地下結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)資料

1、地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與方法第一章（一）地下結(jié)構(gòu)： 在保留上部地層的前提下，再開挖出能提供某種用途的地 下空間內(nèi)修筑的建筑結(jié)構(gòu)物，統(tǒng)稱為地下結(jié)構(gòu)。（二）地下結(jié)構(gòu)體系的組成： 圍巖和支護(hù)。（三）支護(hù)結(jié)構(gòu) 2 個(gè)最基本的使用要求： 一是滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度要求， 以承受諸如水、 土壓力以及一些特殊使用要求的外荷載， 二是提供一個(gè)能滿足使 用要求的工作環(huán)境，以便保持隧道內(nèi)部的干燥和清潔。（四）地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算特性：1. 必須中分認(rèn)識(shí)地質(zhì)環(huán)境對(duì)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響2. 地下工程周圍的地質(zhì)是工程材料、承載結(jié)構(gòu)，同時(shí)又是產(chǎn)生荷載的來源3. 地下結(jié)構(gòu)施工因素和時(shí)間因素會(huì)極大地影響結(jié)構(gòu)體系的安全性4. 與地面結(jié)構(gòu)不同，地

2、下結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全與否， 既要考慮到支護(hù)結(jié)構(gòu)能否承載， 又要考慮周圍巖會(huì)不會(huì)失穩(wěn)，這 2 種原因都能最終導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞5. 地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題在于充分發(fā)揮圍巖自承力五）地下結(jié)構(gòu)的類型：1、防護(hù)支護(hù)型2、構(gòu)造型支護(hù)3、承載型支護(hù)對(duì)于承載型結(jié)構(gòu)，其斷面形式只要由使用、地質(zhì)和施工 3 個(gè)因素綜合決定。 工程地質(zhì)條件好、跨度小或埋深較淺時(shí)，常采用矩形結(jié)構(gòu)；工程地質(zhì)條件較 差、圍巖壓力較大，特別是承受較大的靜水壓力時(shí)，常采用圓形結(jié)構(gòu)， ；工程 地質(zhì)條件介與兩者之間是，按具體荷載的大小和結(jié)構(gòu)尺寸來決定，如以豎直 壓力為主是，則用直墻拱形結(jié)構(gòu)為宜；跨度較大時(shí)，可用落地拱結(jié)構(gòu)，且底 板做成倒拱形

3、。（六）襯砌的制造方式結(jié)構(gòu)形式：1、就地灌注整體式混凝土襯砌2、錨噴支護(hù)3、復(fù)合時(shí)襯砌4、裝配式襯砌（七）支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論發(fā)展 3 個(gè)階段：1、剛性結(jié)構(gòu)階段 2 、彈性結(jié)構(gòu)階段 3 、連續(xù)介質(zhì)階段（八）地下結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型符合條件：1、與實(shí)際工作狀態(tài)一致， 能反映圍巖的實(shí)際狀態(tài)以及圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸狀 態(tài)2、荷載假定應(yīng)與在修建洞室過程中荷載發(fā)生的情況一致3、計(jì)算出的應(yīng)力狀態(tài)要與經(jīng)過長時(shí)間使用的結(jié)構(gòu)所發(fā)生的應(yīng)力變化和破壞現(xiàn) 象一致4、材料性質(zhì)和數(shù)學(xué)表達(dá)等價(jià)九）結(jié)構(gòu)力學(xué)的計(jì)算模型：1、主動(dòng)荷載模型 這種模型主要使用于圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的“剛度比”較小的情 況下，伙食軟弱地層對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束能力較差時(shí)2

4、、主動(dòng)荷載加圍巖彈性約束的模型3、實(shí)地測量荷載模式 在圍巖上引起的彈性反力大小，可以用局部變形理論或共同變形理論。圍巖 的彈性反力是與圍巖在該點(diǎn)變形成正比。十）地下結(jié)構(gòu)計(jì)算流程：1、初步擬定截面尺寸 2、 確定其上作用的荷載 3、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算 4、結(jié)構(gòu)內(nèi) 力計(jì)算 5、內(nèi)力組合 6、配筋設(shè)計(jì) 7、安全性評(píng)定 8、繪制施工圖十一）襯砌截面尺寸的初步擬定 3 個(gè)方面1、襯砌的內(nèi)輪廓必須符合前述西夏建筑使用要求和凈空界限，同時(shí)要選擇符合 施工方法的結(jié)構(gòu)斷面形式。 斷面要平順圓滑， 最好設(shè)計(jì)成封閉式的， 一般都有仰 拱。2、結(jié)構(gòu)軸線應(yīng)盡可能地重合在荷載作用下所決定的壓力線上。3、截面厚度是結(jié)構(gòu)軸線確定

