简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别
围岩压力计算方法概要课件
塑性力学解析法
考虑围岩的塑性变形，通 过求解塑性力学方程来计 算围岩压力。适用于高应 力、大变形的情况。
边界元法
将问题转化为边界积分方 程，通过离散化边界来求 解围岩压力。适用于复杂 形状和边界条件的围岩。
注浆加固适用于各种类型的围岩，尤其在软弱、破碎、节理裂隙发育的 围岩中效果更佳。
注浆加固可以有效控制围岩变形和破坏，提高围岩的整体性和稳定性， 降低对支护结构的依赖。
05
围岩压力计算的发展趋势
人工智能在围岩压力计算中的应用
机器学习算法
01
利用历史数据和现场监测数据，通过训练模型来预测围岩压力。
常见的算法包括支持向量机、神经网络等。
数据挖掘技术
02
通过分析大量的监测数据，发现围岩压力变化的规律和趋势，
为预测提供依据。
专家系统
03
利用专家知识和经验，建立围岩压力计算的决策支持系统，提
高计算精度和可靠性。
多物理场耦合的围岩压力计算方法
流固耦合
考虑地下水流动和围岩变形的相互影响，建立流固耦合模型来计 算围岩压力。
热固耦合
考虑温度变化和围岩变形的相互影响，建立热固耦合模型来计算 围岩压力。
经验公式法实例
朗肯公式
基于朗肯循环理论，通过经验公式来计算围岩压 力。适用于具有简单形状和边界条件的围岩。
布莱克公式
基于布莱克理论，通过经验公式来计算围岩压力。 适用于具有复杂形状和边界条件的围岩。
库仑公式
基于库仑理论，通过经验公式来计算围岩压力。 适用于具有简单形状和边界条件的围岩。
04
围岩压力控制措施
两种岩石力学理论比较-地下空间围岩压力显现及位移例解
两种岩石力学理论比较——地下空间围岩压力显现及位移例解*******（&&矿业集团有限公司工程建设公司，&&省&&市，***********）摘要：以弹性理论为基础的岩石力学理论一般不适合描述软弱岩体的力学性状；以能量守恒定律为基础的岩石力学可以描述极软弱岩体在内的所有岩体的力学性状。
本文用两种岩石力学理论解同一问题，分析两种岩石力学理论的差别。
关键词：例题 弹性岩石力学理论 外塌陷角理论系统1两种岩石力学理论公式对同一问题的计算 1.1地下空间及围岩条件 水平巷道荒断面R 0=190cm ，埋深H=350m ，γ=2.25，岩石单轴抗压强度б=32.9MPa ，内聚力C=5.1 MPa ，内摩擦角φ=31.60，弹性模量E=1.47×105kg/cm 2，泊松比μ=0.25。
1.2按外塌陷角理论系统公式计算巷道有关数据 б1=γH ×350=2.25×350t/m 2=78.75kg/cm2α =450-2φ=450-26.31。
=29.20бg =б1sin α=78.75×sin290=78.75×0.4848=38kg/cm 2αs =arcsin 75.782c⨯= arcsin （ 52×0.5/78.75）=190бs =б1sin αs =78.75×sin190=78.75×0.33=26 kg/cm 2бx =бg -бs =38-26=12 kg/cm 2求地下空间围岩动载荷PP=бx S s =12×190×190×3.14=1360248kg根据公式σx S s =σg S g )(22S gR R PSP -==πσ求高峰压力点r g =247cm 求压力平衡点r n =269cm 做地下空间围岩动压力分布表：做地下空间围岩动压力分布图：根据公式σp （R n -R s ）=σs （R n -R b ）求无支护巷道半径缩量（38+26）/2×（269-190）=26×（269-R b ） R b =172cmR δ=R s - R b =190-172=18cm允许巷道围岩位移0cm ，3cm ，4cm ，5cm 求巷道支护强度σp （R n -R s ）=（σz +σs ）（R n -R b ）σz =32×（269-190）/（269-190）-26=6kg/cm 2σz =6，4.8，4.5，4.11.3按卡斯特纳公式计算巷道有关数据求塑性区半径R p =R 0[φφ-φ+cos C )sin 1)(cos C P (（0]φφ-sin2sin 1=190×[8536.052)524.01)(8536.05275.78(⨯-⨯+]0.454=190×1.320.454=190×1.134=215cm 计算塑性区切向应力бθ=Ccos φ[1)R r (sin 1sin 1sin 1sin 20-φ-φ+φ-φ] （4）=52×0.8536×[2.2)190190(524.01524.01⨯-+-1]=44.38×2.2=98kg/cm 2计算塑性区径向应力бr =Ccos φ[φ-φsin 1sin 20)R r(-1]= 52×0.8536× [2.2)190190(-1] =44.38×0=0计算弹性区切向径向应力 бθ=P 0+（Ccos φ+P 0sin φ）20sin 2sin 10)rR (]cos C )sin 1)(cos C p ([φφ-φφ-φ+бr =P 0-（Ccos φ+P 0sin φ）20sin 2sin 10)rR (cos C )sin 1)(cos C p (φφ-φφ-φ+ 做地下空间围岩应力分布表：做地下空间围岩应力分布图：r计算巷道围岩位移量 G=)1(2E μ+=1.47×105/[2（1+0.25）] [5]=58800 U 0=G R 2sin φ（P 0+Ccos φ）R 2p =26.31sin 。
围岩压力
θ = 0。
二、深埋洞室的松散围岩压力计算
俄国普罗托奇雅阔诺夫1907年推出自然冒落拱 --沙拱、压力自然平衡拱。 （一）普氐理论的基本假设
（1）围岩为松散体，仍具有一定的粘聚力。 （2）洞顶形成自然冒落拱，两帮形成滑动体 （夹角 ）作用在洞顶的围岩压 2 力为自然平衡拱内岩体的自重。 （3）采用坚固系数表表征岩体强度。
AD = CD tg β = CE tg α
H = CD CE = AD(tgβ tgα )
γH
2
2
代入①式得： ①式得：
R =
1 tg β tg α
②
-抗滑角
(β )
β -抗滑角
-有效致滑角
地面 坡角 滑动 岩柱
滑动面 倾角
有效致 滑角
(2)滑动面上的正压力P 在力三角形中，由正弦定律得：
r
(σ
r
+ dσ
θ
r
2σ
sin
dθ dr + γ 2
)(r
+ dr
)d θ
o
σ
r
rd θ = 0
rd θ dr
图7-20 松动压力计算简图
将
sin
dθ dθ ≈ 2 2
代入上式整理得：
r
σ
θ
σ
dσ = r dr
r
+ γ r
（7-55） 55） 56） 1 ) （7-56）
（2）塑性区内服从库仑准则
45
其物理意义：
τ c f = = + tan σ σ
f = Rc 10
更简便的经验公式：
--Rc/MPa
（4）自然平衡拱的洞顶岩体只能承受压应力， 不能承受拉应力。
普氏理论和太沙基理论
普氏理论1.普氏理论的基本假定普氏理论在自然平衡拱理论的基础上，作了如下的假设：（1）岩体由于节理的切割，经开挖后形成松散岩体，但仍具有一定的粘结力；（2）硐室开挖后，硐顶岩体将形成一自然平衡拱。
在硐室的侧壁处，沿与侧壁夹角为45 -2的方向产生两个滑动面'其计算简图如图1所示。
