地下空間結(jié)構(gòu)

1、地下工程結(jié)構(gòu)第一章緒論1簡述地下建筑結(jié)構(gòu)的概念及形式：地下建筑結(jié)構(gòu)即埋置于地層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 包括襯砌結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分。襯砌結(jié)構(gòu)主要起承重和圍護作用地下建筑結(jié)構(gòu)的形式主要由使用功能、 地質(zhì)條件和施工技術(shù)等因素確定。根 據(jù)地質(zhì)情況差異可分為土層和巖層內(nèi)的兩種形式。土層地下建筑結(jié)構(gòu)分為淺埋式結(jié)構(gòu)附建式結(jié)構(gòu)沉井（沉箱）結(jié)構(gòu)地 下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)盾構(gòu)結(jié)構(gòu)沉管結(jié)構(gòu)其他如頂管和箱涵結(jié)構(gòu)。巖石地下建筑結(jié)構(gòu)形式主要包括直墻拱形、圓形、曲墻拱形，還有如噴錨結(jié) 構(gòu)、穹頂結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)。2 .地下建筑結(jié)構(gòu)的工程特點：建筑結(jié)構(gòu)替代了原來的地層（承載作用） 地層荷載隨施工過程是發(fā)生變化的地質(zhì)條件影響地層荷載地下水準結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計影響大設(shè)計考慮施工、使用的整個階段地層與結(jié)構(gòu)共同的承載體系地層 的成拱效應(yīng)。3 .地下建筑地上建筑結(jié)構(gòu)地上建筑區(qū)別：計算理論設(shè)計和施工方法不同，地 下建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載比地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 因為地下建筑結(jié)構(gòu)埋置于地下，其周 圍的巖土體不僅作為荷載作用于地下建筑結(jié)構(gòu)上， 而且約束著結(jié)構(gòu)的移動和變形。 第二章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載1 .地下建筑荷載分哪幾類：按其存在的狀態(tài)，可以分為靜荷載（結(jié)構(gòu)自重， 巖土體壓力）、動荷載（地震波，爆炸產(chǎn)生沖擊）和活荷載（人群物件和設(shè)備重 量，吊車荷載）、其他荷載。2 .土壓力可分為幾種形式？具大小關(guān)系如何？ 土壓力分為靜止土壓力E0、主動土壓力力Ea被動土壓力Ep,則

3、Ep>E0>Ea3 .簡述圍巖壓力的概念及影響因素： 圍巖壓力就是指位于地下結(jié)構(gòu)周圍變形 或破壞的巖層，作用在襯砌結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)上的壓力。分為松散、膨脹、變形、 沖擊圍巖壓力。影響圍巖壓力的因素很多，主要與巖體的結(jié)構(gòu)、巖石的強度、地 下水的作用、洞室的尺寸與形狀、支護的類型和剛度、施工方法、洞室的埋置深 度和支護時間等因素相關(guān)。其中巖體穩(wěn)定性的關(guān)鍵之一在于巖體結(jié)構(gòu)面的類型和 特征。4 .簡述彈性抗力的基本概念？其值大小與哪些因素有關(guān)？地下建筑結(jié)構(gòu)除承受主動荷載作用外（如圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重等），還承受 一種被動荷載，即地層的彈性抗力。巖土體將制止結(jié)構(gòu)的變形，從而產(chǎn)生了對結(jié) 構(gòu)的反作用

4、力，對這個反作用力習(xí)慣上稱彈性抗力。 彈性抗力大小和分布規(guī)律不 僅決定于結(jié)構(gòu)的變形，還與地層的物理力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。5 .如何確定彈性抗力：目前有兩種理論，一種是局部變形理論，認為彈性地基某點上施加的外力只會引起該點的沉陷。另一種是共同變形理論，即認為彈性地基上的一點外力，不僅引起該點發(fā)生沉陷，而且還會引起附近一定范圍的地基 沉陷。6 .簡述溫克爾假定：假設(shè)認為地層的彈性抗力與結(jié)構(gòu)變位成正比。7 .核爆炸作用按等效靜荷載進行設(shè)計p208 .一般人防工程結(jié)構(gòu)動力計算，可采用等效靜荷載法，按單自由度的彈性或 塑性體系計算。結(jié)構(gòu)周邊的等效靜荷載可按下列式子計算q1=Kd1 Pcl q2=Kd2

