阶段:以地层物理力学特征为根据,并能考虑各部分地层沉陷的相互影响;4)连续介质阶段:采用岩土介质的各种流变模型进行了圆形隧道的粘弹性分析;5)数值方法阶段:提出了可按初应力释放法模拟隧洞开挖相应的概念。
6.结构设计的过程:1)按照可行性论证报告所规定的内容进行设计;2)了解建筑设计方案,确定关键结构技术;3)确定工程的荷载性质;4)确定施工方法及埋置深度;5)估算荷载值及进行荷载组合,确定主要建筑材料;6)确定个结构部分的结构形式及布置,估算结构的主要尺寸及标高;7)绘制结构设计初步图;8)估算结构材料及概算。
7.施工图设计内容:荷载计算、计算简图、内力及组合分析、结构配筋、构造确定、施工图、图纸预算。
地下建筑结构考试内容一、填空题1.衬砌结构主要是起承重和围护作用,足够的刚度,耐腐蚀性,稳定性。
2.衬砌施工方法分类:1)模筑式衬砌2)离壁式衬砌3)装配式衬砌4)喷锚支护衬砌3. 变形缝的构造方式主要分三类 :嵌缝式、贴附式、埋入式。
4. 盾构由盾壳、推进机构、取土机构、拼装或现浇衬砌机构以及盾尾等部分组成。
5.基坑支护结构通常可分为桩(墙)式围护体系和重力式围护体系两大类。
6.桩(墙)式围护体系一般由围护墙结构、支撑(或锚杆)结构以及防水帷幕等部分组成。
7.表现在地下结侧壁受到水平方向的土压力,有主动土压力、静止土压力和被动土压力。
8. 地下建筑结构的设计原则:安全适用、技术先进、经济合理。
9. 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。
10. 初始地应力由自重应力和构造应力两部分组成。
11.隧道管片拼装:按其整体组合可分为通缝和错缝拼装。
12. 基坑支护原则:安全可靠、经济合理、施工方便、技术先进、工期保证二、名词解释1.地下建筑结构:地下建筑结构是指在地面以下保留、回填或不回填上部地层,在地下空间内修建能够提供某种用途的建筑结构物。
2.明挖法:也称作基坑法。
它是一种用垂直开挖方式修建隧道的方法(对应于水平方向掘进隧道而言)。
基坑法施工是指从地面向下开挖,并在欲建地下铁道结构的位置进行结构的修建,然后在结构上部回填土及恢复路面的施工方法。
3.矿山法:指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。
暗挖法的一种,主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。
4.新奥法: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。
5.复合地基:复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换或在天然地基中设置加筋材料而形成的人工地基。
加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成。
在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载。
6. 围岩压力:是指位于地下结构周围岩土体发生变形或破坏,作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。
7. 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,称为地下连续墙。
8.喷锚支护:是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网联合支护,既可以用于加固局部岩体而作为临时支护,也可以作为永久支护。
三、简答题1.盾构法中土压平衡和泥水平衡的基本原理泥水式盾构和泥水加压平衡盾构若在上述局部气压的密封舱内用泥水或泥浆来代替压缩空气,这样既可利用泥水压力来支撑开挖面土体,又可大大减少泄漏。
刀盘切削下来的土在泥水中经过搅拌机搅拌,用杂质泵将泥浆通过管道输送到地面集中处理,这样就解决了连续出土的技术难题,泥水盾构的优点是显而易见的。
但泥水盾构的辅助配套设备多,首先要有一套自动控制和泥水输送系统,其次还要有一套泥水处理系统,所以泥水盾构的设备费用较大。
这是它的主要缺点,但反而言之,象泥水处理系统这样的辅助设备可重复利用,经济上还是可行的。
土压平衡式盾构这种盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构,是在上述两种机械式盾构的基础上发展起来的适用于含水饱和软弱地层中施工的新型盾构。
该盾构的前端也是一个全断面切削刀盘,在盾构中心或下部有一个长筒形螺旋输送机的进土口,其出口在密封舱外。
所谓土压平衡,就是盾构密封舱内始终充满了用刀盘切削下来的土,并保持一定压力平衡开挖面的土压力。
螺旋输送机靠转速来控制出土量,出土量要密切配合刀盘的切削速度,以保持密封舱内充满泥土而又不致过于饱和。
这种盾构避免了局部气压盾构的主要缺点,也省略了泥水加压盾构投资较大的缺点,至今,土压平衡盾构与泥水加压平衡盾构,已成为比较成熟、可靠的新型设备,广泛地在隧道施工中予以应用。
