城市地下工程考試題

城市地下工程一、圍巖及圍巖壓力①圍巖：修建巖石地下工程必定要進(jìn)行巖石開(kāi)挖和施筑維護(hù)結(jié)構(gòu)工程，巖石結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮的圍巖范圍：≥3②圍巖壓力：隧洞開(kāi)挖之前，巖層中的巖體處于復(fù)雜的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，了：松弛壓力：隧道開(kāi)挖后，松弛的巖塊作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力；生的壓力；沖擊壓力（巖爆）二、隧道圍巖壓力的確定：1、按松散體理論計(jì)算圍巖壓力：把巖體假定為一種格外松散體。1深淺埋地下結(jié)構(gòu)臨界高度的計(jì)算：按彈塑性體理論計(jì)算圍巖壓力：三、城市地下工程中施工方式：隧道施工五個(gè)方面進(jìn)行闡述：1、城市地下工程施工根本理念：愛(ài)惜圍巖：盡量不損傷或者少損傷圍巖，實(shí)行措施增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力；內(nèi)實(shí)外美；重視環(huán)境：包括施工作業(yè)時(shí)的環(huán)境以及對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響；動(dòng)態(tài)施工。2、城市地下工程施工的根本理論：工程實(shí)踐表明，在地下工程施工經(jīng)過(guò)中，開(kāi)挖和支護(hù)是兩個(gè)關(guān)鍵的工序，二設(shè)問(wèn)題?，F(xiàn)代支護(hù)理論重力

，

較大的構(gòu)件進(jìn)行臨時(shí)支撐，待隧道開(kāi)挖后逐步換成整體式厚承能力；二次襯砌：大斷面開(kāi)挖削減對(duì)圍巖的擾動(dòng)，易理解，工藝較簡(jiǎn)單，易于操作； 錨噴初期支護(hù)按需設(shè)置，適應(yīng)性強(qiáng)，工藝較復(fù)雜，對(duì)圍時(shí)，需滿鋪背材，也能奏效； 甚至有水時(shí)，需采納輔助工法（如注漿）更擔(dān)心全，不能拆除時(shí)，既浪費(fèi)，又使襯砌受力條件不好 構(gòu)受力狀態(tài)較理論要點(diǎn)：隧道開(kāi)挖后，圍巖產(chǎn)生松弛是必定的，但是產(chǎn)生坍塌是偶然的。允許圍巖產(chǎn)生有限變形，以發(fā)揮其承載能力，有阻止圍巖產(chǎn)生過(guò)度變形而發(fā)生失穩(wěn)。先柔后剛，并經(jīng)過(guò)監(jiān)控測(cè)量及時(shí)推斷適時(shí)提供相應(yīng)支護(hù)。3、根本施工方式：礦山法（又稱鉆爆發(fā)）：可分為傳統(tǒng)礦山法以及新奧法。傳統(tǒng)礦山法：采納鉆爆開(kāi)挖加鋼木構(gòu)件支撐；——松弛荷載理論。新奧法：采納鉆爆開(kāi)挖，將錨桿和噴射混凝土組合在一塊作為支護(hù)手段，經(jīng)過(guò)理論。1）全斷面法：臺(tái)階法：一般適用于Ⅳ級(jí)圍巖，要求臺(tái)階長(zhǎng)度不大于1倍洞徑，仰拱據(jù)掌子面距離不大于兩倍洞涇。分布開(kāi)挖法：環(huán)形導(dǎo)坑（預(yù)留核心土）法：該方式利用核心土穩(wěn)定掌子面，然后開(kāi)挖兩側(cè)邊墻、中部核心土，最后開(kāi)挖仰拱。該法步驟多，工藝要求高。<2>CD（中隔壁法）：適用于淺埋地段或穿越建筑物時(shí)采納，以削減沉開(kāi)挖及支護(hù)，再開(kāi)挖隧道另一側(cè)，每臺(tái)階縱向長(zhǎng)度3-5米，初期支護(hù)仰拱緊跟下臺(tái)階封閉成環(huán)。<3>雙側(cè)壁導(dǎo)坑法：在特大斷面等格外條件下采納，先開(kāi)挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，再較高。<4>單側(cè)壁導(dǎo)坑法：蓋挖逆作法施工：使用于超淺埋大跨度隧道。明挖法：當(dāng)隧道埋深較淺，上覆巖土體較薄時(shí)，采納明挖法施工。TBM法：采納隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM），集掘進(jìn)、出渣、支護(hù)以及通風(fēng)防塵一有高效、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。下開(kāi)挖，并同時(shí)安裝襯砌。在城市地下工程中使用較多，具有施工快速安全等優(yōu)點(diǎn)。4、不良和格外地質(zhì)地段隧道施工：不良地質(zhì)地段包括：滑坡、倒塌、偏壓、巖溶、高地應(yīng)力、軟土地段等；格外地質(zhì)地段：膨脹地層、軟弱黃土地層、斷層、巖爆、瓦斯等。在這些地段施工，應(yīng)著重“先治水、短開(kāi)挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤（如黃土地段采納短臺(tái)階法或分步法等），加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作。四、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型：1、以工程類比為依據(jù)的閱歷設(shè)計(jì)法；2巖土力學(xué)試驗(yàn)、應(yīng)力(應(yīng)變)量測(cè)以及實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)。