地下结构设计

一、名词解释

1.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。

2.弹性抗力：在隧道的两侧及底部，结构向围岩方向产生变形，受到围岩的约束作用，而使围岩对隧道衬砌结构产生的约束反力。

3.弹性地基梁：是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。

4.盾构法：是在盾构保护下修筑软土隧道的一类施工方法。

5.建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行于=与安全而规定在一定宽度和高度范围内不得有障碍物的空间范围。

6.松散压力：围岩松动的岩体以重力的形式直接作用在支护结构上的压力。

7.形变压力：围岩与支护结构共同变形中，围岩对支护结构施加的压力。

8.初始地应力：由自重应力和构造应力两部分组成。

9.地下建筑结构：在地下开挖出的空间中修建的建筑物。

10.附建式结构：根据一定的防护要求修筑于坚固的建筑物下的地下室，又称防空地下室。

11.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。

12.干舷：管段浮运时，为保持稳定使管顶露出水面的高度。

13.沉井：是一个上无盖下无底的井筒状结构物，现常用钢筋混凝土制成。

14.桩墙围护体系：围护墙、支撑、防水帷幕组成，墙体 厚度较小，通过墙体插入地下一定深度和在开挖面上设置支撑或锚杆系统平衡墙后的水土压力和维持边坡稳定。

15.重力式围护体系：不设置支撑或锚杆的自立式墙体结构，墙体 厚度较大，通过墙体自重、墙体与地基的摩擦力、墙体在开挖面以下受到土体的被动抗力平衡水土压力，维持边坡稳定。

16.主动土压力：当挡土结构在土压力作用下，背后填土处于挤压平衡状态，则作用在结构

上的侧向土压力称为静止土压力。

17.被动土压力：当挡土结构在土压力作用下，结构发生背离填土的变形和任何位移（移动和转动）时，则作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力

18.静止土压力：当挡土结构在土压力作用下，结构不发生变形和任何位移（移动和转动）时，背后填土处于弹性平衡状态，则作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力。

19.浅埋式结构软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。

20.冠梁：支护结构顶部的连续梁。

21.腰梁：支护结构顶部以下传递支护结构与支撑体系支点力的连续梁。

22.嵌固深度：桩墙结构在基坑开挖面以下的埋置深度。23.支撑侧壁：由钢或混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体系。

二、填空

1.根据支护板桩的受力性状可将其进行简化，悬臂式板桩即看作 悬臂梁 结构；浅埋单锚式板桩即看作 简支梁 结构；深埋单锚式板桩即看作 静不定梁 结构；多层锚拉式板桩即看作 连续梁 结构。

2.弹性抗力计算的两种理论是（局部变形理论）和（共同变形理论）。

3.地下结构的荷载种类包括：静荷载、动荷载、活荷载、其它荷载。

4.喷射混凝土的作用：改善围岩的应力状态、填平补强围岩、加固提高围岩强度、荷载转移。

5.地下结构的设计计算方法一般分为4类：工程类比法、荷载结构法、地层结构法、收敛限制法。

6.基坑的围护结构分为：重力式、内撑式、拉锚式。 7.岩土体压力有：主动土压力、被动土压力、静止土压力。

8.确定围岩压力的方法可分为：现场实测、理论计算、工程类比。

9浅埋式结构形式可分为以下三种：直墙拱形结构、矩形框架结构、梁板式结构。

10.盾构隧道横截面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等形式，衬砌最常用的横截面形式为圆形与矩形。

11.盾构按开挖方式分类：①手掘式盾构，开挖和出土可用人工进行 ②半机械式盾构，大部分的开挖工作和出土由机械进行③机械式盾构，从开挖到出土均采用机械。

12.顶管的顶进阻力主要由迎面阻力和管壁外周摩阻力两部分组成。

13.沉井按其构造形式分为连续沉井（多用于隧道工程井）和单独沉井（多用于工业、民防地下建筑）；按平面形状可分为圆形沉井、矩形沉井、方形沉井或多边形沉井等。

14.沉井一般由下列各部分组成：井壁（侧壁）、刃脚、内隔墙、封底和顶盖、底梁和框架。15. 沉管结构有两种基本类型：钢壳沉管和钢筋混凝土沉管。

16.基坑失稳破坏形式：锚拉系统破坏；底部位移；板桩弯曲；整体滑移；管涌、隆起。

17.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.

