地下工程复习.

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1、考试 n开卷 n题型 n填空10：10道 n判断20分：20道 n简答题：40分：5-6道 n计算题：30分：3道 n卷面成绩90，平时10%。 第1章 绪论 n计算原则 n设计内容 n地下结构形式 n地下结构的用途 Underground Structure Engineering Chapter 1 n本课程的内容和任务 1.4 计算原则 n1） 使用规范 n2） 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 n3） 计算理论 n（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

2、。说明 n（ 2）计算方法：一般结构力学法，弹性地基梁法，矩阵分 析法。 Underground Structure Engineering Chapter 1 弹性抗力限制了结构的变形，故改善了结构的受力情况， 如图1-10所示。exit 第2章 地下结构的计算理论 地下结构工程 第2章 地下结构的计算理论 地层与结构的共同作用和数值模拟 地层-结构计算理论 弹性地基梁理论 概述 Underground Structure Engineering Chapter 2 我国采用的设计方法有 n经验类比模型：完全依靠经验设计地下结构的设 计模型 n荷载-结构模型：与设计地面结构时采用的方法 基本

3、一致，区别是计算衬砌内力时需考虑周围地 层介质对结构变形的约束作用。 n地层-结构模型：将衬砌和地层视为整体，在满 足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层内 力，并据以验算地层稳定性和进行构件截面设计 。 n收敛-限制模型：计算理论也是地层-结构法 Underground Structure Engineering Chapter 2 （a)荷载-结构模型 (b) 地层-结构模 型 Underground Structure Engineering Chapter 2 荷载结构模型 岩体力学模型 2.围岩压力分类 n变形压力：由于围岩变形受到支护的抗力而产 生的，分为弹性、塑性、流变压力。

4、n松动压力：由于开挖而松动或塌落的岩体，以 重力形式直接作用在支护上的压力称为松动压 力。 n膨胀压力：由于围岩膨胀崩解而引起的压力称 为膨胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别 在于它是由吸水膨胀引起的。 n冲击压力：又称岩爆，它是在围岩积聚了大量 的弹性变形能之后，由于开挖突然释放出来的 能量所产生的压力。 Underground Structure Engineering Chapter 2 Underground Structure Engineering Chapter 2 式中：围围岩级别级别 的等级级，如级围级围 岩S=2。 开挖宽度影响系数，以B=5m为基准，当B5，取i=0.1

5、。 当为单线铁 路隧道时 铁路隧道设计规范（TB10003-2005）推荐深 埋的荷载计算 当为双线及以上隧道时 深埋和浅埋地下结构的判定 荷载等效高度的判定式为： 式中 Hp 深埋与浅埋隧道分界深度； hp荷载等效高度， q深埋隧道垂直均布压力（kN/m2 ）（可由上述公式确定）； 围岩容重（kN/m3）； 竖向均布荷载和水平侧压力 围围岩级别级别I、IIIIIIVVVI 水平均布压压 力 00.15q(0.15-0.3)q(0.3-0.5)q(0.5-1.0)q Underground Structure Engineering Chapter 2 (b) 埋深（H）大于等效荷载高度（hq

6、），小于深埋浅埋隧道分界深度（ 埋深大于等效荷载高度、小于深埋隧道分界深度时土压力计算模式 表3-8 公路隧道设计规范（JTJ026-90）给出的各类围岩的值 围岩类别 IVIIIII 值0.9(0.70.9)(0.50.7) 隧道上覆岩体EFHG的重力为W， 两侧三棱岩体FDB或ECA的重量为W1， 未扰动岩体对整个滑动土体的阻力为F， 当EFHG下沉，两侧受到的阻力为T或T 作用于HG面上的垂直压力总值: 由正弦定律可得： 侧压力系数，由下式给出： 作用在支护结构两侧的水平侧压力为 p塑性围岩重分布应力 塑性圈围岩应力重分布 随洞壁距离增大，径向应 力r增大，洞壁逐渐转化 为双向应力状态，