3、結(jié)構(gòu)力學(xué)方式：主要為圓環(huán)—彈性地基梁法。也可稱為荷載-結(jié)構(gòu)法。（包括主動(dòng)的圍巖壓力和被動(dòng)的圍巖抗力），是基于松弛荷載理論的一種方式。4支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖視為一體，共同承受荷載的隧道結(jié)構(gòu)體系。五、監(jiān)控量測(cè)的主要內(nèi)容及意義1、隧道監(jiān)控量測(cè)的主要目的：的工作狀態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工作業(yè)；保安全施工。③校核地下工程理論計(jì)算結(jié)果，完善工程類比法：為理論解析、數(shù)值分析提資料。階段及時(shí)發(fā)覺(jué)支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的險(xiǎn)情，以便及時(shí)實(shí)行相應(yīng)的補(bǔ)救措施等。2、隧道監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)：施工管理、確保施工安全、修改設(shè)計(jì)參數(shù)和積累資料；反饋，修改支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工作業(yè)和管理等；施工安全和隧道圍巖及支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；導(dǎo)復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)和施工的重要依據(jù)。復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)，通常以工程類比法為主，并以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行工程實(shí)際檢驗(yàn)和修正；⑤利用實(shí)測(cè)信息進(jìn)行反分析，用以推求地層的力學(xué)屬性、參數(shù)以及地應(yīng)力場(chǎng)等。3、隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、方式及工具：①必監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：與描述等。工具包括地質(zhì)羅盤(pán)等。洞周收斂：運(yùn)用收斂計(jì)觀測(cè)隧洞周邊位移情況。拱頂下降：運(yùn)用水平儀、水準(zhǔn)尺、鋼尺等工具測(cè)量隧洞拱頂?shù)奈灰魄闆r。驗(yàn)、洞內(nèi)彈性波等項(xiàng)目。ppt）六、國(guó)內(nèi)外巖質(zhì)隧道圍巖分級(jí)主要采納指標(biāo)統(tǒng)計(jì)率：由多到少）：巖石強(qiáng)度、巖石完整程度、地下水、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、初始應(yīng)力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面與洞軸組合關(guān)系、聲波速度、其他（風(fēng)化程度、RQD）；狀態(tài)、聲波速度；七、圍巖分級(jí)的意義：巖體是一種經(jīng)歷地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變形和破壞，建造和改造的格外復(fù)雜的介于地下工程建設(shè)。圍巖分級(jí)有以下目的：①作為選擇施工方式的依據(jù)；②確定結(jié)構(gòu)上部的荷載，便于計(jì)算支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的類型及尺寸；③進(jìn)行科學(xué)管理以及準(zhǔn)確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益，制定勞動(dòng)定額，材料消耗標(biāo)準(zhǔn)等。1、以巖石強(qiáng)度或者物性指標(biāo)為基礎(chǔ)的分類方式：①以巖石單軸抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)；②“巖石牢固性系數(shù)分類法”，又稱“f”值分類法，通常f巖石=(1/150-f=K*fK為地質(zhì)條件折減系數(shù)。造、巖性、地下水的影響。3、依據(jù)巖體完整性分類方式：（縱波）速度的分級(jí)方式。彈性波在巖體中傳播時(shí)，結(jié)構(gòu)面使巖體中的波速明顯下降、能量有不同程度的損耗。②依據(jù)巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類：RQD10cm10cm4、綜合因素分類法：①巖體質(zhì)量指標(biāo)（Q）RQD、系數(shù)等。②地質(zhì)力學(xué)分類：由比尼奧斯基提出，又稱RMR分類，綜合考慮巖石強(qiáng)度、6個(gè)因素。