18.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。19. 半无限体弹性地基模型假设：地基为一均质、连续、弹性的半无限体。

三、问答题

26.基坑围护墙体和支撑结构体系的材料型式和布置方式选择依据是什么？

答：1规范规程2岩土工程勘察资料3工程环境条件：临近建筑、道路、地下管线、障碍物4主体工程设计资料：规模、特点、设计图纸5场地施工条件6地区工程经验。经综合比较确保安全可靠前提下选择切实可行经济合理的方案

锚喷支护特点⑴ 及时性⑵ 粘贴性⑶ 柔性 ⑷ 深入性⑸ 灵活性 ⑹ 封闭性

1.地下结构的计算特性。1）结构荷载边界条件复杂2）荷载大小不易确定3）计算理论较多4）围岩体起荷载和约束结构移动和变形

2.影响围岩稳定性的主要因素：1地质因素、2岩石初始应力状态3、岩石的力学性质、4岩体结构面、5地下水、6隧道的埋置深度。

3.基坑围护墙体和支撑结构体系的材料型式和布置方式选择依据？

4.锚杆的力学作用以及如何进行锚杆的设计与计算？答：力学作用：1支承围岩（减跨作用）2加固围岩（挤压加固作用）3提高层间摩阻力，形成组合梁4悬吊作用。锚杆的设计包括：锚杆承载力的计算、锚杆长度的确定。由静力平衡作用求解锚杆所受拉力和剪力。锚杆长度包括：锚固深度、不稳定岩层的厚度、外露长度。

5.什么CRD法和CD法？CRD法的适用条件？

答1、CD法又叫中隔壁法，是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再分布开挖另一侧的施工方法2、CRD法又叫交叉中隔壁法，是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道的一侧，施作中隔壁和横隔板，再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。3、中隔壁法（CD法）可适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道；

6.现代锚喷支护与传统支护的区别：1、对围岩和围岩压力的认识上2、在围岩和支护间的相互关系上3、在支护功能和作用原理上4、在设计计算方法上5、在支护形式和工艺上。

锚喷支护的特点：及时性、粘贴性、柔性、深入性、灵活性、封闭性。

7.现代支护理论的要点：① 一切方法、手段和措施都围绕围岩稳定为目的；② 支护与围岩视作统一的复合体，支护和围岩共同作用；③ 在复合体中，围岩是承载主体，最大限度的发挥围岩的自承能力，同时也要发挥支护结构的承载能力；④ 凭借现场试验和监测手段，划定围岩级别，获得力学参数，指导施工；⑤ 对不同的地质条件，力学特征的围岩，灵活采用不同支护方式和相应的力学计算模型。

8.影响隧道周边最终位移量的因素： 1岩体的物理力学性质2原始地应力大小3开挖方式4掘进速度5支护方式以及支护时机 。

9.基坑工程主要设计内容是: 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。

10.说明围岩特性曲线和支护特性曲线的基本概念，并明确支护刚度和支护时间对围岩稳定性的影响？ 围岩特性曲线:表示隧道周边径向位移与支护力之间关系的曲线。支护特性曲线:由围岩特性曲线和支护刚度系数曲线的组合而成。

11.地铁区间隧道的主要施工方法，以及各种方法的优缺点答：1、盾构法：2、顶管法：3、明挖法：优缺点如下所述。

12.地铁车站的主要施工方法，以及各种方法的优缺点。

答：地铁车站施工方法主要分为明挖法、浅埋暗挖法和盖挖法。

1.明挖法：优点：便于机械化施工、施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等。缺点：对城市生活干扰大，受地面交通和环境影响。

2.浅埋暗挖法：优点：避免了大量拆迁、改建工作，减少了对周围环境的粉尘污染和噪声影响，对城市交通的干扰小。缺点：地下作业风险大、机械化程度低。

3.盖挖法：优点：安全系数高、受外界气候影响小、对地面交通和居民生活干扰小。缺点：后继开挖的土方需采取水平运输，出土不方便、施工作业空间较小，工期较长、费用较高。场地相对开阔且具备明挖施工条件的车站采用明挖法或盖挖法施工。对位于明城墙内中心城区核心地段的钟楼站，由于站位地面商业繁华、交通饱和、人流密集，不具备明挖条件，考虑采用暗挖法施工。

13.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。

14.围岩压力的影响因素 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

15.沉井结构的特点：优点①埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载；②下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；③沉井施工时对邻近建筑物影响较小。缺点①施工期较长；②施工技术要求高；③施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。

16.地下连续墙的优缺点和适用条件：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。（2）缺点 ①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。 ②地质条件和施工的适应性问题。 ③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。

17.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，