而作用在硐顶的围岩压力仅是自然平衡拱内的岩体自重。
Q图1普氏围岩压力计算模型（3）采用坚固系数f来表征岩体的强度。
其物理意为：f 一c ta n但在实际应用中，普氏采用了一个经验计算公式，可方便地求得f值。
即f &10式中Rc单轴抗压强度（MPa）。
f―― 一个量纲为1的经验系数，在实际应用中，还得同时考虑岩体的完整性和地下水的影响。
（4）形成的自然平衡拱的硐顶岩体只能承受压应力不能承受拉应力。
2.普氏理论的计算公式(1)自然平衡拱拱轴线方程的确定为了求得硐顶的围岩压力，首先必须确定自然平衡拱拱轴线方程的表达式，然后求出硐顶到拱轴线的距离，以计算平衡拱内岩体的自重。
先假设拱周线是一条二次曲线，如图2所示。
在拱轴线上任取一点M( x,y)，根据拱轴线不能承受拉力的条件，则所有外力对M点的弯矩应为零。
即2Ty 坐0 ( a)2式中q――拱轴线上部岩体的自重所产生的均布荷载；T――平衡拱拱顶截面的水平推力；x，y ---- 分别为M点的x，y轴坐标。
上述方程中有两个未知数，还需建立一个方程才能求得其解。
由静力平衡方程可知，上述方程中的水平推力T与作用在拱脚的水平推qx O图2自然平衡拱计算简图力「数值相等，方向相反。
即T=T /由于拱脚很容易产生水平位移而改变整个拱的内力分布，因此普氏认为拱脚的水平推力T，必须满足下列要求T7< qd7(b)即作用在拱脚处的水平推力必须小于或者等于垂直反力所产生的最大摩擦力，以便保持拱脚的稳定。
此外，普氏为了安全，又将水平推力降低一半后，令T= qa i f/2，代入(a)式可得拱轴线方程为2xy df显然，拱轴线方程是一条抛物线。
岩体力学-5围岩压力
塑性围岩在应力重分布和水的作用下，主要变形破坏 类型包括： (1) 塑性挤出； (2) 膨胀内鼓； (3) 塑流涌出； (4)重力坍塌等。
5.1
• •
概述
• （二）基本概念
（1）围岩压力 硐室开挖破坏了围岩范围内的应力平衡状态，导致围岩 变形甚至破坏。为了保障硐室的稳定安全必须进行支护以阻 止围岩过大变形和破坏，这样，支护结构与围岩间产生相互 作用，围岩作用于支护结构上的力就是围岩压力。围岩压力 可以分为垂直压力、水平压力和底部压力。 在采矿工程中，围岩应力和围岩压力都称为矿山压力。 广义围岩压力包括以下几部分： 变形压力， 松动压力， 膨胀压力， 冲击和撞击压力。
1 a 2
f
2
)
p (h H )tg (45
2 a 2
f
2
1 a
)
（5.3-9） h
1 2 pa pa Pa H 2
需要求出合力作 用点的位置。
p
Pa
b
45
2 pa
f
2
2a
（六）底部围岩压力
引起底部围岩压力的有几种可能：硐底岩石的膨胀；硐室两 侧岩石在较大压力作用下使其向洞内挤入。考虑第二种情况。 底部围岩压力的计算模型：AB线外侧，在上覆压力作用下， 形成水平向内的主动土压力；硐底岩体以被动土压力方式对抗 上述主动土压力，硐底阻抗岩体最大宽度为硐室跨度2a。 对于BF段，右侧为主动土压力，左侧为被动土压力，对于 BF段上任一点y处，有：
5.1
概述
四、围岩压力的确定方法
• 大体上，围岩压力确定方法主要有： • （1）现场实测法； • （2）连续介质力学方法：解析法、数值分析（有限元，有 限差分法，边界元法、流形元等）； • （3）非连续介质力学方法，如离散元法； • （4）围岩分类法：公路、铁路围岩分类法； • （5）散体围岩压力理论：普氏理论和太沙基理论等； • （6）块体理论及赤平投影分析 • （7）工程地质类比法 • （8）物理模拟法等 • 目前，围岩压力理论总体上还处于验证和发展阶段。 采用一种理论来解决各种不同地质条件下和不同目的的地下 工程围岩稳定是不现实的。
公路隧道围岩压力
1 1 2 2 3 4 sin 2
a , z x
注：此处应力正方向的规定与弹性力学应力正方向规定相反。
导论
坑道周边应力状态（ρ=a） 0 z 1 21 cos 2
坑道的开挖使坑道周边的围岩从二向（或三向）应力状 态变成单向（或二向）应力状态，沿坑道周边的应力值及 其分布主要取决于λ值。 λ=0时，即只有初始垂直应力时，拱顶出现最大切向拉应 力，并分布在拱顶一定范围内。拉应力范围约出现在与垂 直轴左右各300的范围内。 随着λ的增加，拱顶切向拉应力值及其范围逐渐减小。当 λ=1/3时，拱顶切向拉应力等于0。大于1/3后，整个坑道周 边的切向应力皆为压应力。λ在0~1/3之间时，拱顶（拱底） 范围是受拉的。拱顶可能发生局部掉块和落石，但不会造 成整个坑道的破坏。 在侧壁范围内，λ在0~1.0之间时，周边切向应力总是压 应力，而且总比拱顶范围的应力值大。侧壁处较大的压应 力是造成侧壁剪切破坏或岩爆（分离破坏）的主要原因之 一，而且常常是整个坑道丧失稳定的主要原因。 当λ=1时，坑道周边围岩各点的应力皆相同。 为一常数（2σz）对圆形坑道稳定有利。
z 1 2 pa 2 z 1 2 pa 2
当λ=1时
e 当λ=1时，坑道周边位移为： u a
z pa
2G
a
这也是弹性应力状态下坑道周边位移与支护阻力之间的关系
导论
弹性应力状态下应力与位移分布
支护结构也承受pa的作用，当支护结构的厚度大于0.04倍的开挖跨度时，支护结构的应力和变 形可用弹性力学厚壁圆筒的计算公式，此时仅作用有外压力 pa。假设λ=1。
3、其他围岩压力计算方法简介
导论
142073各章节课后作业各章节课后作业仅需回答红
验算
4. 如何确定顶管机的最大推力 5. 何谓箱涵结构 试举例说明其施工方法 6. 如何确定箱涵结构的计算模式 设计中如何考虑路面车
辆荷载 7. 箱涵结构的构造特点有哪些 如何考虑
并简述其各自特点和使用条件？ 3. 盾构法隧道结构计算模式有那几种？各有何优劣？如
何考虑接头的影响？ 4. 盾构法隧道结构的水土荷载如何计算？试分析地层抗
力对隧衬砌管片拼装方式有那几种？各有何有缺
点和适用性？
7. 盾构法隧道衬砌内力分布与管片结构的关系？ 8. 盾构法隧道衬砌结构断面选择时都应验算哪些内容，在
意事项。 1. 试述地下连续墙结构的优点及适用条件。 2. 地下连续墙结构包括哪些设计内容？ 3. 导墙作用是什么？如何确定导墙的深度与宽度？ 4. 地下连续墙结构作为围护结构和主体结构一部分的设
计计算有何不同之处？ 5. 地下连续墙槽段划分的依据是什么？槽段长度对槽壁
稳定性有何影响？
10 279
公式。 D.3.2 如图所示，两端简支
于刚性支座上的弹性地基
梁，沿全长受有场布荷载 q。试导出梁的变位及内力
公式。 D.3.3 设 在 无 限长 梁 上 作 用四个集中荷载，试求 B
1 简述地下建筑结构计算理论的发展过程 2 简述地下建筑结构计算方法的类型及含义 3 试述荷载结构法 地层结构法的基本含义和主要区别 4 简述荷载结构法和地层结构法的计算过程 1. 简述三种数值方法的优缺点：有限单元法、有限差分
形沉井的抗浮系数。 4）一个矩形沉井封底前自重 2576t,沉井的长为 25m，宽 为 20m，高为 10.5m，一次下沉。假定踏面宽 a=25cm, b=35cm, 刃脚高为 65cm，试求沉井刚开始下沉时刃脚所
需配置的钢筋数量。 5）压气沉箱结构在施工上有何特点？它与沉井结构的施
地下建筑结构复习