5、以后的重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，要判斷設(shè)計(jì)厚度的截面是否 有足夠的輕度。 從施工的角度出發(fā)， 截面的厚度要滿足最小厚度要求， 太薄將使 施工操作困難和質(zhì)量不宜保證。（十二）橫斷面設(shè)計(jì)： 通常沿縱向截取 1m的長度作為計(jì)算單元，從而將一 個(gè)空間結(jié)構(gòu)簡化成單位延長米的平面結(jié)構(gòu)按平面應(yīng)變進(jìn)行分析。第二章（一）初始應(yīng)力場的組成： 自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場。 自重應(yīng)力場 是指在上覆巖 體自重所產(chǎn)生的應(yīng)力場，它是地心引力和離心慣性力共同作用的結(jié)果； 構(gòu)造應(yīng)力場 是指地殼各處發(fā)生的一切構(gòu)造形變與破裂所形成的地應(yīng)力， 其形成原 因，按時(shí)間分為由過去地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的以及巖石在形成過程中由于熱力和 構(gòu)造作用引起的叫做構(gòu)造殘余

6、應(yīng)力現(xiàn)在活動(dòng)和變化的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)成為新造應(yīng)力。 如地震（二）巖體自重應(yīng)力場的變化規(guī)律： 1、地應(yīng)力是隨深度呈線性增加的； 2、水平 應(yīng)力總是小于垂直應(yīng)力，最多也只能與其相等； 3、地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)改變了自重應(yīng) 力場的狀態(tài)，這在實(shí)際工程中不容忽視。 4、深度對(duì)初始應(yīng)力狀態(tài)有重大影響；（三）地下圍巖工程性質(zhì) 3 方面 ：物理性質(zhì) 水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)（四）巖石強(qiáng)度： 通常有抗壓強(qiáng)度（一般用劈裂實(shí)驗(yàn)確定） 、抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng) 度（三軸壓縮實(shí)驗(yàn)確定） 。由單軸拉伸試驗(yàn)得到的最大應(yīng)力定義為抗拉強(qiáng)度，一 般可用劈裂試驗(yàn)確定。 抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比謂之脆性度。 抗剪強(qiáng)度指在三軸 試驗(yàn)得到的破壞應(yīng)力園的包絡(luò)線與 軸相

7、交的長度，與此同時(shí)可以決定內(nèi)摩擦角。（五）巖體的 4 種結(jié)構(gòu)類型： 整體結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu) 作用的應(yīng)變不變， 而應(yīng)變隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象稱為 蠕變 ；應(yīng)變不變，而應(yīng)力隨時(shí) 間衰減的現(xiàn)象稱為 松弛 。圍巖分級(jí)：根據(jù)巖體完整程度和巖石強(qiáng)度等主要指標(biāo)在給予定性和定量評(píng)價(jià)的基 礎(chǔ)上，按其穩(wěn)定性將圍巖分為工程性質(zhì)不同的若干級(jí)別。工程設(shè)計(jì)的圍巖一般分級(jí)滿足以下條件： 形式簡單、含義明確、便于實(shí)際應(yīng)用，一般分為 5 級(jí)或 6 級(jí) 分級(jí)參數(shù)要包括影響圍巖穩(wěn)定性的主要參數(shù)，他們的指標(biāo)應(yīng)該在現(xiàn)場或室內(nèi) 快速、簡便獲得 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡量科學(xué)化、定量化，并簡明實(shí)用 錨噴支護(hù)圍巖穩(wěn)定性分級(jí)，應(yīng)能較好的為錨噴

8、支護(hù)的工程類比設(shè)計(jì)、監(jiān)控設(shè) 計(jì)理論設(shè)計(jì)服務(wù)。 技能是銀勘察階段初步劃分圍巖級(jí)別， 又能適應(yīng)施工階段詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別。 影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素 : 地質(zhì)因素、施工因素。隧道圍巖分級(jí) 單一性巖性指標(biāo)單一的綜合巖性指標(biāo)多因素決定性和定量的指標(biāo)相結(jié)合 多因素組合的復(fù)合指標(biāo)第三章 洞室開挖之前就已經(jīng)存在著的處于相對(duì)穩(wěn)定和平衡狀態(tài)中的應(yīng)力場稱為初始應(yīng) 力場或原巖應(yīng)力場把洞室周圍反正應(yīng)力重分布的這部分巖體叫做 圍巖，而把重新分布后的應(yīng)力狀態(tài) 叫做二次應(yīng)力狀態(tài)或圍巖應(yīng)力狀態(tài)。洞室開挖后圍巖盈利狀態(tài)的特征及影響因素 ： 初始應(yīng)力場的影響開挖斷面形式的影響巖體結(jié)構(gòu)特性的影響巖體力學(xué) 特性質(zhì)對(duì)圍巖二次應(yīng)力的影響洞

