地下空間結(jié)構(gòu)

1、地下工程結(jié)構(gòu)第一章緒論1簡(jiǎn)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(hù)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(diǎn)：建筑結(jié)構(gòu)替代了原來(lái)的地層（承載作用）地層荷載隨施工過(guò)程是發(fā)生變化的地質(zhì)條件影響地層荷載地下水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響大設(shè)計(jì)考

2、慮施工、使用的整個(gè)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(jì)算理論設(shè)計(jì)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?yàn)榈叵陆ㄖY(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(dòng)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(dòng)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(dòng)土壓力力Ea被動(dòng)土壓力Ep,則Ep>E0>Ea3

3、.簡(jiǎn)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(qiáng)度、地下水的作用、洞室的尺寸與形狀、支護(hù)的類型和剛度、施工方法、洞室的埋置深度和支護(hù)時(shí)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(jiǎn)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(dòng)荷載作用外（如圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重等），還承受一種被動(dòng)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(duì)結(jié)構(gòu)的反作用力，對(duì)這個(gè)反作用力習(xí)慣上稱彈性抗力。彈性抗力大小

4、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(rèn)為彈性地基某點(diǎn)上施加的外力只會(huì)引起該點(diǎn)的沉陷。另一種是共同變形理論，即認(rèn)為彈性地基上的一點(diǎn)外力，不僅引起該點(diǎn)發(fā)生沉陷，而且還會(huì)引起附近一定范圍的地基沉陷。6 .簡(jiǎn)述溫克爾假定：假設(shè)認(rèn)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(jìn)行設(shè)計(jì)p208 .一般人防工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算，可采用等效靜荷載法，按單自由度的彈性或塑性體系計(jì)算。結(jié)構(gòu)周邊的等效靜荷載可按下列式子計(jì)算q1=Kd1Pclq2=Kd2Pe2q3=Kd3Pc3q1q2q3-一頂蓋豎向，外墻水平、

5、底板板豎向等效靜荷載（Mpa）KdlKd2Kd3頂蓋、外墻、底板動(dòng)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(dòng)載的結(jié)構(gòu)不同于工業(yè)民用建筑結(jié)構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)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(shí)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(jì)算地下結(jié)構(gòu)的失效概率比較困難，因此實(shí)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

6、分析方法有哪幾種？半經(jīng)驗(yàn)半概率法近似概率設(shè)計(jì)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(diǎn)以標(biāo)準(zhǔn)差為度量單位的距離（Tz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(jì)算方法1 .我國(guó)采用的計(jì)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(yàn)類比法，收斂限制模型（或稱特征線法，計(jì)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(rèn)為地層對(duì)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，與其相應(yīng)的計(jì)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

7、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(gè)受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來(lái)計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形；不僅計(jì)算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形，而且計(jì)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(duì)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(guò)程可以充分模擬地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層在每一個(gè)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(shí)際。第六章淺埋式結(jié)構(gòu)1 .試列舉幾種工程中常見(jiàn)的淺埋式結(jié)構(gòu)形式并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)？直墻拱形結(jié)構(gòu)（在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

8、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(jì)，易于施工的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)有哪些？附建式結(jié)構(gòu)是指

9、根據(jù)一定的防護(hù)要求修建的附屬于較堅(jiān)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(shí)作為地下停車場(chǎng)，商城，設(shè)備間等，也可戰(zhàn)時(shí)作為人防工事。特點(diǎn)：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(shí)迅速轉(zhuǎn)入地下增強(qiáng)上層建筑的抗震能力上部建筑對(duì)戰(zhàn)時(shí)核爆炸沖擊波，光輻射，早期和輻射以及炸彈有一定防護(hù)作用，防空地下室的造價(jià)比單建式防空地下室低結(jié)合基本建設(shè)同時(shí)施工，便于施工管理，同時(shí)也便于使用過(guò)程中的維護(hù)。2 .防空地下室分為甲類和乙類。甲類防空地下室設(shè)計(jì)必須滿足其預(yù)定的戰(zhàn)時(shí)對(duì)核武器、常規(guī)武器和生化武器的各項(xiàng)防護(hù)

10、要求。乙類防空地下室設(shè)計(jì)必須滿足其預(yù)定的戰(zhàn)時(shí)對(duì)常規(guī)武器和生化武器的各項(xiàng)防護(hù)要求。3 .在室內(nèi)外出入口通道中，一側(cè)位于防護(hù)門（或防護(hù)密閉門）以外的通道內(nèi)、另一側(cè)在防護(hù)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(jì)：平時(shí)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(shí)，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(jì)算。眾所周知，大偏心受力構(gòu)件不考慮軸力的影響是偏于安全的，為計(jì)算方便，通常也可按四邊嵌固的受彎板計(jì)算。4 .在室內(nèi)外出入口通道中，與臨空墻相對(duì)應(yīng)的，一側(cè)位于通道內(nèi)、另一側(cè)與