5、Pe2 q3=Kd3 Pc3q1 q2 q3-一頂蓋豎向，外墻水平、底板板豎向等效靜荷載（ Mpa）Kdl Kd2Kd3 頂蓋、外墻、底板動力系數(shù)pcl常規(guī)武器地而爆炸作用到結(jié)構(gòu)頂板上的均布荷載Pc2一常規(guī)武器地面爆炸作用當(dāng)結(jié)構(gòu)外墻上的均布荷載峰值9 .承受核爆炸動載的結(jié)構(gòu)不同于工業(yè)民用建筑結(jié)構(gòu)的一個特點是結(jié)構(gòu)允許 出現(xiàn)一定的變形第三章地下建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論1 .地下建筑結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)如何確定的： 地下建筑的可靠度就是在規(guī)定的 時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率大小，叫可靠度指標(biāo)。具體可靠度 尺度有三種：可靠概率sp、失效概率fp、可靠度指標(biāo)。由于直接應(yīng)用數(shù)值積分方 法計算地下結(jié)構(gòu)的失

6、效概率比較困難， 因此實際中多采用近似方法，為此引入結(jié) 構(gòu)可靠指標(biāo)概念。2 .結(jié)構(gòu)可靠度分析方法有哪幾種？半經(jīng)驗半概率法近似概率設(shè)計法全概率法廣義可靠性分析法3 .結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)B的物理意義：從均值到原點以標(biāo)準差為度量單位的距離 （T z當(dāng)B變小失效概率增大，當(dāng)B變大失效概率減小。 第四章 地下建筑結(jié)構(gòu)的計算方法1 .我國采用的計算方法主要有荷載一結(jié)構(gòu)模型，地層一結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)驗類比 法，收斂限制模型（或稱特征線法，計算理論也是地層結(jié)構(gòu)法）2 .荷載結(jié)構(gòu)法、地層結(jié)構(gòu)法的基本含義和主要區(qū)別？荷載載結(jié)構(gòu)模型認為地層對結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下建筑結(jié)構(gòu)上的 荷載襯砌在荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力和變形，與其相

7、應(yīng)的計算方法稱為荷載結(jié)構(gòu)，（彈 性連續(xù)框架（含拱形）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁和圓環(huán)）法等可歸 于荷載結(jié)構(gòu)法）。地層結(jié)構(gòu)模型把地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來計算地下建筑結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形；不僅計算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及 變形，而且計算周圍地層的應(yīng)力，充分體現(xiàn)周圍地層與地下建筑結(jié)構(gòu)的相互作用。底層結(jié)構(gòu)法相對于荷載結(jié)構(gòu)，充分考慮了地下結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用， 結(jié)合具體的施工過程可以充分模擬地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層在每一個施工工況的 結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及周圍地層的變形更能符合工程實際。第六章淺埋式結(jié)構(gòu)1 .試列舉幾種工程中常見的淺埋式結(jié)構(gòu)形式并簡述其特點？直墻拱形結(jié)構(gòu)（在

8、小型的地下通道以及早期的人防工程中比較普遍，拱形結(jié)構(gòu)主要承受壓力，彎矩和剪力都較小，主要使用磚石和混凝土等抗壓性能較好 抗拉性能較差的材料，有半園拱、害割圓拱、拋物線拱等多種形式） 矩形框架 （具有空間利用率高，挖掘斷面經(jīng)濟，易于施工的優(yōu)點，頂?shù)装鍨樗綐?gòu)建承受 彎矩較拱形結(jié)構(gòu)大，故一般做成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以是單跨雙跨或多跨的） 梁板結(jié)構(gòu)（頂、底板做成現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)，而圍墻和隔墻則為磚墻， 如地下醫(yī)院、教室、指揮所等），或是上述形式的組合。2 .為了防止不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等引起結(jié)構(gòu)破壞，沿地下結(jié) 構(gòu)縱向，每隔一定距離需設(shè)置變形縫（伸縮縫或沉降縫）。變形縫的構(gòu)造方式主要

