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1、第二章 地下工程地震灾害与防护1、 地震：因地下某处岩层突然破裂，或因局部岩层坍塌、火山喷发等引起的振动以波的形 式传到地表引起地面的颠覆和摇动，这种地面运动称为地震。 、地球内部发生地震的地方称震源。震源在地球表面的投影称为震中。地面上任何一个地方到震中的距离称为震中距。震源至地面的垂直距离（即震源到震中的距离） ，称为震源深度。分类：浅源地震（60km 以内） 中源地震（60300km） 深源地震（超过 300km）地震震级是表征地震大小或强弱的指标，是地震释放能量多少的尺度，它是地震的基本参数之一。地震烈度：是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。地震波：地震引起的震
2、动以波的形式从震源向各个方向传播。两种体波：纵波（p 波）与横波（s 波）两种面波：R 波和 Q 波 地震记录：加速度面波的传播速度比体波小，振幅比体波大。面波的能量大于体波，对结构物和地表造成的破坏以面波为主。地震基本烈度：指 50 年期限内，一般建筑场地条件下可能遭遇的超越概率为 10%的地震烈度。抗震设防：小震烈度 中震烈度 大震烈度抗震设防烈度：按国家批准权限审定的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况下，取 50 年期限内超越概率 10%的地震烈度。抗震设防标准：衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及建筑抗震设防类别确定。抗震设防标准： 在遭遇低于本地区设
3、防烈度（基本烈度）的多遇地震影响时，建筑物一般不受损失或不需修理仍可继续使用；在遭遇低于本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物（包括结构和非结构部分）可能有一定损坏，但不致危及人民生命和生产设备安全，经一般修理或不修理仍可继续使用。在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。地下工程抗震设计：首先要计算结构的地震作用，然后计算结构的地震作用效应，即地震作用下结构所产生的内力和变形。再将地震效应与其它荷载效应进行组合，验算结构、构件强度与变形，以满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计要求地下结构的震害主要分两类：一类是由振动破坏造成的，地震作用使结
4、构物产生惯性力，附加于静载荷之上，最终导致总应力超过材料强度而达到破坏状态。大多数结构的震害属于这一类。减轻这类震害的措施是加强结构的抗震能力，在改善结构几何形状、强度、刚度、延性和整体性上想办法。一类震害是由地基失效引起的。也就是说结构本身具有足够的抗震能力，振动作用下本来不致破坏，但是由于地基沉陷、失稳等原因导致结构开裂、倾斜（倾倒） 、下沉，或者使结构不能正常使用。为了减轻这类震害，有效的措施是通过各种方法加固地基（或避免采用容易失效的地基） ，而不是盲目采用措施加强上部结构。第三章 场地、地基和基础场地是指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其范围相当于厂区、居民小区和自然村区域，大
5、致为 0.51km2 左右。其范围相当于厂区、居民小区和自然村区域，大致为0.51km2 左右场地土：场地范围内深度在 20m 左右的地基土场地覆盖层厚度：由地面至剪切波速度大于 500m/s 的土层或坚硬土顶面厚度。场地类别划分：场地土等效剪切波速度+场地覆盖层厚度地震引起的场地震害类型：有 5 类主要震害类型，即：（ 1）砂土液化，其地震破坏类型有喷水冒砂、地面沉陷、浅层滑移与侧向扩张；（2）软土震陷；（ 3）基岩崩塌；（4）土体边坡的不稳定（失效） ；（5 ）地震断层。其它还有：海啸、湖涌、陷落、地面和矿坑涌水等。液化机理:在地下水位以下饱和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，由于