地下建筑结构复习第一章绪论1.1简述地下建筑结构的概念及形式:地下建筑结构即埋置于地层内部的结构;包括衬砌结构和内部结构两部分;要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用;地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定;根据地质情况差异可分为土层和岩层内的两种形式;土层地下建筑结构分为①浅埋式结构②附建式结构③沉井沉箱结构④地下连续墙结构⑤盾构结构⑥沉管结构⑦其他如顶管和箱涵结构;岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形,还有如喷锚结构、穹顶结构、复合结构;1.2简述地下建筑结构设计程序及内容:设计工作一般分为初步设计和技术设计两个阶段;初步设计主要内容:①工程等级和要求,以及静、动荷载标准的确定②确定埋置深度和施工方法③初步设计荷载值④选择建筑材料⑤选定结构形式和布置⑥估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸⑦绘制初步设计结构图⑧估算工程材料数量及财务概算;技术细节主要内容:①计算荷载②计算简图③内力分析④内力组合⑤配筋设计⑥绘制结构施工详图⑦材料、工程数量和工程财务预算1.3地下建筑结构的优缺点有哪些:优点①被限定的视觉影响②地表面开放空间③有效的土地利用④有效的往来和输送方式⑤环境和利益⑥能源利用的节省和气候控制⑥地下的季节湿度的差异⑧自然灾害的保护⑨市民防卫⑩安全⑾噪声和震动的隔离⑿维修管理缺点获得眺望和自然采光机会有限进入和往来的限制能源上的限制1.4地下建筑结构的工程特点:①建筑结构替代了原来的地层承载作用②地层荷载随施工过程是发生变化的③地质条件影响地层荷载④地下水准结构设计影响大④设计考虑施工、使用的整个阶段⑤地层与结构共同的承载体系⑥地层的成拱效应1.5地下建筑地下建筑结构地上建筑区别:计算理论设计和施工方法不同,地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂,因为地下建筑结构埋置于地下,其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上,而且约束着结构的移动和变形; 第二章地下建筑结构的荷载2.1地下建筑荷载分哪几类:按其存在的状态,可以分为静荷载结构自重,岩土体压力、动荷载地震波,爆炸产生冲击和活荷载人群物件和设备重量,吊车荷载三大类2.2简述地下建筑荷载的计算原则:需进行最不利情况的组合,先进性个别荷载单独作用下的结构各部件截面内力,再进行最不利的内力组合,得出各设计控制截面的最大内力;2.3土压力可分为几种形式其大小关系如何:土压力分为静止土压力E0、主动土压力力Ea、被动土压力Ep,则Ep>E0>Ea2.4静止土压力是如何确定的:在挡土结构在土压力作用下,结构不发生变形和任何位移,背后填土处于弹性平衡状态,则作用于结构上的侧向土压力,称为静止土压力;静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态求解;2.5库仑理论的基本假设是什么并给出其一般土压力计算公式:基本假设:①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无黏性土②挡土墙是刚性的且长度很长,属于平面应变问题③挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时,土体形成滑动碶体,滑裂面为通过墙踵的平面④墙顶处土体表面可以是水平的也可以是倾斜面,倾斜面与水平面的夹角为β角⑤在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件;P=γh^2K/22.6应用库仑理论如何确定黏性土中的土压力大小:库仑土压力理论是根据无黏性土的情况导出,没有考虑黏性土的黏聚力,因此,当挡土结构处于黏性土层时,应该考虑黏聚力的有利影响;在工程实践中可采用换算的等效内摩擦角来进行计算或在库仑理论基础上,考虑土的黏聚力作用可适用填土表面为一倾斜平面,其上作用有均布超载的一般情况;2.7简述朗肯土压力理论的基本假设:基本假定:①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面与土层之间的摩擦力挡土墙后填土的表面为水平面,土体向下和沿水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间挡土墙后填土处于极限平衡状态2.8如何计算分层土的土压力:采用凑合的方法,按转换成相应的当量土层,分两种情况①按第i层土的物理力学指标计算第i层的土压力②按第1－i层土的加权平均指标进行计算2.9考虑地下水时的水平压力如何计算的:水压力分算和水压力合算,对砂性土和粉土,可按水土分算原则进行,对黏性土可根据现场情况和工程经验,按水土分算或合算进行;水土分算是采用浮重度计算土压力,按静水压力计算水压力,然后两者相加即为总的侧压力;水土合算是采用土的饱和重度计算总的水、土压力;稳态渗流时水压力的计算2.10简述围岩压力的概念及影响因素:围岩压力就是指位于地下结构周围变形或破坏的岩层,作用在衬砌结构或支撑结构上的压力;分为围岩垂直压力、围岩水平压力、围岩底部压力;影响围岩压力的因素很多,主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等因素相关;其中岩体稳定性的关键之一在于岩体结构面的类型和特征;2.11简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别:两种理论分别为①按松散体理论计算围岩压力,当地下结构上覆岩层较薄时;通常认为覆盖层全部岩体重量作用于地下结构;这时地下结构所受的围岩压力就是覆盖层岩石柱的重量;深埋结构是指地下结构的埋深大到这样一种程度,以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量,深埋结构的围岩压力是研究地下洞室上方一个局部范围内的压力现象部分岩体的稳定性,这部分岩体称为岩石拱,只有以下岩体重量对结构产生压力,称此为压力拱,为二次抛物曲线;水平围岩压力只对较松软的岩层才考虑;由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力叫底部围岩压力②按弹塑性体理论计算围岩压力2.12简述弹性抗力的基本概念其值大小与哪些因素有关:地下建筑结构除承受主动荷载作用外如围岩压力、结构自重等,还承受一种被动荷载,即地层的弹性抗力;岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,对这个反作用力习惯上称弹性抗力;弹性抗力大小和分布规律不仅决定于结构的变形,还与地层的物理力学性质有着密切的关系;2.13如何确定弹性抗力:目前有两种理论,一种是局部变形理论,认为弹性地基某点上施加的外力只会引起该点的沉陷;另一种是共同变形理论,即认为弹性地基上的一点外力,不仅引起该点发生沉陷,而且还会引起附近一定范围的地基沉陷2.14简述温克尔假定:假设认为地层的弹性抗力与结构变位成正比;2.15如何考虑初始地应力、释放荷载和开挖效应:初始地应力的确定对岩石地层,可分为自重地应力和狗找地应力两部分