地下结构内容_地下结构1
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第一章：1，地下结构：在保留上部地层（上体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构物。
2，地下结构体系：在地层稳固的情况下—围岩本身就是承载结构。地层自稳能力较强时，地下结构将不受或少受地层压力的荷载作用，否则地下结构将承受较大的荷载直至必须独立承受全部荷载作用。周围地层（围岩）+地下结构＝地下结构体系。
3，衬砌的（或称为被覆）：除在坚固、完整而又不易风化的稳定岩层中可以只开成毛洞外，其他在所有地层中的坑道都需要修建支护结构，即衬砌。它是在坑道内部修建的永久性支护结构。
4，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）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自承力。
5，支护上承受的荷载：与原岩应力，地质体强度、施工方法、施工流程（时间因素）、支护形式、结构形状等有关。6，施工方法是确定断面形状的决定性因素：（1）矿山法——拱形（2）明挖法——一般是矩形，（3）盾构法——一般是圆形；
7，地层（围岩）的作用：①地层既是承载结构的基本组成部分，②是形成荷载的主要来源③洞室周围的地层在很大程度上是地下结构体系中承载的主体。④地下结构的安全度首先取决于地下结构周围的地层能否保持持续稳定，并且应充分利用和更好地发挥围岩的承载能力。
8，地下结构的形式：（1）按其使用目的（或由围岩的稳定性）：①防护型支护 ：封闭岩面，防止围岩质量的进一步恶化 ；②构造型支护 ：防止局部掉块或崩塌 ③承载型支护：轻型、中型及重型等 ⑵按支护作用机理分为：①刚性支护结构②柔性支护结构③复合式支护结构
9，衬砌的按制造方式（指承重型）：①就地灌注整体式混凝土衬砌,用模板浇注混凝土衬砌，刚度较大；a，矿山法施工时常用拱形结构形式b，明挖法施工常用的结构形式是矩形框架，c，沉埋法（水下明挖法）常用的结构师预支型的②锚喷支护：柔性，能吸收围岩变形；③复合式衬砌：先柔后刚，先锚喷后模筑；④ 装配式衬砌：工厂预制，施工现场拼装。
10，结构力学的计算模型：是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载的来源，同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型，称为结构力学模型；分为：①主动荷载模型②主动荷载加围岩弹性约束的模型③实地量测荷载模式
11，经验设计：就是根据围岩的稳定程度的分级指标，参考同类工程经验以确定所涉及结构的有关设计参数和施工方法，如结构厚度，配筋，开挖方式等。
12，收敛-约束法：收敛-约束曲线：1-洞周收敛曲线（围岩特征曲线）2-支护约束曲线（支护结构特征曲线）
第二章：1，初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖隧道前岩体中就已存在的地应力场
2，自重应力场：是指上覆岩体自重所产生的应力场，它是地心引力和离心惯性力共同作用的结果
3，构造应力场：是指地壳各处发生的一切构造变形与破裂所形成的地应力
4，岩体自重应力场的变化规律为：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(μ≤0.5，0.15～0.35）。③ 地壳构造运动改变了重力应力场的状态，如背斜、断层；④ 深度对初始应力状态有重大影响；其应力状态可视围岩的强度不同分别处于弹性的、隐塑性的及流动的3种状态。
5，构造应力场的变化规律：① 地质构造形态的变化不仅改变了自重应力场，除了以各种构造形态获得释放外，还以各种形式积蓄在岩体内。② 构造应力场在不深的地方已普遍存在，最大构造应力的方向多近似为水平，且水平应力普遍大于自重应力场中的水平应力分量，甚至也大于垂直应力分量
6，围岩的工程性质：一般包括3个方面：物理性质、水理性质、力学性质，而对围岩稳定性最有影响的是岩体的力学性质，即围岩抵抗变形和破坏的性能，物理性质：岩体的组成和结构状态；水理性质：遇水软化及透水性；力学性质：围岩抵抗变形和破坏的性能。上述的前两个性质是影响岩体力学性质的重要因素。
