巖土工程學(xué)考試(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 新奧法施工；繪制位移、應(yīng)力曲線并對曲線加以描述；選擇加襯砌時(shí)間及其原因。線1：隧道開挖后隨著內(nèi)壁位移產(chǎn)生的應(yīng)力松弛曲線；線2：內(nèi)壁位移曲線；S：隧道內(nèi)壁位移；r；內(nèi)壁徑向應(yīng)力。如果在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和位移，采用剛度合適的支撐A，可以使用較小的支撐力達(dá)到可以接受的位移，而B表示支撐剛度過度，需要支撐力也大；如果支撐太晚，巖壁已開裂，這時(shí)，圍巖對支護(hù)的壓力就不是變形壓力，而是圍巖坍塌下來的重量，即松散壓力，則不僅需要的支撐力大，而且位移也更大。在A的支撐下，內(nèi)壁位移逐漸穩(wěn)定在一個(gè)可接受的數(shù)值，可見這是一個(gè)“天地人時(shí)“高度統(tǒng)一的過程和技術(shù)。實(shí)際施工中，之所以要分兩次支護(hù)，是

2、因?yàn)槎词议_挖后，盡可能及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)和封閉，保證周邊不產(chǎn)生松動(dòng)和坍塌；塑性區(qū)內(nèi)巖體保持一定的強(qiáng)度，讓圍巖在有控制的條件下變形。隧道開挖變形的“時(shí)空效應(yīng)”是指隧道開挖時(shí)，洞周圍巖的變形并不是在瞬間就完成，在支護(hù)以后，圍巖與支護(hù)間的變形壓力及其變形是隨時(shí)間的推移而不斷發(fā)展并逐步趨于穩(wěn)定?？臻g效應(yīng)(端面效應(yīng))指的是隧洞掘進(jìn)過程中,由于受到開挖面的約束,使開挖面附近的圍巖不能立即釋放其全部瞬時(shí)彈性位移。這是開挖面推進(jìn)過程中,由于空間變化所引起的一種圍巖變形特性。空間效應(yīng)集中發(fā)生在急劇變形段,空間效應(yīng)段主要靠圍巖自身以及初次支護(hù)克服圍巖發(fā)生破壞變形。時(shí)間效應(yīng)則主要表現(xiàn)為變形空間效應(yīng)結(jié)束后,圍巖變形隨時(shí)

3、間而改變的性質(zhì),這是圍巖具有流變性的體現(xiàn)。穩(wěn)定變形階段則為兩者過渡段。根據(jù)圍巖變形速率,巖石隧道圍巖變形一般可劃分為3個(gè)階段,即急劇變形階段、穩(wěn)定變形階段和流變階段。圍巖變形3階段是時(shí)空效應(yīng)的具體體現(xiàn)。空間效應(yīng)集中發(fā)生在S1段,空間效應(yīng)段主要靠圍巖自身以及初次支護(hù)克服圍巖發(fā)生破壞變形。時(shí)間效應(yīng)則主要體現(xiàn)在S3段。之所以選擇在變形穩(wěn)定后施加二次襯砌也正是為了克服圍巖的流變性。其中,AC段圍巖變形呈現(xiàn)增長和急劇增長的特點(diǎn),是急劇變形階段(S1); CD段是穩(wěn)定變形階段(S2);D點(diǎn)之后圍巖變形一般趨于穩(wěn)定,是流變階段(S3)。(1)A點(diǎn)位于水平軸0點(diǎn)左側(cè),即隧道開挖還沒到達(dá)量測斷面時(shí),量測斷面的圍

4、巖就已經(jīng)開始變形。B表示隧道開挖到達(dá)測量面時(shí),該處的累計(jì)變形量。對于中等堅(jiān)硬完整以上的巖石隧道,此時(shí)累計(jì)變形量通?？梢钥蛇_(dá)到總變形量的30%左右。(2)C點(diǎn)時(shí)圍巖變形速率開始明顯減小,圍巖的自穩(wěn)能力明顯發(fā)揮作用。對于軟弱圍巖,則有賴于初次支護(hù)的作用。(3)D點(diǎn)之后的變形以流變?yōu)橹?時(shí)間效應(yīng)),變形速率與B點(diǎn)附近相比已降低12個(gè)數(shù)量級,通常選擇在D點(diǎn)以后施做二次襯砌。此時(shí)變形量一般可達(dá)到總變形量的80% 95%。(4)圖中虛線表示圍巖變形過大,隧道發(fā)生破壞。其中C點(diǎn)處表示初次支護(hù)太弱而發(fā)生破壞,D點(diǎn)處則表示二次襯砌不及時(shí),圍巖流變沒有得到有效控制而發(fā)生破壞。2.靜力觸探試驗(yàn)有什么用途？靜力觸探是