,而土层一般仅有自重地应力;围岩与支护间形变压力的传递,是一个随时间的推进而逐渐发展的过程;这类现象称时间效应;有限元分析中,形变压力常在计算过程中同时确定,而作为开挖效应的模拟,直接施加的荷载是在开挖边界上施加的释放荷载;释放荷载可有已知初始地应力或与前一步开挖相应的应力场确定;2.16分析新奥法和锚喷支护的联系和区别:新奥法和锚喷支护两者都可以增加围岩的稳定性,在地下工程中应用广泛;新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则;喷锚支护是指借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用根据地质情况也可分别单独采用加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构;喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护,也可以作为永久性支护;喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系,防止岩体松动、分离;2.17何如区分深浅埋:深浅埋隧道分界深度为2~2.5倍的塌方平均高度值；以隧道顶部覆盖层能否形成自然拱为原则第三章弹性地基梁理论3.1简述弹性地基梁两种计算模型的区别:第一种模型是局部弹性地基模型,是建立在温克尔假定前提下,把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧,没有反映地基的变形连续性,特别对于密实厚土层地基和整体岩石地基,将会引起较大误差,如果地基上部为较薄的土层,下部为坚硬岩石,结果比较满意;第二种模型是半无限体弹性地基模型,提出另一种假设:把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体,可把弹性力学结论做为计算基础;其中弹性假设没有反映土壤的非弹性性质,均质假设没有反映土壤的不均匀性,半无限体假设没有反映地基的分层特点;3.2简述弹性地基梁与普通梁的区别:①普通梁只在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知力,因此,普通梁是静定的或有限次超静定的结构;弹性地基梁与地基连续接触,梁所受的反力是连续分布的,也就是说弹性地基梁具有无穷多个支点和无穷多个未知反力;无穷多次超静定②普通梁的支座通常看作是刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形,而弹性地基梁必须同时考虑地基的变形;实际上梁与地基是共同变形的;3.3简述弹性特征系数α的含义及其确定公式:α是与梁和地基的弹性性质相关的一个综合参数,反映了地基梁与地基的相对刚度,对地基梁的受力特性和变形有重要影响,通常把α称为特性系数,αλ称为换算长度;计算公式4KEI或4KbEI3.4何为弹性地基短梁、长梁及刚性梁有什么区别:当弹性地基梁的换算长度1<λ<2.75时,属于短梁,它是弹性地基梁的一般情况;长梁可分为无限长梁、半无限长梁;当换算长度λ≥2.75时,属于长梁,若荷载作用点距梁两端的换算长度均不小于2.75时,可忽略该荷载对梁端的影响,这类梁称为无限长梁,若荷载作用点仅距梁一端的换算长度不小于2.75时可忽略该荷载对这一端的影响,而对另一端的影响不能忽略,这类梁称为半无限长梁,无限长梁可化为两上半无限长梁;当换算长度λ≤1时,属于刚性梁,可认为梁是绝对刚性的;划分标准主要依据梁的实际长度与梁和地基的相对刚度之乘积;3.5弹性地基梁:指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相贴的梁;第四章地下建筑结构的计算方法4.1简述地下建筑结构计算理论的发展过程:地下建筑计算理论建立了典型的假定抗力方法、弹性地基梁的力法、角变位移法及不平衡力矩与侧力传播法等4.2简述地下建筑结构计算方法的类型及含义:①以参照以往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法②以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法,例如以洞周位移量测值为根据的收敛—限制法③作用—反作用模型,例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等④连续介质模型,包括解析法和数值法,解析法中有封闭解,也有近似解,数值计算法目前主要是有限元法;我国采用的计算方法主要有荷载—结构模型,地层—结构模型,经验类比法,收敛限制模型或称特征线法,计算理论也是地层结构法4.3试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别:荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载包括主动地层压力和被动地层抗力衬砌在荷载作用下产生内力和变形,与其相应的计算方法称为荷载结构,弹性连续框架含拱形法、假定抗力法和弹性地基梁含曲梁和圆环法等可归于荷载结构法.设计原理是认为隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载作用;地层结构模型把地下结构与地层作为一个受力变形的整体,按照连续介质力学原理来计算地下建筑结构以及周围地层的变形;不仅计算出衬砌结构的内力及变形,而且计算周围地层的应力,充分体现周围地层与地下建筑结构的相互作用;相对于荷载结构,充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用,结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况的结构内力以及周围地层的变形更能符合工程实际,见的关于圆形衬砌的弹性解、粘弹性解和弹塑性解等都归属于地层结构法.设计原理是将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系,在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力,据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计;4.4简述荷载结构法和地层结构法的计算过程:荷载结构法计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力,然后按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力,并进行结构截面设计;地层结构法,计算包括初始地应力,本构模型,单元模式,施工模拟几部分第五章地下建筑结构可靠度理论5.1简述地下建筑结构不确定性因素及其特点:地下建筑结构的不确定因素及其特点一般来说,地下建筑结构中不确定性因素主要体现在其周围的地层介质特性、结构力学计算模型的假设、施工因素以及环境因素等①地层介质特性参数的不确定性②岩土体分类的不确定性③分析模型的不确定性④荷载与抗力的不确定性⑤地下结构施工中的不确定性因素⑥自然条件的不确定性5.2简述地下