2.简述盾构法的施工过程①在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位,盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发,在地层中沿着设计轴线,和向另一竖井或基坑的设计孔洞推进;②盾构掘进相当于装配式衬砌的一环长度;③千斤顶顶在已拼装好的管片上,使盾构前进;④缩回千斤顶;⑤用举重设备拼装管片衬砌,同时在开挖面进行开挖3. 基坑失稳的破坏形式有哪些?(1)整体失稳破坏(2)承载力不足导致的破坏(3)基底滑动破坏(4)基地潜蚀、管涌(5)渗流(6)支档结构破坏(7)被动土压力丧失4.地下连续墙设计计算的主要内容。
(1)确定在施工过程和使用阶段各工况的荷载,即作用于连续墙的土压力、水压力以及上部传来的垂直荷载。
(2)确定地下连续墙所需的入土深度,以满足抗管涌、抗隆起,防基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要。
(3)验算开挖槽段的槽壁稳定,必要时重新调整槽段长、宽、深度的尺寸。
(4)地下连续墙结构体系(包括墙体和支撑)的内力分析和变形验算。
(5)地下连续墙结构的截面设计,包括墙体和支撑的配筋设计、截面强度验算、接头的联结强度验算和构造处理。
7.基坑支护形式1)放坡开挖:硬质、可塑性粘土和良好砂性土,场地足够放坡,有时对坡面采取措施,边坡高度一般3-6m。
2)板桩围护(木桩、钢板桩)3)重力式挡土墙:软土地基,如淤泥、淤泥质土等。
广泛用于5-7m深基坑围护结构中。
同时具有挡土和隔水帷幕作用,无需支撑和拉锚,施工简单,无排污等特点。
墙厚造价贵,工期较长。
4)土钉喷锚:地下水位以上或经人工降水后有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土等不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。
开挖深度在适宜在5-12m。
5)加强型土钉墙:6)排桩+内支撑(或锚拉):开挖深度在6-10m,不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩支护的基坑。
7)地下连续墙+内支撑(锚拉):适用于10m以上开挖深度的基坑。
整体性、刚度和防水抗渗性能好,但造价高,工期长。
8)逆作拱墙:适用于开挖深度较浅的基坑,淤泥或淤泥质土场地不适用,一般不大于12m,其不能阻水防渗,对有地下水的工程仍须降水或作防水帷幕。
提前工期、节约投资。
8.库仑理论的基本假设是什么?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。
9. 围岩压力的影响因素有哪些?①围岩的结构;②围岩的强度;③地下水的作用;④洞室的尺寸与形状;⑤支护的类型和刚度;⑥施工方法;⑦洞室的埋置深度;⑧支护时间;⑨其他因素10.简述基坑工程设计内容。
(1)环境调查和基坑安全等级确定(2)围护结构选型(3)围护结构设计计算(4)围护结构稳定性验算(5)节点设计(6)降水设计(7)土方开挖方案(8)基坑监测要求及方案教材重点1.简述地下建筑结构需要满足的要求。
P162.在隧道掘进之前加固地层和改善地下水条件的方法有哪些?P223.简述主动土压力与被动土压力的不同。
P534.简述郎肯理论的基本假设P555.简述围岩压力的概念及围岩压力的分类。
P646.简述盾构法隧道结构设计的主要内容。
P877.盾构衬砌结构设计需考虑的荷载种类。
P918.简述盾构法施工二次衬砌结构设计的四种情况。
P1129.简述线性钻眼、预裂爆破和光面爆破的概念。
P15710.简述钻爆法隧道的三类支护结构。
P17911.简述注浆的概念与目的。
P18912.基坑支护工程。
P27313.支护桩墙的类型有哪些。
P27614.基坑支护设计的依据有哪些?P28015.重力式混凝土挡墙设计需对哪些方面进行验算?P28216.支护桩墙的基本计算内容有哪些?P29117.土钉墙支护结构设计的一般规定。
P32218.土钉墙支护结构的基本计算内容有哪些?P322计算题:1.已知某混凝土挡土墙,墙高为H=6.0m,墙背竖直,墙后填土表面水平,填土的重度γ=18.5KN/m³,内摩擦角,φ=20°,粘聚力c=10KPa。
计算作用在此挡土墙上的静止土压力、主动土压力和被动土压力,并给出土压力分布图。
2.某建筑基坑边坡直立,地表无荷载,基坑深度为5.0m。
土层为均质黏土,φ=20°,c=10KPa,γ=19KN/m³,无地下水,支挡结构嵌入深度为3.0m。
(1)支挡结构受到的主动土压力的合力为多少?(2)主动土压力合力作用点距支挡结构端点的距离为多少?(3)支挡结构上被动土压力合力为多少?(4)被动土压力合力作用点距支挡结构端点的距离为多少?3.某基坑采用搅拌桩挡土墙支护,开挖深度为3.8m,嵌入土体深度4.2m,墙身宽度为3.2m,地表有20KPa的均布荷载。
支挡结构范围内土体分为三层,土质情况如下:①地表以下0-3m:c=18,φ=16°,γ=17.8KN/m³;②地表以下3-6m:c=15,φ=14°,γ=17.8KN/m³;③6m以下:c=13,φ=13°,γ=16.9KN/m³。
试验算搅拌桩挡土墙的抗倾覆与抗滑安全系数。
4.某工程坡高6m,采用土钉墙处理,已知侧压系数K=0.25,土平均重度γ=20KN/m³,土钉孔d0=100mm,τ=65KPa。
该土钉墙共设四排土钉,第一排土钉根部位于地表以下0.5m,第二排位于地表以下2m,第三排位于地表以下3.5m,第四排位于地表以下5m。
土钉的水平和竖直间距S h和S v均为1.5m,土钉倾角θ=15°,土钉直径d=100mm,土钉墙水平倾角α=78.7°。
试进行土钉的设计计算。