5、指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過量測系統(tǒng)測土的貫入阻力，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。靜力觸探加壓方式有機(jī)械式、液壓式和人力式三種。靜力觸探的貫入機(jī)理與建筑物地基強(qiáng)度和變形機(jī)理存在一定差異性，故不經(jīng)常使用。靜力觸探原理：用準(zhǔn)靜力將一個(gè)內(nèi)部有傳感器的探頭以勻速壓入土中，由于地層中各層土的軟硬不同，探頭受的阻力自然也不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過電信號輸入到記錄儀表記錄下來，并繪出隨深度的變化曲線。根據(jù)貫入阻力與土的工程地質(zhì)性質(zhì)之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系，通過觸探曲線分析，即可達(dá)到對復(fù)雜的土層進(jìn)行地層劃分、獲取地基容許承載力和彈性

6、模量、變形模量等指標(biāo)，選擇樁尖持力層和預(yù)估單樁承載力等巖土工程勘察的目的。應(yīng)用：（1）劃分土層及土層剖面 （2）確定地基土特征值 （3）確定土的壓縮模量和變形模量 （4）評價(jià)砂土和粉土的震動(dòng)液化 （5）檢驗(yàn)壓實(shí)填土質(zhì)量及強(qiáng)夯效果 （6）黃土濕陷性評價(jià)（7）判定土質(zhì)滑坡滑動(dòng)面、土洞及凍融土強(qiáng)度。近年來靜力觸探技術(shù)又?jǐn)U展了新的應(yīng)用 , 如利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)估算土的強(qiáng)度參數(shù)、砂土的密實(shí)度、粘性土稠度狀態(tài), 判定飽和砂土和粉土的地震液化勢, 根據(jù)孔壓消散曲線估算土的滲透系數(shù) 、 評定土的應(yīng)力歷史 。在樁基勘察中,還可根據(jù)樁型( 如摩擦端承樁、端承樁等)估算單樁承載力和沉樁阻力。3.為什么在潮濕的泥巴路上易摔

7、倒（有效應(yīng)力）？能采取什么措施由于飽和黏土中行車走路由于超靜孔隙水壓力使土的抗剪強(qiáng)度急劇降低。砂土的滲透系數(shù)很高，灑砂以后，在荷載作用下 產(chǎn)生的超靜孔壓會迅速消散，有效應(yīng)力提高，發(fā)揮砂土的抗剪強(qiáng)度，提供足夠的摩擦力。4. 試畫圖說明利用卡薩格蘭德方法確定先期固結(jié)壓力的步驟？先期固結(jié)壓力是指天然土層在歷史上所經(jīng)受的包括自重壓力和其他荷載作用形成的最大豎向有效固結(jié)壓力,用pc表示,它是反映土層原始應(yīng)力狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)。通常pc與現(xiàn)有上覆土層壓力p0之比稱為超固結(jié)比OCR,被用來描述土體的壓密狀態(tài)。傳統(tǒng)的測定先期固結(jié)壓力方法有很多,如Casagrande法、Schmertmann法、Burmist

8、er法等,然而這些方法測定得出的先期固結(jié)壓力或超固結(jié)比的值,只是針對非結(jié)構(gòu)性土而言的1,對于原狀結(jié)構(gòu)性土用這些方法所得出的結(jié)果,不能簡單直接稱之為此原狀結(jié)構(gòu)性土的先期固結(jié)壓力或超固結(jié)比,而應(yīng)稱之為結(jié)構(gòu)屈服壓力Rk和結(jié)構(gòu)應(yīng)力比1,2。結(jié)構(gòu)屈服壓力Rk是先期固結(jié)壓力pc與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度q之和,而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是由于土沉積過程中的物理化學(xué)因素使顆粒相互接觸處產(chǎn)生的固化聯(lián)結(jié)鍵而形成的。根據(jù)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)，按照前期固結(jié)壓力與現(xiàn)有壓力相對比的狀況，可將土（主要為粘性土和粉土）分為正常固結(jié)土、超固結(jié)土（超壓密土）和欠固結(jié)土三類。正常固結(jié)土層在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有現(xiàn)有覆蓋土重。在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時(shí)，

9、通常把土層歷史上所經(jīng)受過的先期固結(jié)壓力pc與現(xiàn)有覆蓋土重p1進(jìn)行對比，兩者的比值定義為超固結(jié)比（OCR）。正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土的超固結(jié)比分別為OCR=1、OCR>1和OCR<1。當(dāng)考慮土的應(yīng)力歷史進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)，確定先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)等。確定先期固結(jié)壓力最常用的方法是卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法，步驟如下：1從e-logp曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A，過A點(diǎn)作水平線A1和切線A2；2作1A2的平分線A3，與e-logp曲線中直線段的延長線相交于B點(diǎn)；3B點(diǎn)所對應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力。根據(jù)土的先期固結(jié)壓力（Pc）與現(xiàn)有土層自重壓力（Po）之比，兩者的