7，岩体的力学性质：⑴①在软弱围岩中，岩体的特性与结构岩石的特性并无本质区别。
在完整而连续的岩体中也是如此；②在坚硬的块状岩体中，岩体的力学性质主要受结构面的性质及其在空间的位置所控制。③岩体的力学性质是诸因素综合作用的结果，有些岩体是岩石的力学性质起控制作用，有些岩体是结构面的力学性质占主导地位。⑵主要取决于：a.岩体的结构特征；b.结构体岩石的特性；c.结构面的特性。d.环境因素尤其是地下水和地温对岩体的力学性质影响很大。
8：蠕变：作用的应力不变，而应变随时间而增长的现象称为蠕变。
9，松弛：这种应变不变，而应力随时间衰减的现象称为松弛。
10，流变：无论岩体受压或受剪，它们所产生的变形都不是瞬时完成的，而是与加载速度和在荷载作用下的长期性有关，这种时间效应称为。
11，围岩分级的基本概念：不同地质条件与围岩稳定性之间存在着一定的联系，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的评价的基础上，按其稳定性将围岩分为工程性质不同的若干级别，这就是围岩稳定性分级。12，影响围岩稳定性的主要因素：（1）地质因素：① 岩体结构类型 ② 结构面性质和空间的组合。以上两种决定了岩体的完整程度 ③ 岩石的力学性质，即坚硬程度 ④ 围岩的初始应力场 ⑤ 地下水状况。（2）工程活动中的人为因素：① 坑道的尺寸和形状。② 施工中所采用的开挖方法。
第三章：1，二次应力状态：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，这种现象叫做应力重分布。把重新分布后的应力状态叫做二次应力状态或围岩应力状态。
2，围岩：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
3，收敛：由于二次应力状态的作用，使围岩发生向洞内的位移，这种位移称之为收敛。结果有二：①若岩体强度高，整体性好，断面形状有利，岩体的变形到一定程度就将自行终止，围岩是稳定的。②反之，岩体的变形将自由地发展下去，最终导致隧道围岩整体失稳而破坏。
4，约束：在这种情况下，应在开挖后适时地沿隧道周边设置支护结构，对岩体的移动产生阻力，相应地，支护结构也将承受围岩所给予的作用力，并产生变形
5，进行支护结构设计的5方面问题：① 围岩初始应力状态，或称一次应力状态；② 开挖洞室后围岩的二次应力场和位移场；③ 判断围岩二次应力场和位移场是否符合稳定性条件
f({}2,R1)0 2即围岩稳定性准则。F({u},R2)0④ 设置支护结构后围岩的应力状态，亦称围岩的三次应力场和位移场，以及支护结构的内力和位移；
⑤ 判断支护结构安全度的准则，一般可写成 f1({M},K1)0 F1({δ K2)06，洞室开挖后的应力状态特征及影响因素：① 初始应力场的影响，由于围岩的二次应力场是初始应力在洞周重新分布的结果，初始应力状态对围岩二次应力，位移场起决定性作用。② 开挖断面形状的影响。在一定的初始应力场中，围岩二次应力场受隧道横断面形状的影响很显著。③ 岩体结构特性的影响。岩体结构特性对围岩二次应力场的影响是内在的，本质的。④ 岩体力学性质的影响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。开挖方式。
7，无支护坑道围岩失稳的形式：① 脆性破坏——岩爆，发生在高地应力场中的硬岩。② 块状运动——沿结构面产生的松弛、滑移和坠落，发生在块状，有不利结构面的岩体。③ 弯曲折断破坏，发生在层状（薄层）岩体。④ 松动解脱，发生在破碎松散岩体。⑤ 塑性变形和剪切破坏。塑性岩体，发生过度位移
8，计算围岩二次应力场和位移场假定前提（4个假设）：① 视围岩为均质的、各向同性的连续介质；② 只考虑自重形成的初始应力场；③ 坑道形状以规则的圆形为主；④ 坑道位于地表下一定深度，问题简化为无限平面中的孔洞问题。
9，围岩的特征曲线，亦称围岩的支护需求曲线：形象地表明围岩在洞室周边所需提供的支护阻力及与其周边位移的关系
10，支护特征曲线：是指作用在支护上的荷载与支护变形的关系曲线，支护结构所能提供的支护阻力随着支护结构的刚度而增大，所以这条曲线也称为’支护补给曲线‘。