6、不能及时排水而使孔隙水压力飚升，当孔隙水压力达到土粒间的有效压力时，土粒处于没有粒间压力传递的失重状态。粒间联系破坏，成为可以流动的液体，这种现象称为土的液化。液化判别可分初步判别和标准贯入试验判别两步进行液化指数反映了液化造成地面破坏的程度，液化指数越大，则地面破坏越严重，房屋的震害就越大。当地震波的某个谐波分量的周期恰为该波穿过表土层所需时间的四倍时覆盖层地面振动最显著，将该谐波分量周期称为场地的卓越周期或自振周期。地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用泛指把建筑上部的荷载传给地基等效剪切波速是根据地震波通过计算深度范围内多层土层的时间等于该波通
7、过计算深度范围内单一土层所需时间的条件求得。第四章 隔震与耗能减震结构控制：工程结构的特定部位装设某种装置、或某种机构或某种结构或施加外力，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，确保结构本身及结构中各种附属物的安全的一种技术，它是结构工程与控制工程相结合的产物。结构隔震原理：通过设置隔振装置系统形成隔振层，延长结构的周期，适当增加结构的阻尼，使结构的加速度反应大大减小，同时使结构的位移集中于隔振层，上部像刚体一样，自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，建筑物不产生破坏或倒塌。隔震系统应满足三个基本功能： 一定的柔度( 柔性支承)：用来延长结构周期，降低地震作用； 耗能能力(阻尼、耗能装
8、置)：降低支承面处的相对变形，限制位移在设计允许范围内； 一定的刚度、屈服力：在正常使用荷载下，结构不发生屈服和有害振动。隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分构成。耗能结构：结构耗能减震技术是在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、节点、联接缝或连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置耗能（阻尼）装置（或元件） ，通过耗能（阻尼）装置产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑（或粘弹）性滞回变形耗能来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。 耗能减震装置类型：耗能机制分类：摩擦耗能器、钢弹塑性耗能器、铅挤压阻尼
9、器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器等； 耗能的依赖性分类：速度相关型、位移相关型等耗能减震结构设计要点：1、耗能部件的设置 2、耗能装置附加于结构的有效阻尼比和有效刚度 3、耗能减震结构体系的抗震分析第五章 地下建筑火灾害与防护耐火极限：按研究实验所规定的火灾升温曲线，对建筑构件进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支撑能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间称为耐火极限，用小时（h）表示。耐火极限取决于：构建的力学性能、完整性和绝热性。三个条件只要失去其中任一条件就可判定达到耐火极限。力学性能：在火焰高温作用下，构件的材质性能发生变化，截面变形缩小，承载能力和刚度降低，构件破坏而失去支撑
10、能力。完整性：构件收火作用发生爆裂或局部塌落或者形成空洞和穿透裂缝，使背面受火。绝热性：失去隔火作用，使构件背面升温。取决于材料的导热系数和构件厚度。防火分区:指由达到耐火性能等级标准的隔火构件限定的建筑内部的空间区域。它必须具有在一定时间内控制火灾向其他区域扩散的功能防火墙是用以阻止火灾蔓延，在建筑物中应用最多，在水平防火分区时为分隔首选。防火墙分类：按建筑平面上分为横向防火墙和纵向防火墙；按在建筑中位置分为内墙防火墙（划分防火分区内部隔墙）与外墙防火墙（两幢建筑间防火墙距离不够时，设置窗外墙） 。对防火墙要求：首先是耐火性，应由不燃材料构成，耐火极限 4h 以上；其次是结构上要求防火墙应直
11、接建在建筑的基础上或耐火可靠的梁上，其高度应超出非燃烧屋面 40cm以上（燃烧屋面 50cm 以上） ，且不允许可燃构件穿过，墙体不开门窗，建筑物设有天窗时，保证防火墙中心距无窗端面水平距离不小于 4m，防火墙两侧门、窗口间距离不小于 2m，设在建筑物转角处的防火墙间门窗距离不小于 4m。防火门一般都为活动式，用以防止火灾蔓延，确保人员安全疏散，常设在防火分区的重要防火部位，防火门具有一定的耐火、防烟和隔火功能。防火门可分为三级：甲级的耐火极限不小干 1.2h（防火分区及水平分区分隔） ；乙级的耐火极限不小于 0.9h（用以疏散楼梯间） ；丙级耐火极限不小于 0. 6h（用以管道、检修间等）