我國(guó)現(xiàn)行巖石分級(jí)方式：我國(guó)現(xiàn)行鐵路隧道及公路隧道采納的圍巖分級(jí)方式，通常以定性和定量相結(jié)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。大跨度隧道圍巖分級(jí)？九、圍巖亞級(jí)分級(jí)的意義何在？并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，我國(guó)隧道圍巖分級(jí)方式將圍巖質(zhì)量由好到壞分為6個(gè)等級(jí)，但是在工程實(shí)踐中我們常常發(fā)覺(jué)，隧道開(kāi)挖后實(shí)際地質(zhì)條件經(jīng)判定常常會(huì)處于兩級(jí)圍巖之及進(jìn)行圍巖亞級(jí)劃分。地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論進(jìn)展階段（地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)P8）：剛性結(jié)構(gòu)階段、彈性結(jié)構(gòu)階段、連續(xù)性介質(zhì)階段、現(xiàn)代知乎理論階段巖土體壓力的計(jì)算理論：以及朗肯土壓力理論；側(cè)向巖石壓力的計(jì)算計(jì)算圍巖壓力、按圍巖分級(jí)和彈塑性公式確定圍巖壓力。（P43）十一、城市地下工程隧道施工經(jīng)過(guò)中數(shù)值模擬應(yīng)考慮的問(wèn)題1、數(shù)值模擬的作用和意義：總結(jié)為以下幾點(diǎn)：結(jié)果通常不宜直接用作工程設(shè)計(jì)。2、在數(shù)值模擬經(jīng)過(guò)中應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：移約束條件、重力平衡條件等進(jìn)行合理、有效地定義。②參數(shù)的選?。阂罁?jù)工程地質(zhì)詳勘報(bào)告和沙塘坑隧道施工圖設(shè)計(jì)方案，依據(jù)考慮圍巖等級(jí)對(duì)參數(shù)的影響。D-PM-CD-PM-C⑤支護(hù)結(jié)構(gòu)的模擬：包括單元類型的選擇、分析結(jié)果的實(shí)現(xiàn)等因素。得數(shù)據(jù)的含義。3、數(shù)值模擬研究方向：①屈服準(zhǔn)則的選?。∕-C，D-P，Hoke-Brown）②荷載釋放系數(shù)問(wèn)題（沒(méi)有考慮防水板，不能反映復(fù)合式襯砌的實(shí)際情況）④支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)久穩(wěn)定性分析⑤多數(shù)模擬結(jié)果位移小于實(shí)測(cè)位移，沒(méi)有考慮開(kāi)挖對(duì)一定范圍內(nèi)圍巖的劣化作用⑥爆破、地震作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究⑦大斷面隧道施工力學(xué)分析十二、隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力狀態(tài)1、應(yīng)力狀態(tài)：（圍巖）——隧道開(kāi)挖后應(yīng)力狀態(tài)（二次應(yīng)力狀態(tài)）——支護(hù)體系應(yīng)力狀態(tài)（三次應(yīng)力狀態(tài)）——終極應(yīng)力狀態(tài)。2、塑性圈分布：3、軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力變化情況P-U十三、壓力拱理論據(jù)巖石力學(xué)，在地下開(kāi)挖空間，會(huì)帶來(lái)圍巖應(yīng)力的轉(zhuǎn)移，在肯定范圍內(nèi)產(chǎn)生壓力拱是巖體為抵抗不均勻變形而進(jìn)行自我調(diào)整的一種現(xiàn)象，是圍巖內(nèi)應(yīng)力壓力拱不僅存在于頂板上，也存在于兩幫和底板。依據(jù)壓力拱的定義，用應(yīng)力分析方式能夠確定拱體上、下邊界。確定下邊界的判別方式：假若圍巖為無(wú)破壞的抱負(fù)狀態(tài)，由于拱體自身和其上最大主應(yīng)力減小，因此，最大主應(yīng)力的最大值在壓力拱的下邊界處。確定上邊界的判別方式：上邊界依據(jù)最小主應(yīng)力在拱體內(nèi)被轉(zhuǎn)移到最大主應(yīng)力此能夠用圍巖中最小主應(yīng)力的減小量來(lái)推斷該部分巖體是否屬于拱體，如減小量大，則被認(rèn)為該部分巖體進(jìn)入了拱體。矩形隧道有無(wú)壓力拱？馬蹄形隧道壓力拱？1、城市地下工程現(xiàn)狀：目前國(guó)際上有一種普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)即：2121的大進(jìn)展，城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用主要是依托地下工程建設(shè)，主要解決交通系將有效緩解人口擁擠、交通堵塞，削減汽車尾氣污染、噪聲污染等一系列問(wèn)題。目前，就我國(guó)實(shí)際情況來(lái)看，首當(dāng)其沖的是緩解交通擁擠問(wèn)題，因此現(xiàn)今我如上海海底隧道、杭州西湖湖濱隧道以及地下停車場(chǎng)商業(yè)街等正逐漸得到進(jìn)展。2、城市地下工程存在問(wèn)題：我認(rèn)為目前我國(guó)城市地下工程主要存在兩