9、有三種：嵌縫式，貼附式，埋入式。第六章附建式地下結(jié)構(gòu)1 .何謂附建式結(jié)構(gòu)？附建式結(jié)構(gòu)的形式，用途及特點有哪些？附建式結(jié)構(gòu)是指根據(jù)一定的防護要求修建的附屬于較堅固的在建筑物的地 下室，又稱防空地下室或附建式人防工事。附建式結(jié)構(gòu)的形式，梁板結(jié)構(gòu)，板柱結(jié)構(gòu)，箱型結(jié)構(gòu)附建式結(jié)構(gòu)的用途：采用平戰(zhàn)結(jié)合方式，即平時作為地下停車場，商城，設(shè) 備間等，也可戰(zhàn)時作為人防工事。特點：節(jié)省建設(shè)用地和投資便于平戰(zhàn)結(jié)合， 人員和設(shè)備容易在戰(zhàn)時迅速轉(zhuǎn)入地下增強上層建筑的抗震能力上部建筑對 戰(zhàn)時核爆炸沖擊波，光輻射，早期和輻射以及炸彈有一定防護作用，防空地下室 的造價比單建式防空地下室低結(jié)合基本建設(shè)同時施工，便于施工管理，同

10、時也便于使用過程中的維護。2 .防空地下室分為甲類和乙類。甲類防空地下室設(shè)計必須滿足其預(yù)定的戰(zhàn)時 對核武器、常規(guī)武器和生化武器的各項防護要求。乙類防空地下室設(shè)計必須滿足 其預(yù)定的戰(zhàn)時對常規(guī)武器和生化武器的各項防護要求。3 .在室內(nèi)外出入口通道中，一側(cè)位于防護門（或防護密閉門）以外的通道內(nèi)、 另一側(cè)在防護門以內(nèi)的防空地下室外墻稱為臨空墻。臨空墻結(jié)構(gòu)設(shè)計：平時臨空墻為豎向受力構(gòu)件，當(dāng)武器爆炸空氣沖擊波荷載 垂直作用于臨空墻墻面時，臨空墻既受豎向荷載作用，又受水平荷載作用，一般 情況下，在武器爆炸等效靜載作用下，臨空墻為大偏心受力構(gòu)件，可按大偏心受 力構(gòu)件分析其內(nèi)力及配筋計算。眾所周知，大偏心受力構(gòu)

11、件不考慮軸力的影響是 偏于安全的，為計算方便，通常也可按四邊嵌固的受彎板計算。4 .在室內(nèi)外出入口通道中，與臨空墻相對應(yīng)的，一側(cè)位于通道內(nèi)、另一側(cè)與 巖土體接觸的墻體稱為通道墻。通道墻結(jié)構(gòu)設(shè)計：無頂蓋段的敞開段通道墻，按一般擋土墻進行設(shè)計計算； 有頂板的通道墻，一般簡化為封閉框架進行設(shè)計計算。內(nèi)力計算應(yīng)按常規(guī)武器和 核武器分別作用下的設(shè)計荷載進行，綜合選取兩種情況的內(nèi)力結(jié)果進行截面設(shè)計 計算。第七章逆作法地下結(jié)構(gòu)1 .逆作法施工，是指在地下結(jié)構(gòu)施工時，不架設(shè)臨時支撐，以結(jié)構(gòu)本身既作 擋墻又作內(nèi)支撐，施工順序與順作法相反，從上往下依次開挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)本體的 施工方法。2 .逆作法優(yōu)點：由于上部結(jié)構(gòu)