12、。防火门材料有：钢质、外刷防火涂料的木质材料，复合材料等。防火门应具有较高的耐火性，良好的启闭性和密闭性。火灾发生原因 具备三个条件：可燃物、助燃物、火源火风压 ：隧道发生火灾时，通风网路中出现的附加风压地下铁道火灾的预防原则：预防为主，防消结合地铁防灾一般为就地、距离、远程三级控制第六章 地下工程地质灾害超前预报与防护在地质作用下、地质自然环境恶化，造成人类生命财产损毁或人类赖以生存与发展的资源、环境发生严重破坏，这些现象或过程称为地质灾害常见的地质灾害：崩塌、滑坡、泥石流、火山、地面塌陷、地面沉降地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳
13、表面标高降低的一种局部的下降运动地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种地质现象。滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象崩塌指较陡斜坡上的土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象。泥石流指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨暴雪获其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。 、火山指岩浆活动穿过地壳，到达地面或伴随有水汽和灰渣喷出地表，形成特殊结构和锥形的山体。地下工程施工地质灾害预报方法:(1)地质法(2)超前（平行）导坑（隧
14、道）法(3)超前水平钻孔法(4)超前钻孔声波测井及跨孔声波透视法(5)声波 CT 层析成像法(6)波反射法(地震、声波、超声波、电磁波)(7)波反射层析成像法地质法:根据隧道施工期掌子面地质条件，如岩体结构面产状及其发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等的变化特征，结合地表地质调查结果，采用相关分析（包括结构面统计分析、构造相关分析等）进行超前预报超前（平行）导坑（隧道）法 ：根据超前施工的平行隧道或导坑所遇地质情况推测隧道将遇到怎样的地质情况则是隧道施工期地质预报的一种重要方法超前水平钻孔法 ：通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石（体）的强度指标、可
15、钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。地质灾害预报:1、围岩的变形、失稳破坏预报 2、隧道涌水、3、隧道洞内泥砂石流（涌泥涌沙）4、岩爆 5、有害气体突出、燃烧、爆炸 6、高地温 7、地表生态环境灾害(地表塌陷、地表水源枯竭等) 8、矿井火灾由爆炮、瓦斯煤尘爆炸、机电设备不良、机械磨擦、电流短路、焊接火花等原因造成的矿井火灾被称为矿井外因火灾。矿井内因（自燃）火灾是指煤炭自身的吸氧、氧化、发热、热量逐渐积聚达到着火温度而形成火灾。第七章 地下工程水害与防护透水：是指当井巷与含水层或个别的含水裂隙、喀斯特溶洞、岩石冒落带、构造破坏带、地下含水带、被淹巷道或地面
16、水体相沟通时，突然发生的出水事故。井下透水征兆：1、 巷道壁“挂汗” ，即由于积水透过微孔裂隙而凝聚于岩石表面。顶板“挂汗”多呈尖型水珠，有“承压欲滴”之势，这可以区别自然预兆中的“挂汗” ；后者常是平型水珠，为蒸汽凝结于顶板所形成。2、 顶板淋水加大，犹如落雨状。3、有时透水前底板突然涌水4、 工作面温度下降，空气变冷，发生雾气。5、岩层里有“吱吱”的水叫声 。这是因为被淹井巷的积水具有较大的压力，能够把水从岩层的裂缝中挤出来，水与裂缝两壁摩擦而发出“吱吱”的水叫声表示有涌水的危险。6、出现压力水流这是离水源很近的征兆。若出现水洁净说明距水源还稍远，若水浑浊；表明已迫近水源。7、 工作面有害气体增加。一般从积水区散发出来的气体是沼气、二氧化碳和硫化氢。8、 采场和巷帮“挂红” ，水的酸度大，味发涩，有臭鸡蛋味。水害预防 :超前探水 “有疑必探，先探后掘”是防止井下水灾的正确原则 水害预防堵水 1、设置防水闸门 2、建筑防水墙 3、留防水矿柱 4、注浆