9、室開挖后圍巖應(yīng)力的空間效應(yīng)時(shí)間效應(yīng) 的影響施工方法的影響。無支護(hù)坑道圍巖的破壞和變形： 脆性破壞塊狀破壞彎曲這段破壞松動(dòng)解脫塑性形變和剪切破壞 圍巖壓力 變形壓力松動(dòng)壓力膨脹壓力沖擊壓力 松動(dòng)壓力塌方形態(tài) 局部塌方拱形塌方異性塌方 坑道開挖后，圍巖基本上是向隧道內(nèi)移動(dòng)的，只有在一定的 值下（ 0.25）， 在水平直徑處圍巖有向兩側(cè)擴(kuò)張的趨勢。 而且在多數(shù)的情況下， 拱頂位移均大于 側(cè)壁位移。圍巖壓力的基本概念：（1）變形壓力：是由于圍巖變形受到支護(hù)的抑制而產(chǎn)生的。 按其成因可分為：彈性變形壓力、塑性變形壓力、流變壓力。 （2）松動(dòng)壓力：由 于開挖而松動(dòng)或塌落的巖體， 以重力形式直接作用在支護(hù)上

10、的壓力。 （3）膨脹壓 力：巖體具有吸水膨脹崩解的特性，其膨脹、崩解、體積增大可以是物理性，也 可以是化學(xué)性的。 由于圍巖膨脹崩解而引起的壓力成為膨脹壓力。 （4）沖擊壓力： 在圍巖積聚了大量的彈性變形能之后，由于開挖突然釋放出來是產(chǎn)生的壓力。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，當(dāng)?shù)孛媾c隧道頂部之間的巖層厚度超過塌方平均高度的 2-2.5 倍以上時(shí)，一般可以作為深埋隧道處理。第四章現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理主要內(nèi)容 現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理是建立在圍巖與支護(hù)的共同作用基礎(chǔ)上 充分發(fā)揮圍巖自承載能力是現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理的一個(gè)基本觀點(diǎn)，并由此降低 圍巖壓力以改善支護(hù)的受力性能 現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理的另一個(gè)支護(hù)原則是盡量發(fā)揮支護(hù)材料本身的承載

11、力。 現(xiàn)場監(jiān)控測量和監(jiān)控設(shè)計(jì)是現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理種的一項(xiàng)重要內(nèi)容 現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)原理要求按巖體的不同地質(zhì)和力學(xué)特征選用不同的支護(hù)方法、 力學(xué)模型、相應(yīng)的計(jì)算方法以及不同的施工方法理想支護(hù)的機(jī)構(gòu)基本要求 必須能與周圍巖體大面積地牢固接觸，即保證支護(hù)圍巖體系作為一個(gè)統(tǒng)一 的整體工作。 要允許支護(hù)圍巖體系產(chǎn)生有限的變形，以充分發(fā)揮圍巖的承載能力，從而 減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，協(xié)調(diào)地發(fā)揮兩者的共同工作用 總是早期支護(hù)的作用，并是早期的支護(hù)與后期支護(hù)相配合，協(xié)調(diào)一致工作， 主動(dòng)控制圍巖變形 必須保證支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)及時(shí)， 作為支護(hù)結(jié)構(gòu)；要根據(jù)圍巖的動(dòng)態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修改，以適應(yīng)不斷變化的 圍巖狀態(tài)支護(hù)結(jié)構(gòu)類型 ： 剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)合式支護(hù)結(jié)構(gòu) 國內(nèi)廣泛應(yīng)用的錨噴支護(hù)： 錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、錨桿混凝土支護(hù)、鋼筋 網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)、錨桿鋼支撐噴射混凝土支護(hù)、錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。 第七章所謂信息設(shè)計(jì)和施工 ，實(shí)質(zhì)上是通過施工前和施工過程中隊(duì)導(dǎo)洞、 實(shí)驗(yàn)洞或正洞 的測量，以這些實(shí)測值進(jìn)行反演分析， 用監(jiān)控圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)及其穩(wěn)定與安全， 根據(jù)及時(shí)獲得量測信息進(jìn)一步修改和完善原設(shè)計(jì)， 并指導(dǎo)下階段施工， 確定