建筑结构可靠性分析的特点:在进行地下建筑结构工程可靠性分析时,应考虑以下几个方面:①周围岩土体介质特性的变异性②地下建筑结构规模和尺寸的影响③极限状态及失效模式的含义不同④极限状态方程呈非线性特征⑤土性指标的相关性⑥概率与数理统计的理论与方法的应用5.3地下建筑结构的可靠度指标如何确定的:地下建筑的可靠度就是在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的概率大小,叫可靠度指标;具体可靠度尺度有三种:可靠概率sp、失效概率fp、可靠度指标;由于直接应用数值积分方法计算地下结构的失效概率比较困难,因此实际中多采用近似方法,为此引入结构可靠指标概念;22zzRSRS,当结构失效概率小于等于310时,结构的失效概率对功能函数Z的概率分布不再敏感;5.4结构可靠度分析方法有哪几种各有什么特点和不同:①半经验半概率法②近似概率设计法③全概率法④广义可靠性分析近似方法有中心点法,演算点法,JC法,随机变量相关时的可靠度的分析方法以及蒙特卡罗模拟；中心点法将非线性功能函数在随机变量的平均值也称为中心点处作泰勒级数展开并保留至一次项,然后近似计算功能函数的平均值和标准差,再根据可靠指标的概念直接用功能函数的平均值一阶矩和标准差二阶矩进行计算；验算点法是在利用Taylor级数对功能函数进行展开时,把设计运算点取为线性化点JC法是适用于随机变量在任意分布下结构可靠度指标的计算第六章浅埋式结构6.1试列举几种工程中常见的浅埋式结构形式并简述其特点:大体可归纳为三种直墙拱形结构在小型的地下通道以及早期的人防工程中比较普遍,拱形结构主要承受压力,弯矩和剪力都较小,主要使用砖石和混凝土等抗压性能较好抗拉性能较差的材料,有半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式矩形框架具有空间利用率高,挖掘断面经济,易于施工的优点,顶底板为水平构建承受弯矩较拱形结构大,故一般做成钢筋混凝土结构,可以是单跨双跨或多跨的梁板结构顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构,而围墙和隔墙则为砖墙,如地下医院、教室、指挥所等,或是上述形式的组合;6.2简述浅埋式矩形框架结构的计算原理,如何确定其计算简图:结构计算包括三方面:荷载计算、内力计算、截面设计;在静荷载作用下地层中的闭合框架一般按弹性地基上的框架进行计算,弹性地基可按温克尔地基考虑,也可将地基视作弹性半无限平面;在特殊荷载与其他荷载共同下,按弯矩及轴力对构件进行强度验算时,要考虑材料在动载作用下的强度提高,而按剪力和扭力对构件进行强度验算时,则材料的强度不提高;6.3浅埋式结构的地层荷载如何考虑:因为是浅埋式结构,所以计算覆土压力时,只要将结构范围内顶板以上各层土壤包括路面材料的重量之和求出来,然后除以顶板的承压面积即可,如果土壤位于地下水中,则它的容重要采用浮容重;6.4浅埋式结构节点设计弯矩与计算弯矩有何区别如何计算节点的设计弯矩:根据计算简图求解超静定结构时,直接求得是节点处的内力,然后利用平衡条件可以求得各杆任意截面处的内力;节点弯矩计算弯矩虽然比附近截面的弯矩打,但其对应的截面高度是侧墙的高度,所以实际不利的截面则是侧墙边缘处的截面,对应的截面弯矩称为设计弯矩;6.5浅埋式结构的适用场合:常用于覆盖土层较薄,不满足压力拱成拱条件 H土＜2～2.5h1,h1为压力拱高或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地区第七章沉井和沉管结构7.1沉井和沉箱结构的特点：①躯体结构刚性大,断面大,承载力高,抗渗能力强,耐久性好,内部空间可有效利用②施工场地占地面积较小,可靠性良好③适用土质范围广淤泥土、砂土、黏土、沙砾等土层均可施工④施工深度大⑤施工时周围土体变形较小,因此对邻近建筑构筑物的影响小,适合近接施工,尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小⑥具有良好的抗震性能;7.2沉井结构:沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物,利用结构自重作用而下沉入土,即在地面筑成的“半成品”沉入土中,在地下完成结构物施工;7.3沉管隧道的特点:①对地质水文条件适应性强,施工方法简单②施工工期短,对航运干扰最小,施工质量容易保证③工程造价较低④有利于多车道和大断面布置⑤接头少、密实度高、隧道防渗效果好⑥具有很强的抵抗战争破坏和抗自然灾害的能力;7.4试述沉井的构造及各部位的作用:①井壁:承受在下沉过程中各种最不利荷载组合水土压力所产生的内力;同时有足够的重量,使沉井能在自重作用下顺利下沉到设计标高②刃脚:主要功用是减少下沉阻力③内隔墙:增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径④封底及顶盖:防止地下水渗入井内有集水井内⑤底梁和框架:在比较大型的沉井中,如由于使用要求,不能设置内隔墙,则可在沉井底部增设底梁,并构成框架以增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度;7.5说明沉管施工的步骤:先在隧址以外建造临时干坞,在干坞内制作钢筋混凝土的隧道管段道路隧道用的管段每节长60～140m,两端用临时封墙封闭;向临时干坞内灌水,使管段逐节浮出水面,并用拖轮拖运到指定位置;于设计隧位处预先挖好一个水底沟槽;待管段定位就绪后,向管段里灌水压载,使之下沉;沉设完毕的管段在水下联接起来;进行基础处理,经覆土回填后,便筑成了隧道;第八章地下连续墙8.1地下连续墙：利用挖槽机械,借助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗水、挡土和承重功能的连续的地下墙体;8.2地下连续墙的优缺点:优点①施工时对环境影响小.没有噪音,无振动,不必放坡,可紧邻相近的建筑和地下设施施工②墙体刚度大,整体性好,结构和地基变形都较小,即可用于超深围护结构,也可用作主体结构③连续墙为整体连续结构,耐久性和抗渗性好④可实行逆作法施工,有利于施工安全,加快施工进度⑤适用于多种地质条件;缺点弃土和废泥浆处理;除增加工程费用外,若处理不当,还会造成新的环境污染地质条件和施工的适应性问题槽壁坍塌问题④现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙,如果对墙面要求较高,虽可使用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁来改善,但增加工作量⑤地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构,不如采用钢板桩尚可拔出重复使用来得经济;8.3地下连续墙的适用条件:①基坑深度大于10m②软土地基或砂土地基③在密集的建筑群或重要的地下管线条件下施工,对基坑工程周围地面沉降和位移值有严格限制的地下工程④围护结构与主体结构相结合,对抗渗有严格要求时⑤采用逆作法施工,内衬与护壁形成复合结构的工程;第九章盾构法9.1盾构法：在盾构保护下修筑软土隧道的一类施工方法;这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行,并需随时排除地下水和控制地面沉降,因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法;9.2盾构法施工的优缺点及适用范围:优点①具有良好的隐蔽性,噪声、震动等引起的公害小,施工费用不受埋置深度而影响②机械化及自动化程度高,劳动强度低③隧道穿越河底、海底及地面建筑群时下部时,可完全不影响航道通行和地面建筑的正常使用④适宜在不同颗粒条件下的土层中施工⑤多车道的隧道可做到分期施工,分期运营,可减少一次性投资;缺点不能完全防止盾构施工区域内的地表变形当工程对象规模较小时小于400m,工程造价相对较高盾构一次掘进的长度有限④当隧道覆土小于0.5DsDs为盾构外径时,盾构开挖面土体稳定较困难;适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道掘进,尤其适用于城市地下隧道工程包括:水底公路隧道、地铁区间隧道、排水污水隧道、引水隧道、公用管线隧道;。
