地下结构

1.绪论
地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层） 的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空 间内修建的结构物，统称为地下结构。 地下工程分类 ：交通隧道，水工隧洞、矿山 巷道、地下仓库、地下工厂、地下民用与公共 建筑、地下市政工程、人防工程、国防地下工 程。
1.1地下结构型式
地下结构：水平，倾斜（斜井），竖直（竖 井）；（水平坑道埋置深度的不同，又分成浅 埋和深埋两种） 结构型式首先由受力条件来控制，即在一定地 质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动 载下求出最合理和经济的结构型式；图 结构型式也受使用要求的制约； 施工方案是决定地下结构型式的重要因素之一。
1.3 设计内容
设计分工艺设计、规划设计、建筑设计、防护 设计、结构设计、设备设计等。 结构设计工作一般分初步设计和施工图设计两 个阶段。
初步设计的内容 （1）工程防护等级，三防要求与动载标准的确 定； （2）确定埋置深度与施工方法； （3）草算荷载值； （4）选择建筑材料； （5）选定结构型式和布置； （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。
2）地下结构是在受载状态下构筑。地下结构 的构筑过程就是用内含空间代替地层实体，且 在构筑过程中是分部完成这种代替的，因此， 地下结构的受载情况与地下结构的形成过程及 空间效应密切相关。 3）地层不单纯是荷载，各类地层具有不同程 度的自承能力。 4）地下结构处于地层中，设计时所依据的条 件只是前期地质勘探得到的粗略资料，揭示的 地质条件非常有限，只有在施工过程中才能逐 步地详细了解。
技术设计 主要是解决结构的强度、刚度和稳定、抗裂性 等问题，并提供施工时结构各部件的具体细节 尺寸及连接大样。 （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。
1.4 计算原则
1） 使用规范 2） 设计标准：确定地下建筑物的荷载、建筑
当前，地下空间的利用能够缓解地面上住宅、 交通、生产以及生活设施的用地紧张，能够节 约能源，提供安静和无大气污染的环境。国际 上将21世纪作为“人类开发利用地下空间的年 代”。 地下结构的建设成本较高，技术难度较大，施 工工期较长，且建成后对其再改造或改建的难 度也较大。
开发地下空间的工程技术包括： 1）挖掘技术 明挖法、新奥法、盖挖法、盾构法、顶管 法、逆作法、沉管法、钻进和爆破 2）支护技术 重力墙、衬砌、棚架、锚杆、锚索、排桩、 板桩、土钉、地下连续墙、内支撑、沉井 3）防水技术 引水、降水、回灌、止水帷幕等。 4）地下钢筋混凝土浇筑技术
本节要点
常见地下结构型式及使用范围;计算原则和 计算方法；
材料的选用、允许考虑由塑性变形引起的内力重 分布、截面计算原则、材料强度指标
3） 计算理论 （1）计算原理：较多地应用以文克尔假定的基
础局部变形理论以及以弹性理论为基础的共同变 形理论。说明 （2）计算方法：一般结构力学法，弹性地基梁 法，矩阵分析法。
图1-10 弹性抗力限制了结构的变形，故改善了结构的受力情况，exit
本课程主要参考文献 1. 钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算.北京：中国 水利水电出版社，1996
2. 孙均.地下工程设计理论与实践.上海：上海科
学技术出版社.1996 3. 孙均，侯学渊.地下结构（上下册）.北京：科 学出版社，1987
4. 《工程岩体分级标准》（GB 50218-94）
5. 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB
图1-2 附建结构 exit
图1-3 浅埋式结构exit
图1-4 地道式结构
图1-5 沉井
exit
图1-6 盾构exit
图1-7 地下连续墙结构exit
图1-8 顶管exit
图1-9 沉管exit
1.2 地下结构的特点
地下结构处于地层中，其周围介质为岩石或土 壤。因此，地下结构与地面结构相比较具有很 大的差别。地下结构有如下特点： 1）地下结构处于地层介质中，修建过程中和 建成后都要受到地层的作用，包括地层应力、 变形和振动的影响，而这些影响是与所处地层 的地质构造密切相关。为此，地下结构的选址 和选型及如何修建（施工）都必须充分考虑地 层条件。
50086-2001）
6. 《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2001）
7. 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004） 8. 《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2005）
学习方法和考试 •先前的基础学科需良好掌握； •以理解为主，勤于观察，理论联系实际； •考试成绩组成：平时成绩30％，卷面成绩70％。
地下结构工程
第01章
本课程介绍 “地下结构工程”是土木工程专业的主干课程之一。 它是力学基础课与工程实践相结合的一门课程，是培
养地下结构设计人员的必须课程。本课程的目的和任
务是使学生获得地下结构工程的基础知识，掌握地下
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结构工程的技术性能，应用方法及其施工工艺；为今
后学生进行地下结构设计和指导地下工程施工工作打 下较坚实的基础。
图1-1 地下结构型式
Stockholm
综合地质、使用、施工三因素，地下结构常见 的型式有以下几种： （1） 附建式结构 图 （2） 浅埋式结构 图 （3） 地道式结构 图 （4） 沉井法结构 （5） 盾构法结构 图 （6） 连续墙结构 图 （7） 顶管结构 图 （8） 沉管法结构 图
前言
地下空间是一种重要的自然资源。 地下空间具有恒温、恒湿、隔热、遮光、气密、 隐蔽、安全等优点。 人类对地下空间的利用，经历了一个自发到自 觉的漫长过程。 居住->采矿、储存物质、水的输送、交通、军 事、墓葬等。 （古人类居住洞穴，中国隋朝半地下粮仓、埃及 的采矿穴，罗马的下水道，宋朝的军事地道， 埃及金字塔）