7、围岩由 塑性状态逐渐转化为弹性 状态 塑性松动圈的出现，使圈 内一定范围内应力因释放 而明显降低，而最大应力 移至塑、弹圈交界处，使 弹性区的应力明显提高 n塑性区半径和支护抗力的关系 n表达了在其围岩岩性特征参数已知时，径向支护抗力Pa 与塑 性区大小R0 之间的关系。该式说明，随着 Pa的增加，塑性区 域相R0应减小。即径向支护抗力Pa的存在限制了塑性区域的发 展，这是支护抗力的一个很重要的支护作用。 Underground Structure Engineering Chapter 2 围岩压力与洞壁变形关系曲线 围岩压力随洞壁位移 增大而减小，说明适 当的变形有利于降低 围岩压力，减小

8、衬砌 厚度 围岩开始出现塑性变 形时，围岩压力最大 第3章 深基坑工程概述 n支护结构上的作用 n支护结构方案及选择 n基坑支护结构设计原则 n概述 Underground Structure Engineering Chapter 3 n基坑工程地下水的作用与处理 水、土压力分算方法 对于透水性比较大的砂性土和粉土，分别计算作用在 围护结构上的土压力（按朗肯土压力理论计算）和水压力 （按静水压力计算），然后叠加作用在围护结构上。 v 水、土压力合算方法 对于透水性比较差的粘性土地基，采用水、土压力合 算的方法计算作用于围护结构上的侧向压力。 对比 n砂土简化计算，将 水压力与土压力分 别计算

9、，并把水看 作是： n主动压力=静止压 力=被动压力= h 第4章 常见基坑支护形式 n水泥土重力式围护墙 n排桩 n大开挖基坑工程 Underground Structure Engineering Chapter 3 n逆作法施工 n地下连续墙 n逆作拱墙 n型钢水泥土搅拌墙 n土钉墙 n土层锚杆 计算简图 据此求出嵌固深度hd 可预设为（0.71.2） 通过作用在支护结构上所有土压 力对底端力矩平衡的原理 可预设为 （0.71.2） 在实际工程设计中，必须对抗滑 移、抗倾覆、抗隆起和抗管涌同 时进行验算，故上式一般取为 4.2.2.2 单层支撑支护结构设计图 n计算方法是“等值梁法”。

10、n等值梁法的关键是如何确 定反弯点的位置。 n对单锚或单撑支护结构， 地面以下土压力为零的位 置，即主动土压力等于被 动土压力的位置，与反弯 点位置较接近 。 a ）荷载图； b ）弯矩图； c ）挠曲线； d ）等值 梁 用等值梁法计算 单锚、单支支护结构： 图3-15 单层支点支护结构 深度计算简图 （3）支点力TC1 可按下 式计算： 等值梁法，对反弯点取矩 ： （1）计算土压力 （2）基坑底面以下支护 结构设定弯矩零点位置 n（4）嵌固 深度Hd 设计值可按 下式确定: 对嵌固端取 矩: 第6章 沉井基础 n6.4沉井的结构设计计算 n6.3沉井的下沉阻力 n6.2沉井的分类、组成及其

11、施工方法 n6.1引言 Underground Structure Engineering Chapter6 n6.5沉井的封底计算 n6.6南京长江四桥北锚碇沉井的下沉记录 n1）.吸泥不排水沉井法 n通过特制的钻吸机组，在水中用高压水冲结合潜 水钻破土、真空吸泥相配合的方法，对土体的切 削破碎以及同时完成排泥工作，从而使沉井下沉 到达设计标高。 n该法适用于穿过的地层为较厚的亚砂土或粉砂层 ，且含水量很大(含水量为30%40%)的土层时 ，或附近水源补给丰富，沉井下面的土层不稳定 ，容易出现流砂或涌土的土层地段。 n2）.排水下沉沉井法 n在沉井基坑四周设置一定数量降水用的集水井，通过水