公路隧道围岩压力计算方法对比分析
公路隧道围岩压力计算方法对比分析摘要：已有的公路隧道围岩压力理论，或多或少存在各自的局限性。
本文结合某工程实例，对比分析各计算结果，得：普氏理论和岩柱法适用于围岩稳定性较差的隧道；比尔鲍曼理论和?公路规范?深埋法所确定的围岩压力与隧道埋深没有直接关系；而太沙基理论计算围岩压力时过于保守，适用于计算浅埋隧道的围岩压力；在实际计算围岩压力时鼓励运用更多的技术手段，增加客观性，减少主观性。
关键词：围岩压力；对比分析；隧道深浅埋界定中图分类号：u452.1+2 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）11-（页码）-页数1.引言大量隧道及地下工程的建设，特别是“长、大、深”隧道的日益增多，对隧道围岩压力的确定提出了更高的要求。
围岩压力的确定是隧道设计的前提，也是隧道工程领域的基础性研究课题。
围岩压力是指隧道开挖引起的应力重分布过程中在初期支护与围岩接触面上产生的压力[1]。
隧道工程发展至今已形成了较多的隧道围岩计算理论，但由于影响围岩压力的因素众多，试图建立一种全面、完善、适合客观实际情况的围岩压力理论及计算方法非常困难[2]。
已形成的诸多围岩压力计算理论，都有各自特定的使用条件，若能较为准确的运用已有理论并加以完善，则可对隧道围岩压力的确定提供不小帮助。
本文通过分析某工程实例，运用各种不同的理论计算围岩压力，对比分析，简要得出各理论的使用范围。
2.计算实例分析2.1 工程概况[3]某隧道穿越山体为单斜山，地表平缓，无偏压，地质构造单一，地层岩性连续，未见断层。
岩层呈单斜产出，倾向250o-264 o，倾角9 o -11 o岩性倾角平缓，裂隙不发育，岩体完整，属于简单构造区。
水文地质条件简单，地下水以脉状或网状形式的基岩裂隙水储存于厚层砂岩中，砂质泥岩相对隔水。
隧道净宽14.090m，净高7.713m，全长1393m，内轮廓为曲线三心圆拱，隧道所处的围岩级别属于ⅲ、ⅳ级围岩，围岩岩性以砂质泥岩、砂岩为主。
《地下建筑结构》课程教学大纲要点
《地下建筑结构》课程教学大纲课程编号：031190 学分：3 总学时：51大纲执笔人：张子新大纲审核人：丁文其一、课程性质与目的《地下建筑结构》是土木工程专业限定选修课，是从事地下建筑工程设计与施工的专业课程。
通过本课程的学习，使学生掌握或了解地下建筑结构设计的基本原理和设计计算方法，能够根据地下结构所处的不同介质环境、使用功能和施工方法设计出安全、经济和合理的结构。
二、课程基本要求通过学习，学生在掌握地下建筑结构理论和应用知识方面应该达到如下要求：（其中基础理论部分为必须达到；工程应用部分因工程类型繁多，可根据实际需要按课内学时分配表选用。
1、了解地下建筑结构的概念和作用，熟悉土层和岩石中地下结构的常见结构形式和结构设计的一般程序与内容；2、了解土层和岩石地下衬砌结构的荷载，了解结构弹性抗力的概念和计算理论，掌握常见荷载的计算方法和弹性抗力的局部变形理论计算方法。
3、了解地道式结构适用环境和构造，掌握拱形衬砌结构的设计计算内容和方法；4、了解地层与地下结构共同作用的概念、分析原则和工程应用。
1、了解各种隧道结构的适用环境和构造，掌握拱形衬砌结构的设计计算内容和方法。
2、了解浅埋式地道结构的形式、构造特点。
掌握矩形框架结构的分析与设计方法。
3、了解附建式地下结构（地下室）的结构选型和设计计算内容，掌握常见地下室结构的设计计算方法。
4、了解盾构隧道和顶管隧道的功能和适用环境，了解顶管结构的设计计算内容和方法，掌握盾构隧道结构的设计计算方法和构造要求。
5、了解沉井、沉管结构的类型和特点，了解沉管结构的设计计算内容和方法，掌握沉井结构的设计计算和构造处理。
6、了解喷锚结构的概念和设计计算方法，熟悉新奥法的原理和实际运用。
7、了解基坑工程围护结构的主要类型和构造。
掌握水泥土、地下连续墙等围护结构的设计方法。
掌握支撑体系的设计方法。
三、教学的基本内容（一）绪论1．地下结构的概念和功用地下结构的概念、功用和特点。
同济大学地下建筑结构习题集
同济大学土木工程学院COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING地下建筑结构教学大纲授课教案多媒体教学课件授课录像习题集课程试卷课程内容及组织实践教学教学研究申报附件习题集习题集第一篇总论第一章绪论思考题1.1 简述地下建筑结构的概念及其型式。
1.2 地下建筑结构，其特征与地上建筑结构有何区别？1.3 地下工程按使用功能分类主要内容有哪些？1.4 地下工程机构的设计理论和方法主要包括哪些？1.5 简述地下建筑结构设计程序及内容。
第二章地下建筑结构的荷载思考题2.1 地下建筑荷载分为哪几类,常用的组合原则有哪些。
2.2 简述地下建筑荷载的计算原则？2.3 简述土压力可分为几种形式？其大小关系如何？2.4 静止土压力是如何确定的？2.5 库伦理论的基本假定是什么？并给出其一般土压力计算公式？2.6 应用库伦理论，如何确定粘性土中的土压力大小？2.7 简述朗肯土压力理论的基本假定？2.8 如何计算分层土的土压力？2.9 不同地面超载作用下的土压力是如何计算的？2.10 考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情况如何？2.11 简述围岩压力的概念及其影响因素。
2.12 简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？2.13 简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？2.14 什么是“脱离区”？2.15 什么是弹性抗力，影响因素有哪些？目前确定弹性抗力的理论有哪些？2.16 简述温克尔假定。
2.17 简述坑道开挖前原始岩体中的应力状态和开挖坑道后围岩中的应力状态。
习题2.1 用朗肯土压力公式计算图示挡土墙上主动土压力分布及其合力。
已知填土为砂土，填土面作用均不荷载q＝20kPa。
(土的物理指标见下图）2.2 用水土分算法计算图示挡土墙上主动土压力分布及水压力分布图及其合力。
已知填土为砂土。