10、比值定義為超固結(jié)比（OCR），按比值大小，將土固結(jié)狀態(tài)分為三類： Pc/Po=1，正常固結(jié)狀態(tài)； Pc/Po>1，超固結(jié)狀態(tài)； Pc/Po<1，欠固結(jié)狀態(tài)。根據(jù)上面定義可以看出，在相同壓力下三種不同固結(jié)狀態(tài)變形是不同的，超固結(jié)狀態(tài)變形最小，欠固結(jié)狀態(tài)變形最大。 5.巖和土有什么區(qū)別在土木工程領(lǐng)域中，土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)和強(qiáng)膠結(jié)的顆粒堆積物。土是由固體顆粒和孔隙組成的分散體系，土顆粒之間沒有或只有很弱的聯(lián)結(jié)，因此土的強(qiáng)度低，易變形。土的主要特征是分散性、復(fù)雜性和易變性。巖石：由礦物和巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而成的自然體。巖石的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于分散土。巖石雖然也具有裂隙性，但又具

11、有連續(xù)介質(zhì)的特征。從工程上來講，巖石和土的工程性質(zhì)的差別主要是：一、巖石礦物顆粒間具牢固的連接（結(jié)晶連接、膠結(jié)連接），既是巖石重要的結(jié)構(gòu)特征，也是區(qū)別于土且賦予巖石優(yōu)良工程地質(zhì)性質(zhì)的主要原因，土則缺乏顆粒間的連接或連接很弱，土和巖石的區(qū)別僅在于顆粒膠結(jié)的強(qiáng)弱。所以，有時(shí)也會遇到難區(qū)分的情況。；二、巖石具有強(qiáng)度高、不易變形及整體性、抗水性好的特點(diǎn)，但作為地基或建筑物環(huán)境時(shí)也有缺陷，即巖石存在軟弱面。使巖石切割破碎，完整性遭到破壞，導(dǎo)致其物理力學(xué)性質(zhì)變差和不均勻，故巖石（體）結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)復(fù)雜于土體。換言之，巖石具有很強(qiáng)的各向異性、非均質(zhì)性、非連續(xù)性和復(fù)雜性，相對于巖石而言，土則可視為連續(xù)、均勻、各向同性

12、的材料和介質(zhì)；三、巖石中有較高的地應(yīng)力（自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力），而土體中主要是自重應(yīng)力。在某些程度上，不能將巖石和土截然分開，它們在某些情況下具有很多的相似性。如巖石的分類可以將土作為特殊的一類，同樣，土的分類中也可以納入部分巖石的類型。而實(shí)際工程應(yīng)用的要求才是最關(guān)鍵的。此外，巖石力學(xué)的發(fā)展相比于土力學(xué)要晚，巖石力學(xué)中大部分的理論基礎(chǔ)和方法都來源于土力學(xué)。只不過隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，兩者現(xiàn)在的發(fā)展才相對各具特色，差異較大。6. 說明堆載預(yù)壓法包括哪些結(jié)構(gòu)，并簡要回答這些結(jié)構(gòu)的作用？堆載真空預(yù)壓法是在堆載預(yù)壓的同時(shí)，借助大氣的壓力，使兩者聯(lián)合發(fā)揮作用，加快土體固結(jié)收縮。堆載真空預(yù)壓法是用薄膜對需要加

13、固的軟基進(jìn)行密封與大氣隔離，借助射流泵抽真空，通過鋪加在加固體表面的砂墊層中的管道及豎向排水體袋裝砂井將加固區(qū)內(nèi)的空氣和水抽走，形成真空，在地表砂墊層產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓通過真空管路及豎向排水體逐漸向深度方向延升，并向四周土體擴(kuò)散，使加固上體內(nèi)部與排水通道、砂墊層中產(chǎn)生壓差，在此壓的作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，使孔隙水壓力降低，最終使上體固結(jié)壓密。真空預(yù)壓加固過程實(shí)際上是地下水氣不斷被抽走的同時(shí)，真空度不斷向加固土體內(nèi)傳遞、擴(kuò)散并在加固土體內(nèi)形成一定真空負(fù)壓和負(fù)壓梯度的過程。堆載真空預(yù)壓法是真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓兩種固結(jié)方法的疊加，在堆載預(yù)壓的同時(shí)再加一真空荷載同時(shí)作用，促使土體充分固結(jié)