12、和地下結(jié)構(gòu)可平行立體施工，當(dāng)建筑規(guī)模大、上下層次多時， 大約可節(jié)省工時1/4-1/3;地下結(jié)構(gòu)本身作為支撐，結(jié)構(gòu)剛度相當(dāng)大，能有效控制周圍土體的變形和 地表沉降，減小了對周邊環(huán)境的影響，提高了工程施工的安全性；由于地下室外墻與基坑圍護墻兩墻合一， 既省去了單獨設(shè)立的圍護墻，又 可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴大地下室面積，增加有效使用面積；一層結(jié)構(gòu)平面可作為工作平臺，樓蓋結(jié)構(gòu)即為支撐體系，省去架設(shè)工作平 臺和大量支撐費用，而且還可以解決特殊平面形狀或局部樓蓋缺失所帶來的支撐 布置上的困難，并使受力更加合理；由于開挖和施工的交錯進行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞 至地基，減少了大開挖時卸載

13、對持力層的影響， 從而大大降低基坑內(nèi)地基的回彈 量。3 .地下連續(xù)墻：利用挖槽機械，借助于泥漿的護壁作用，在地下挖出窄而深 的溝槽，并在其內(nèi)澆注混凝土而形成一道具有防滲（水）、擋土和承重功能的連 續(xù)的地下墻體。4 .地下連續(xù)墻的優(yōu)缺點：優(yōu)點施工時又t環(huán)境影響小.沒有噪音，無振動，不必放坡，可緊鄰相近的 建筑和地下設(shè)施施工墻體剛度大， 整體性好，結(jié)構(gòu)和地基變形都較小，即可用 于超深圍護結(jié)構(gòu)，也可用作主體結(jié)構(gòu)連續(xù)墻為整體連續(xù)結(jié)構(gòu)， 耐久性和抗?jié)B性 好可實行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工進度適用于多種地質(zhì)條件缺點棄土和廢泥漿處理。除增加工程費用外，若處理不當(dāng)，還會造成新的 環(huán)境污染地質(zhì)條件和施

14、工的適應(yīng)性問題槽壁坍塌問題現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的 墻面通常較粗糙，如果對墻面要求較高，雖可使用噴漿或噴砂等方法進行表面處 理或另作襯壁來改善，但增加工作量地下連續(xù)墻如用作施工期間的臨時擋土結(jié) 構(gòu)，不如采用鋼板樁尚可拔出重復(fù)使用來得經(jīng)濟。5 .地下連續(xù)墻的適用條件：基坑深度大于 10m軟土地基或砂土地基在 密集的建筑群或重要的地下管線條件下施工，對基坑工程周圍地面沉降和位移值 有嚴格限制的地下工程圍護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合， 對抗?jié)B有嚴格要求時采 用逆作法施工，內(nèi)襯與護壁形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的工程。6 .槽幅是指地下連續(xù)墻一次開挖成槽的槽壁長度。7 .導(dǎo)墻是指地下連續(xù)墻開槽施工前，沿連續(xù)墻軸線方向全長周邊設(shè)置的

15、導(dǎo)向 槽，起定位、導(dǎo)向、容蓄泥漿及安裝與承載挖槽機等作用。8 .地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式：單一墻、重合墻、復(fù)合墻、分離墻 第八章基坑圍護及支撐結(jié)構(gòu)1、基坑維護是為了滿足地下結(jié)構(gòu)的施工要求及保護基坑周邊環(huán)境的安全， 對基坑側(cè)壁采取的支擋、加固與保護措施。9 、按照維護結(jié)構(gòu)受力特點可歸并為樁墻結(jié)構(gòu)（排樁或地下連續(xù)墻）、土釘 墻結(jié)構(gòu)、重力式結(jié)構(gòu)（水泥土墻）、拱墻結(jié)構(gòu)等種基本類型。第九章沉井結(jié)構(gòu)1 .沉井和沉箱結(jié)構(gòu)的特點：軀體結(jié)構(gòu)剛性大，斷面大，承載力高，抗?jié)B能 力強，耐久性好，內(nèi)部空間可有效利用施工場地占地面積較小， 可靠性良好 適用土質(zhì)范圍廣（淤泥土、砂土、黏土、沙礫等土層均可施工）施工深度