12、泵将沉井内与集水井将水排到排水沟或排水管道，通过 挖掘机等取土机械将土挖运，同时沉井在自重作用下， 下沉到达设计标高。 n大型沉井的下沉深度较深，一般而言普遍采用的是前期 排水下沉，后期不排水下沉的综合方案。 n常见排水下沉时的开挖方式有“大锅底”开挖和分区开挖 ，前者呈放射状的从内部向外开挖，后者则是分成4-6 个小锅底开挖。在不排水下沉期间，沉井的安全性能有 所保障，则一般采用 “大锅底开挖”。 n3）.泥浆润滑套沉井法 n泥浆润滑套是把配置的泥浆灌注在沉井井壁周围，形成井壁与泥 浆接触。一般采用的泥浆配合比(重量比)为粘土35%45%， 55%65%，另加分散剂碳酸钠0.4%0.6%，其

13、中粘土或粉质 粘土要求塑性指数不小于15，含砂率小于6%。这种泥浆对沉井 壁起润滑作用，它与井壁间摩阻力仅35kPa，大大降低了井壁 摩阻力，因而可以提高沉井下沉的施工效率，加大沉井的下沉深 度。 n4）.空气幕助沉法 n空气幕助沉法也是减少下沉时井壁摩阻力的有效方法。通过在沉 井井壁内预设管路和气龛，向管路内注入压缩空气，沿管路通过 气龛向沉井壁外喷射，气流沿喷气孔射出再沿沉井外壁上升，形 成一层空气帷幕，使井壁周围土松动，进而减少井壁摩阻力，促 使沉井顺利下沉。 6.3.3 下沉系数和稳定系数计 算 n下沉系数 n验算沉井自重是否能克服下沉时土的摩 阻力 ，用下沉系数k表示 ： 表8-1

14、沉井井壁与土体之间的摩阻力f（kPa） 土的种类类粘性土砂性土砂卵 石 砂砾砾石软软土泥浆浆套 f(kPa)2550122518301520101235 下沉稳定验算 在下沉过程中，构成K1的分子和分母不断变化，因此不 仅要确定最终状态下，而且应跟踪整个下沉过程中K1值的变 化规律。如：沉井在软弱土层中接高时有突沉可能，应根据 施工情况进行： 式中 下沉稳定系数，一般取0.80.9。 R1 刃脚踏面及斜面下土的支承力，kN； R2 隔墙和底梁下土的支承力，kN。 6.4.3沉井刃脚验算 n沉井刃脚部分可分别作为悬臂或 水平框架验算其竖向及水平向的 弯曲强度。 39 刃脚斜面上的土反力 联立方程

15、式即可求得V1 和V2。 （2）当沉井已沉到设计标高，刃 脚下的土已被掏空，这时刃脚处 于向内挠曲的不利情况 n计算刃脚外侧的土压力和水压力 。 n由于刃脚下的土已被掏空，故刃 脚下的垂直反力Rv和刃脚斜面水平 反力U等于零 n作用在井壁外侧的摩阻力T n刃脚计算时重力g与前面相同 n计算在刃脚外侧的钢筋（竖直） 数量 2）按封闭的水平框架计算刃脚水 平方向的挠曲强度 第7章 顶管法施工 n7.2工顶管的关键技术 n7.1引言 Underground Structure Engineering Chapter 7 n7.5中继环 n7.3沉井的工程设计 n7.4常用顶管工具 n7.7顶管法施工

16、主要技术措施 n7.6管道及其接口 7.3.2 顶管顶力的计算 n克服顶管管壁与土的摩阻力及前刃脚切土时的阻 力： nN1管顶以上的荷载； nN2全部管道自重； nE顶管两侧的土压力； nR土对钢刃脚正面的单位面积阻力 nk系数，一般采用1.2。 7.3.3 顶管承压壁后靠土体的稳定性验 算 n1）沉井支护工作井 承压壁后靠土体的 稳定验算 45 当A点在后靠土体被动土压力线上或在其左侧时， 则后靠土体是稳定的， 中继环示意图 采用中继接力技术以后，管道的顶进长度不再受 承压壁后靠土体极限反推力大小的限制，只要增 加中继环的数量，就可增加管道顶进的长度。 第8章 盖挖法隧道结构 地下结构工程 盖挖法施工顺序 明挖顺作法盖挖逆作法盖挖顺作法 盖挖法施工顺序 盖挖逆作法盖挖半逆作法 第9章 盾构法隧道结构 盾构法隧道设计 盾构机的类型及选择 盾构的基本构造 概述 Underground Structure Eng