11、巖土體接觸的墻體稱為通道墻。通道墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：無(wú)頂蓋段的敞開(kāi)段通道墻，按一般擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；有頂板的通道墻，一般簡(jiǎn)化為封閉框架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。內(nèi)力計(jì)算應(yīng)按常規(guī)武器和核武器分別作用下的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行，綜合選取兩種情況的內(nèi)力結(jié)果進(jìn)行截面設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)，不架設(shè)臨時(shí)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(kāi)挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)本體的施工方法。2 .逆作法優(yōu)點(diǎn)：由于上部結(jié)構(gòu)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(shí)，大約可節(jié)省工時(shí)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

12、小了對(duì)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(hù)墻兩墻合一，既省去了單獨(dú)設(shè)立的圍護(hù)墻，又可在工程用地范圍內(nèi)最大限度擴(kuò)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(tái)，樓蓋結(jié)構(gòu)即為支撐體系，省去架設(shè)工作平臺(tái)和大量支撐費(fèi)用，而且還可以解決特殊平面形狀或局部樓蓋缺失所帶來(lái)的支撐布置上的困難，并使受力更加合理；由于開(kāi)挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)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(kāi)挖時(shí)卸載對(duì)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(jī)械，借助于泥漿的護(hù)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

13、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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)施工時(shí)又t環(huán)境影響小.沒(méi)有噪音，無(wú)振動(dòng)，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(hù)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(shí)行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工進(jìn)度適用于多種地質(zhì)條件缺點(diǎn)棄土和廢泥漿處理。除增加工程費(fèi)用外，若處理不當(dāng)，還會(huì)造成新的環(huán)境污染地質(zhì)條件和施工的適應(yīng)性問(wèn)題槽壁坍塌問(wèn)題現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的墻面通常較粗糙，如果對(duì)墻面要求較高，雖可使用噴漿或噴砂等方法進(jìn)行表面處理或另作襯壁來(lái)改善，但增加工作量地下連續(xù)墻如用作施工期間的臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)，不如采用鋼

14、板樁尚可拔出重復(fù)使用來(lái)得經(jīng)濟(jì)。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(duì)基坑工程周圍地面沉降和位移值有嚴(yán)格限制的地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，對(duì)抗?jié)B有嚴(yán)格要求時(shí)采用逆作法施工，內(nèi)襯與護(hù)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(kāi)挖成槽的槽壁長(zhǎng)度。7 .導(dǎo)墻是指地下連續(xù)墻開(kāi)槽施工前，沿連續(xù)墻軸線方向全長(zhǎng)周邊設(shè)置的導(dǎo)向槽，起定位、導(dǎo)向、容蓄泥漿及安裝與承載挖槽機(jī)等作用。8 .地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式：?jiǎn)我粔?、重合墻、?fù)合墻、分離墻第八章基坑圍護(hù)及支撐結(jié)構(gòu)1、基坑維護(hù)是為了滿足地下結(jié)構(gòu)的施工要求及保護(hù)基坑周邊環(huán)境的安

15、全，對(duì)基坑側(cè)壁采取的支擋、加固與保護(hù)措施。9 、按照維護(hù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)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(diǎn)：軀體結(jié)構(gòu)剛性大，斷面大，承載力高，抗?jié)B能力強(qiáng)，耐久性好，內(nèi)部空間可有效利用施工場(chǎng)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）施工深度大施工時(shí)周圍土體變形較小，因此對(duì)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(duì)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(gè)上無(wú)蓋下無(wú)底的井簡(jiǎn)狀結(jié)構(gòu)物，利用結(jié)構(gòu)自重作用而下沉入土，即

16、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(dú)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(yùn)沉井。4 .沉井的構(gòu)造及各部位的作用：井壁：承受在下沉過(guò)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(shí)有足夠的重量，使沉井能在自重作用下順利下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高刃腳：主要功用是減少下沉阻力內(nèi)隔墻：增加沉井在下沉過(guò)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

17、。第十章盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)1 .盾構(gòu)法：在盾構(gòu)保護(hù)下修筑軟土隧道的一類施工方法。這類方法的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)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(hù)下進(jìn)行，并需隨時(shí)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(qiáng)的一類施工方法。2 .盾構(gòu)法施工的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍：優(yōu)點(diǎn)具有良好的隱蔽性，噪聲、震動(dòng)等引起的公害小，施工費(fèi)用不受埋置深度而影響機(jī)械化及自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低隧道穿越河底、海底及地面建筑群時(shí)下部時(shí)，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(yùn)營(yíng)，可減少一次性投資。缺點(diǎn)0不能完全防止盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)的地表

18、變形當(dāng)工程對(duì)象規(guī)模較小時(shí)（小于400m）,工程造價(jià)相對(duì)較高盾構(gòu)一次掘進(jìn)的長(zhǎng)度有限當(dāng)隧道覆土小于0.5Ds（Ds為盾構(gòu)外徑）時(shí)，盾構(gòu)開(kāi)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(jìn)，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(jìn)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?；炷凉芷邢湫凸芷推桨逍喂芷瑑煞N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(wèn)題，必須從管片生產(chǎn)工藝，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、接縫防水幾個(gè)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(guò)抗?jié)B實(shí)驗(yàn)混凝土的合適配合比，嚴(yán)格控制水灰比。一般不大于0.4.另外塑化劑以增