地下结构重点汇总.doc

地下结构重点汇总
1. 地下结构体系的组成：包括围岩和支护体系
2. 支护结构有2个最基本的使用要求：一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便保持隧道内部的干燥和清洁。
3. 地下结构的计算特性：
① 必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响
② 地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构，同时又是产生荷载的来源
③ 地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性
④ 与地面结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩会不会失稳，这2种原因都能最终导致支护结构破坏
⑤ 地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥围岩承载力
4. 地下结构的形式
① 防护型支护
② 构造型支护
③ 承载型支护 （其断面形式主要由使用、地质和施工3个因素综合决定。）
5. 当地质条件较好、跨度较小或埋深较浅时，常采用矩形结构；当地质条件较差，围岩压力较大特别是承受较大的静水压力时，应优先采用圆形结构。当地质条件介于两者之间时，按具体荷载的大小和结构尺寸决定。如以竖直压力为主时，则用直墙拱形结构为宜；跨度较大时，可以用落地拱结构，且底板常做成倒拱形。
6. 综合地质、使用、施工因素，衬砌的制造方式可归纳为下列几种形式：
① 就地灌注整体式混凝土衬砌
② 锚喷支护
③ 复合式衬砌（图1.1.9 P6）
④ 装配式衬砌
7. 支护结构计算理论的发展大概可分为：
① 刚性结构阶段
② 弹性结构阶段
③ 连续介质阶段
8. 地下结构的力学模型必须符合下述条件：
① 与实际工作状态一致，能反映围岩的实际状态以及围岩与支护结构的接触状态。
② 荷载假定应与在修筑洞室过程中荷载发生的情况一致
③ 计算出的应力状态要与经过长时间使用的结构所发生的应力状态和破坏现象一致。
④ 材料性质和数学表达要等价
9. 结构力学的计算模型：
① 主动荷载模型：主要适用于围岩与支护结构的“刚度比”较小的情况下，或是软弱地层对结构变形的约束能力较差时，围岩没有能力去约束刚性衬砌的变形
② 主动荷载加围岩弹性约束的模型
③ 实地量测荷载模型
10. 局部变形理论和共同变形理论的假定。
局部变形理论假定：它认为围岩的弹性反力是与围岩在该点的变形成正比。
共同变形理论假定：地基为弹性半无限体，作用在地基上某一点的力，不仅引起该点地基的变位，也会引起其他点的变位，且会影响到一定的范围。 （P14 图1.3.2）
11. 初步拟定结构形状和尺寸需要考虑哪三个方面：
①衬砌的内轮廓必须符合前述的地下建筑使用要求和净空限界，同时要选择符合施工方法的结构断面形式。
②结构轴线应尽可能的重合在荷载作用下所决定的压力线上
③截面厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要判断设计厚度的截面是否有足够的强度
12. 计的计算单元：取1M作为单元，按平面应变问题进行分析。
13. 初始应力场的组成：根据应力场的成因 分为自重应力场和构造应力场两大类；按形成时间分为：过去的地质构造运动（残余应力），现在正在活动和变化的构造运动（新构造应力）。
14. 岩体自重应力场的变化规律：
①地应力是随深度呈线性增加的；
②水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等；
③大量的实测资料表明，地质构造形态改变了自重应力场的状态；
④深度对初始应力状态有重大影响。
15. 地下结构围岩的工程性质包括：物理性质，水理性质，力学性质。
对围岩稳定性最有影响的是力学性质。
16. 工程地质学中将这些地质界面称之为结构面或不连续面，将这些块体称之为结构体，并将岩体看作是由结构面和结构体组合而成的具有各种结构特征的地质体。
17. 岩石试件的内部变化分为四个阶段：P29
18. 岩石强度是指它抵抗各种力的作用而不被破坏的能力。岩石强度通常有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。岩石的单轴抗压强度通常是以单轴试验得到的破坏前的最大应力定义的；由单轴拉伸试验得到的最大应力定义为抗拉强度，一般可以用劈裂试验确定；抗剪强度用三轴试验测定。
19. 工程地质学将岩体划分为4种结构类型：