(土的物理指标见下图）第三章弹性地基梁理论思考题3.1 什么是弹性地基梁，其作用是什么，它与普通梁的区别？3.2 弹性地基梁计算理论的基本假设有那些？3.3 简述弹性地基梁两种计算模型的区别。
简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别
简述围岩压力计算的两种理论方法二者有何区别
《地下建筑结构》习题
1、盾构法隧道衬砌管片形式有哪些？举出三种常见类型并简述其各自特点和使用条件？
2、地下连续墙结构作为围护结构和主体结构一部分的设计计算有何不同之处？
3、试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别。
4、浅埋式结构的适用场合。
5、简述沉井结构与沉箱结构的特点及其应用范围。
6、简述附建式结构的口部设计的重要性及其特点。
7、何谓附建式结构？附建式结构的形式、用途及特点有哪些？
8、试述地下连续墙结构的优点及适用条件。
9、地下连续墙结构包括哪些设计内容？
10、简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？
11、简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？
12、盾构法隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取哪些措施？
13、沉管法结构的适用条件如何？它与盾构法隧道结构相比有何优点？
14、简述复合结构承载机理。
15、简述直墙拱结构的受力特征及计算方法。
3围岩压力和设计方法资料
t gt g0
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g 201t g0t g t g0tg
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隧道水平压力强度为：
e1 h e1 h
ee22HH
谢家烋公式
竖 全土柱 直 土 压
规范深埋公式
h0
2.5h0
图2-1 铁路隧道围岩压力
埋深
竖向荷载
全土柱理论 泰沙基理论 比尔鲍曼理论 谢家修理论 铁路隧规 普氏
3围岩压力和设计方法资料
1.松动压力
由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直 接作用在支护结构上的压力称为松动压力。
松动压力常通过下列三种情况发生： 在整体稳定的岩体中，可能出现个别松动掉块 的岩石； 在松散软弱的岩体中，坑道顶部和两侧边帮冒 落； 在节理发育的裂隙岩体中，围岩某些部位沿软 弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。
所示)，作用在其上的力有W2、T、F，其中W2为 BDF的土体自重，T为隧道与上覆土体下沉而带 动两侧BDF和ACE随着下滑时在FD面产生的带 动下滑力，F为BD面上的摩擦阻力。
由图(a)可知T=T1+T2，T1、T2分别为上覆土 体部分和衬砌部分带动FD和EC面下滑时的带动 力，其方向如图中所示。因此为了求出T1必须先 求T。根据力的平衡条件，由图(c)所示的力三角 形可求出T值。
适用条件为： ①H/B＜1.7(H为坑道的高度)； ②深埋隧道； ③不产生显著的偏压力及膨胀压力的一般围岩； ④采用钻爆法施工的隧道。
水平压力 在上述产生竖向压力的同时，隧道也会有侧
向压力出现，即围岩水平分布松动压力e，可用 表中的经验公式计算(一般取平均值)，其适用条 件前式。
除了确定压力的数值外，还要考虑压力的 分布状态。围岩垂直松动压力的分布图大概可 概括为以下四种，如图所示。
地下建筑结构
地下建筑结构1.衬砌结构主要起承重和围护作用2.地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件、施工技术等因素确定。
3.地下结构的断面形式：矩形、梯形、多边形、直墙拱形、曲墙拱形、扁圆形、圆形。
地质较差时选圆形隧道，顶压大时用直墙拱形，大跨度时用扁圆形（仰拱式）4.地下建筑结构分为：浅埋式结构、附建式结构、沉井（沉箱）结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构、其他结构、5.岩石地下建筑结构形式主要包括：直墙拱形、圆形、曲墙拱形。
6.地下结构设计分为：初步设计和技术设计（包括施工图）两阶段。
7.技术细节的主要内容：1.计算荷载2.计算详图3.内容分析4.内力组合5.配筋设计6.绘制结构施工图7.材料、工程数量和工程财务预算。
8.荷载的种类按其存在的状态分：静荷载、动荷载、活荷载、其他荷载9.最不利荷载组合的几种情况：静载、静载与活载组合、静载与动载组合10.水土分算采用有效重度计算土压力，按静水压力计算水压力，然后两者相加；水土合算采用土的饱和重度计算总的水土压力11.影响围岩压力的因素：岩体的结构、岩体的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度、支护时间等12. f 是表征岩体属性的一个重要物理量，它决定岩体性质对压力拱高度的影响对松散体f =tanψ对粘性岩体f=tanψ+c/δ对岩性岩体f=0.01Rｃ13.温克尔假设：地层的弹性抗力与结构变位成正比14.结构可靠度指标В的物理意义：从均值到原点以标准差为度量单位的距离δｚ当β变小失效概率增大，当β变大失效概率减小15.浅埋式结构的形式：直墙拱形结构、矩形框架结构、梁板式结构16.沉箱（沉井）：不同形状的井筒或箱体，按边排土边下沉的方式使其沉入地下即沉井或沉箱17.承受核爆炸动载的结构不同于工业民用建筑结构的一个特点是结构允许出现一定的变形18.沉井的类型：按构造分为连续沉井和单独沉井；按平面形状分为圆形沉井、矩形沉井、方形沉井、多边形沉井19.沉井的组成部分：井壁（侧壁）、刃脚、内隔墙、封底和顶盖板、底梁和框架20.地下连续墙设计计算的主要内容包括：1.确定荷载，包括土压力和水压力等2.确定地下连续墙的入土深度3.槽壁稳定验算4.地下连续墙静力计算5.配筋计算、构件强度验算、裂缝开展验算、垂直接头计算21.连续墙的深度由入土深度决定连续墙入土比按地质条件不同取为0.7—1.0 连续墙的厚度根据连续墙不同阶段的受力大小、变形及裂缝控制要求决定22.地下连续墙与主体结构的结合方式：单一墙、重合墙、复合墙、分离墙23.地下连续墙的施工接头：1.直接连接构成接头2.使用接头管建成接头3.使用接头箱建成接头4.用隔板建成接头5.用预制构件建成接头24.混凝土管片的设计方法与要求：1.按照强度、变形、裂缝限制等要求进行验算2.确定衬砌结构几个工作阶段，提出各个工作阶段的荷载和安全质量指标要求，进行各个工作阶段和组合工作阶段的结构验算25.荷载的分类：基本荷载（地层应力、水压力、自重、上覆荷载的影响、地基抗力）、附加荷载（内部荷载、施工荷载、地震的影响）、特殊荷载（平行配置隧道的影响、接近施工的影响、其他）26.衬砌内力的计算方法：1.按自由变形的均质圆环计算内力 2.考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算3.日本修正惯用法4.按多铰圆环计算圆环内力27.盾构法中接缝防水的基本要求：1.