14、壓縮。預(yù)壓法是巖土工程治理中處理軟弱黏性土地基的一種行之有效方法，是在（構(gòu)）建筑物等工程項(xiàng)目未建造前，預(yù)先對軟土地基施加荷載，使地基達(dá)到預(yù)期固結(jié)，然后進(jìn)行工程建造，使其在正式運(yùn)營中其沉降和強(qiáng)度都能得到滿足。常用的預(yù)壓法：堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法和真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法。真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法的組成：水平砂墊層、排水豎井、排水溝、盲溝、集水井、塑料排水板施、真空濾管、無紡布、水平排水通道、監(jiān)測裝置、施工機(jī)械。作用：消除地基的部分沉降變形，縮短地基的固結(jié)周期，提高地基的強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定性，從而達(dá)到加固軟土地基的目的。真空聯(lián)合堆載系統(tǒng)的組成真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法由排水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)組成。2.1 排水系

15、統(tǒng) 排水系統(tǒng)由砂墊層（橫向排水體）和豎向排水體（砂井）組成。砂墊層一般采用中粗砂，含泥量應(yīng)小于5%，厚度40-70cm，表面宜鋪設(shè)平整。如果不采用真空預(yù)壓，砂墊層的邊緣必須出露以排出軟土釋放的水；對于真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法，必須將砂墊層密封以保證不漏氣。2.2 真空系統(tǒng) 真空系統(tǒng)主要由密封膜、濾水管和真空泵組成。密封膜用于密閉砂墊層和淺層軟土，防止漏氣；濾水管成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)鋪設(shè)在砂墊層中，使抽真空形成的負(fù)壓在砂墊層和砂井中快速擴(kuò)散，井將固結(jié)釋放的水輸送出去：濾水管與真空泵相連，真空泵連續(xù)抽水、抽氣，保證負(fù)壓的形成。真空系統(tǒng)可以在砂墊層中形成60kPa80kPa的負(fù)壓。7.膨脹土路堤，路塹邊坡的處治方法

16、分別有哪些，哪種方法較好？（1）膨脹土路堤處治方法：棄土換填、化學(xué)改良處治、物理處治。 物理處治方法較好。理由：棄土換填：棄借方大量占地，引起嚴(yán)重的水土流失，破壞生態(tài)環(huán)境?；瘜W(xué)改良：施工困難，極大增加工程造價(jià)，污染環(huán)境膨脹土路堤物理處治是一種有效節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，其處治方案也多種多樣（膨脹土填芯非膨脹土包邊、土工格柵包邊、碎石土膨脹土互層等）,大大拓寬了膨脹土的應(yīng)用范圍，較好防止了膨脹土地區(qū)筑路引起的水土流失及環(huán)境破壞。與化學(xué)改良技術(shù)比較 ：沒有環(huán)境污染，工期縮短60%，造價(jià)降低70%。 與棄土換填技術(shù)比較：膨脹土利用率提高50%，減少土方運(yùn)輸油耗和廢氣排放，減少棄借土占地和水土流失。（2）膨脹

17、土路塹邊坡處治方法：柔性支護(hù)：土工格柵防護(hù)，土工格室防護(hù)，土工袋；剛性支護(hù)：抹面，骨架，砌筑片石、預(yù)制混凝土塊等，水泥土，擋土墻和加筋擋土墻，錨桿，抗滑樁，鋼筋土釘，框架梁，樹根樁和水泥灰土樁；剛性處治技術(shù)抗變形能力弱，干濕循環(huán)下膨脹土土體的脹縮變形不能及時(shí)釋放，容易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞。剛性處治如不能有效地排除坡體內(nèi)的裂隙水和地表滲水，則由于含水率的變化引起膨脹土過大的無約束脹縮變形亦可能導(dǎo)致邊坡滑塌。生態(tài)工程法：優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保防護(hù)；保持土體的溫度和濕度相對穩(wěn)定，減少膨脹土干縮濕脹。缺點(diǎn)：主要適用于弱膨脹土、矮邊坡防護(hù)，不能有效防止雨水的入滲；易出現(xiàn)植被選擇的雷同。土性改良法：土性改良是利用石灰、水泥或其他化學(xué)液體與膨脹土進(jìn)行物理化學(xué)作用，從而降低膨脹土膨脹性、提高強(qiáng)度和水穩(wěn)性。但改良后，植被難以生長，在植被綠化地不大適用。放緩邊坡處治。樹根樁加坡腳擋土墻加固及DAH改良表層土性的支護(hù)方案：適用于膨脹土巖層傾向與邊坡方向相反，邊坡整體穩(wěn)定但局部存在軟弱結(jié)果面或局部較破碎