整体结构，层状结构，碎裂结构，散体结构。
20. P37图2.29 蠕变和松弛在图中的定义。
21. 根据岩体完整程度和岩石强度等主要指标在给予定性和定量评价的基础上，按其稳定性将围岩分为工程性质不同的若干级别，这就是围岩的分级。
22. 作为工程设计用的围岩分级一般应尽量满足如下要求：
①形式简单，含义明确，便于实际应用，一般以分5级或6级为宜
②分级参数要包括影响围岩稳定性的主要参数，它们的指标应能在现场或室内快速，简便获得。
③评价标准应尽量科学化、定量化，并简明实用
④锚喷支护围岩稳定性分级，应能较好地为锚喷支护的工程类型比设计、监控设计及理论设计服务。
⑤既能适应勘察阶段初步划分围岩级别，又能适应施工阶段详细划分围岩分级。
23. 影响围岩稳定性的主要因素与围岩分级的关系（P39图2.3.1）
24. 作为隧道围岩分级指标大体上以下几种:
①单一的岩性指标②单一的综合岩性指标③多因素定性和定量的指标相结合④多因素组合的复合指标
25. 通常我们把由于岩体自重和漫长的地质构造作用逐步形成的，在洞室开挖之前就已经存在着的处于相对稳定和平衡状态中的应力场称为初始应力场或原岩应力场。
26.洞室开挖后，由于围岩在开挖面处解除了约束，破坏了这种平衡，洞内各点的应力状态发生了变化，其结果引起洞室周围各点的位移，从而适应应力的这种变化而达到新的平衡，这种现象叫做应力重分布。
通常我们把洞室周围发生应力重分布的这部分岩体叫做围岩，而把重分布后的应力状态叫做二次应力状态或围岩应力状态。
27. 洞室开挖后围岩应力状态的特征及影响因素：
①初始应力场影响②开挖断面形式的影响③岩体结构特征的影响④岩体力学性质对围岩二次应力场的影响⑤洞室开挖后围岩应力的空间效应⑥时间效应的影响 7 施工方法的影响。
28. 无支护坑道围岩，视地质条件，岩体结构性质的不同，有可能发生下列几类变形和破坏：
①脆性破坏②块状运动③弯曲折断破坏④松动解脱⑤塑性变形和剪切破坏。
29. P73图3.3.1 。。。P75 图3.3.4 图中可见，坑道开挖后，围岩基础上是向隧道内移动的，只是在一定的λ值条件下（λ≤0.25），在水平直径处围岩有向两侧扩张的趋势，而且是在多数情况下，拱顶位移，均大于侧壁位移。
30. P87图3.5.1 斜率等表达的意义
31. 变形压力，变形压力是由于围岩变形受到支护的抑制儿产生的，按其成因可分为下述几种情况：
①弹性变形压力②塑性变形压力③流变压力
32. 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。
塌方形态基本上分为3类：局部塌方，拱形塌方，异形塌方
当地面与隧道顶部之间的岩层厚度超过塌方平均高度的2~2.5倍以上时，一般可作为深埋隧道处理。
33. 现代支护结构原理 主要内容包括以下：
①现代支护结构原理是建立在围岩与支护共同作用的基础上；
②充分发挥围岩自承能力是现代支护结构理论原理的一个基本观点，并由此降低围岩压力以改善支护的受力性能。
③现代支护结构原理的另一个支护原则是尽量发挥支护材料本身的承载力。
④现场监控量测和监控设计是现代支护结构原理中的一项重要内容。
⑤现代支护结构原理要求按岩体的不同地质和力学特征选用不同的支护方式、力学模型、相应的计算方法以及不同的施工方法。
34. 理想支护结构的基本要求：
①必须能与周围岩体大面积的牢固基础
②要允许支护-围岩体系产生有限制的变形，以充分发挥围岩的承载能力，从而减少支护结构的作用，协调的发挥两者的共同作用。
③重视早期支护的作用，并使早期支护与后期支护互相配合，协调一致地工作，主动控制围岩的变形。
④必须保证支护结构架设及时
⑤作为支护结构要根据围岩动态，及时进行调整和修改，以适应不断变化的围岩状态。
35. 支护结构的类型： ①刚性支护结构②柔性支护结构（锚喷6钟P124）③复合式支护结构
36. 地下工程的设计分为两个阶段：预设计和信息反馈设计。预设计是施工前提供，用于指导施工，信息反馈设计是施工过程中通过地质情况和各种变异现象，对预设计进行修正和完善的设计过程。
37. 信息化设计包括3个方面内容：现场监测；数据分析和处理；信息反馈。
现场监控量测内容包括：确定测试内容，指定量测方案，选择测试手段，实施监测计划等。包括以下几个方面：
拱顶沉降量；洞周收敛变形量测；拱部围岩深部的多点位移量测。
38. 通过量测可以获得大量信息，概括地说，分为两大类：
①位移信息②应力信息③变异信息
一般来说位移信息和应力信息可以通过量测获得，而变异信息多数是通过观察和经验发现的。
39. 常规观测：a.目测监控(P288图7.2.1) b.收敛位移量测 c.地表位移量测