16、大 施工時周圍土體變形較小，因此對鄰近建筑（構(gòu)筑）物的影響小，適合近接施工， 尤其是壓氣沉箱工法對周圍地層沉降造成的影響極小具有良好的抗震性能。2 .沉井結(jié)構(gòu)：沉井是一個上無蓋下無底的井簡狀結(jié)構(gòu)物，利用結(jié)構(gòu)自重作用 而下沉入土，即在地面筑成的 半成品”沉入土中，在地下完成結(jié)構(gòu)物施工。3 .沉井的類型：按構(gòu)造分為連續(xù)沉井和單獨沉井；按平面形狀分為圓形沉井、 矩形沉井、方形沉井、多邊形沉井；按下沉環(huán)境分陸地沉井和浮運沉井。4 .沉井的構(gòu)造及各部位的作用：井壁：承受在下沉過程中各種最不利荷載組合（水土壓力）所產(chǎn)生的內(nèi)力。 同時有足夠的重量，使沉井能在自重作用下順利下沉到設(shè)計標(biāo)高 刃腳：主要功 用是減

17、少下沉阻力 內(nèi)隔墻：增加沉井在下沉過程中的剛度并減小井壁跨徑 封 底及頂蓋：防止地下水滲入井內(nèi)有集水井內(nèi) 底梁和框架：在比較大型的沉井中， 如由于使用要求，不能設(shè)置內(nèi)隔墻，則可在沉井底部增設(shè)底梁，并構(gòu)成框架以增 加沉井在施工下沉階段和使用階段的整體剛度。第十章盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)1 .盾構(gòu)法：在盾構(gòu)保護下修筑軟土隧道的一類施工方法。這類方法的特點是 地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業(yè)都在盾構(gòu) 保護下進行，并需隨時排除地下水和控制地面沉降，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強的一類施工方法。2 .盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點及適用范圍：優(yōu)點具有良好的隱蔽性，噪聲、震動 等引起的公害小，施工費

18、用不受埋置深度而影響機械化及自動化程度高，勞動強度低隧道穿越河底、海底及地面建筑群時下部時，可完全不影響航道通行和 地面建筑的正常使用適宜在不同顆粒條件下的土層中施工多車道的隧道可 做到分期施工，分期運營，可減少一次性投資。缺點 0不能完全防止盾構(gòu)施工區(qū) 域內(nèi)的地表變形當(dāng)工程對象規(guī)模較小時（小于 400m）,工程造價相對較高 盾構(gòu)一次掘進的長度有限當(dāng)隧道覆土小于 0.5Ds （Ds為盾構(gòu)外徑）時，盾構(gòu)開 挖面土體穩(wěn)定較困難；適用于各類軟土地層和軟巖、硬巖地層的隧道掘進，尤其適用于城市地下隧 道工程包括：水底公路隧道、地鐵區(qū)間隧道、排水污水隧道、引水隧道、公用管 線隧道。3 .盾構(gòu)通常由盾構(gòu)殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)四大部分組成。4 .襯砌按材料可分為：1、鋼筋混凝土管片2、鐵鑄管片3、鋼管片4、復(fù)合管 片鋼筋。混凝土管片有箱型管片和平板形管片兩種形式襯砌按形成方式可分為：1、裝配式襯砌2、擠壓式混凝土襯砌5 .盾構(gòu)法隧道襯砌結(jié)構(gòu)的防水、防滲都可以采取哪些措施？答:要比較完美的解決隧道防水問題，必須從管片生產(chǎn)工藝，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計、 接縫防水幾個方面綜合治理。抗?jié)B措施：合理提出襯砌本身的抗?jié)B指標(biāo)。經(jīng)過抗?jié)B實驗混凝土的合適 配合比，嚴格控制水灰比。一般不大于 0.4.另外塑化劑