保持永久的弹性状态和具有足够的承压能力，使之适应隧道长期处于“蠕动”状态而产生的接缝张开和错动2.具有令人满意的弹性龄期和工作效能3.与混凝土构件具有一定的粘结力4.能适应地下水侵蚀28.沉管隧道的设计内容：总体几何设计、结构设计、通风设计、照明设计、内装设计、给排水设计、供电设计、运行管理施工设计等29.沉管结构类型：钢壳结构和钢筋混凝土沉管30.沉管管段内力计算在各不同阶段进行荷载组合的三种形式：1.基本组合2.基本组合+附加荷载3.基本荷载+偶然荷载31.沉管结构浮力设计的内容包括：干舷的选定和抗浮安全系数验算，其目的是最终确定沉管结构的高度和外廓尺寸32.顶管施工顶进力的包括：贯入阻力、摩擦阻力、管节自重产生的摩擦阻力课后思考题1,土压力可分为几种形式？其大小关系如何？答；静止土压力，主动土压力，被动土压力，被动.>静止>主动2简述围岩压力的概念及其影响因素答；围岩压力就是指位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力影响因素：岩体结构，岩石强度，地下水的作用，硐室的尺寸和形状，支护的类型与强度，施工方法，硐室的埋置深度，支护时间3简述弹性抗力的基本概念？其值大小与那些因素有关？答：在靠边拱脚和边墙部位，结构产生向地层的变形，由于结构与岩体紧密接触，则岩土体将制止结构的变形，从而产生对结构的反作用，对这个反作用力习惯上称为弹性抗力其大小和分布规律决定于结构的变形和地层的物理力学性质4简述温克尔假定？答：地层的弹性抗力与结构变形成正比。
习题集课程试卷_地下建筑结构
10.10隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取那些措施。
第十一章沉管结构
11.1沉管运输中干舷设计的意义。
11.2沉管结构设计的方法和原则。
11.3沉管管段之间连接处理的方法。
11.4沉管基础的处理措施有那些？
第十三章顶管、管幕及箱涵结构
13.1保证顶管工程的成功实施，需要解决好那些关键问题？
13.2常用的顶管工具有那些？
13.3阐述中继接力顶进技术的原理。
第三篇 岩石地下建筑结构
第十四章整体式隧道结构
14.1什么是半衬砌结构及其使用范围？
14.2半衬砌结构的计算简图？
14.3直墙拱结构的优缺点有那些？
14.4直墙拱结构的计算简图及计算原理？
习题
图示一双跨对称的框架。几何尺寸及荷载见图中。底板厚度0.5m材料的弹性模量E=2.0×107kN/m2，地基的弹性模量Eo=5000kN/m2。设为平面变形问题，绘出框架弯距图。
第七章附建式大楼地下室
思考题
7.1附建式大楼地下室的结构形式有哪些。
7.2附建式大楼与主楼间的基础连接处如何处理。
7.3如何考虑主楼的基础荷载对附建式大楼结构受力的影响。
14.5简述直墙拱结构的设计计算步骤。
第十五章喷锚结构
15.1什么是喷锚支护？它与传统的模注混凝土衬砌相比有那些优点？它与新奥法有何关系？
15.2喷锚支护的工艺特点和作用机理？
15.3从体现现代支护原理角度浅谈喷锚支护的设计与施工原则。
15.4什么是复合衬砌？其受力变形的特点？
15.5二次衬砌的主要作用以及其结构设计的基本要求？
2.10考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情况如何？
地下建筑结构 作业答案
1简述围岩压力的两种计算方法？两者有何区别？答：①按松散体理论计算围岩压力当地下结构上覆岩层较薄时。
通常认为覆盖层全部岩体重量作用于地下结构。
这时地下结构所受的围岩压力就是覆盖层岩石柱的重量。
深埋结构是指地下结构的埋深大到这样一种程度,以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量,深埋结构的围岩压力是研究地下洞室上方一个局部范围内的压力现象部分岩体的稳定性,这部分岩体称为岩石拱,只有以下岩体重量对结构产生压力,称此为压力拱,为二次抛物曲线。
水平围岩压力只对较松软的岩层才考虑。
由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力叫底部围岩压力②按弹塑性体理论计算围岩压力2简述弹性抗力的基本概念。
其值大小与那些因素有关系？答：地下建筑结构除承受主动荷载作用外（如围岩压力、结构自重等）,还承受一种被动荷载,即地层的弹性抗力。
岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,对这个反作用力习惯上称弹性抗力。
弹性抗力大小和分布规律不仅决定于结构的变形,还与地层的物理力学性质有着密切的关系。
3简述弹性地基梁两种计算模型及其区别？答：（1）局部弹性地基模型地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。
即y=p/k这个假设实际上是把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧。
当地基表面上某一点受压力p时，由于弹簧是彼此独立的，故只在该点局部产生沉陷y，而在其他地方不产生任何沉陷。
（2）半无限体弹性地基模型把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体（半无限体是指占据整个空间下半部的物体，即上表面是一个平面，并向四周和向下方无限延伸的物体）。
4简述弹性地基梁与普通梁的区别？答：(1)普通梁只在有限个支座处与基础相连，梁所受的支座反力是有限个未知力，因此，普通梁足静定的或有限次超静定的结构。
(2)普通梁的支座通常看作刚性支座，即略去地基的变形，只考虑梁的变形;弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形。
5何为长梁、短梁、刚性梁，有何区别？答：短梁：当弹性地基梁的换算长度1<λ<2.75时，属于短梁，它是弹性地基梁的一般情况。
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《地下建筑结构》习题
1、盾构法隧道衬砌管片形式有哪些？举出三种常见类型并简述其各自特点和使用条件？
2、地下连续墙结构作为围护结构和主体结构一部分的设计计算有何不同之处？
3、试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别。
4、浅埋式结构的适用场合。
5、简述沉井结构与沉箱结构的特点及其应用范围。
6、简述附建式结构的口部设计的重要性及其特点。
7、何谓附建式结构？附建式结构的形式、用途及特点有哪些？
8、试述地下连续墙结构的优点及适用条件。
9、地下连续墙结构包括哪些设计内容？
10、简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？
11、简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？
12、盾构法隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取哪些措施？
13、沉管法结构的适用条件如何？它与盾构法隧道结构相比有何优点？
14、简述复合结构承载机理。
15、简述直墙拱结构的受力特征及计算方法。