11，围岩与支护结构准静力平衡状态的建立：①不同刚度的支护结构与围岩达成平衡时的Pa和Ur0是不同的。②同样刚度的支护结构，架设的时间不同，最后达成平衡的状态也不同。
12，围岩压力的基本概念：广义地讲，我们将围岩二次应力状态的全部作用称为围岩压力。一般工程中是指由于洞室开挖后的二次应力状态，围岩产生变形或破坏所引起的作用在衬砌上的压力。
13，变形压力：由于围岩变形受到支护的抑制而产生的。① 弹性变形压力 ② 塑性变形压力 ③ 流变压力
14，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
15，自然平衡拱：由于洞室的开挖，若不进行任何支护，周围岩体会经过应力重分布→变形→开裂→松动→逐渐塌落的过程，在坑道的上方形成近似拱形的空间后停止塌落。将坑道上方所形成的相对稳定的拱，第四章：1，现代支护结构原理主要内容：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原理的一个基本观点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能力。④现场监控量测和监控设计是现在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用不同的支护方式。
2，理想支护结构的基本要求：①必须能与周围岩体大面积地牢固接触，即保证支护-围岩体系作为一个统一的整体工作。②要允许支护-围岩体系产生有限制的变形，一充分发挥围岩的承载能力，从而减少支护结构的作用，协调地发挥
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相互配合，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的动态（位移，应力等），及时进行调整和修改，以适应不段变化的围岩状态。
3，锚喷支护的优越性：①能充分发挥围岩的自称能力和支护材料的承载能力，适应现代支护结构原理对支护的要求②由于工艺上的原因，锚喷支护可在各种条件下进行施作，因此能够做到及时，迅速，以阻止围岩出现松动塌落③锚喷支护属柔性薄型支护，容易调节围岩变形，发挥围岩自承能力。④能充分发挥支护材料的承载能力。⑤能减小围岩松动和应力集中。
4，设计与施工的一般原则：①对坑道围岩进行分级②按围岩级别选择支护类型与参数③选择合理的喷层厚度，充分发挥围岩和喷层自身的承载力④合理配置钢筋网⑤合理选择钢支撑⑥二次衬砌通常是模筑的，在修二次衬砌之前要修防水层，形成具有防水性能的组合衬砌。
第五章：1，常用的计算模型（结合P13图1.3.1）① 主动荷载模型：适用于围岩与支护结构刚度比较小，或饱和含水或用于初步设计 ② 假定弹性反力模型 ③ 计算弹性反力模型
2，荷载：可根据在设计基准期内的作用时间，分为：永久的，可变的，偶然的3，承载能力极限状态：指结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的较大变形的极限状态。
4，正常使用的极限状态：指结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态，可以根据不同的设计要求，采用荷载的标准值或组合为荷载代表值的标准组合。
5，弹性支撑法：也称链杆法，是计算弹性反力图形解算衬砌内力的一种方法。特点是：①“局部变形”理论考虑衬砌与围岩共同作用；③弹性支承：用具有和岩柱弹性特征相同的弹性支承代替岩柱，③铰接的方式作用在衬砌单元的节点上，所以它不承受弯矩，只承受轴力。④注意每一个弹性支承所代表的地层范围——弹性支承的间距
6，引道 ：是城市道路中立交地道、水底隧道的洞门与地面的连接段，也是地下铁道车辆引出线的重要组成部分，其作用是挡土、挡水（地下水）和防洪（地面水）。分为：① 墙式（亦称分离式引道）；a.重力型、半重力型挡墙。b.薄壁式钢筋混凝土挡墙。c.加筋土挡墙、锚定板挡墙和土钉墙。d.板桩-拉锚型支挡结构 ②槽式（亦称整体式引道）。7，支挡结构的设计步骤 ：① 工程类比初步拟定结构物的尺寸，并满足基本构造要求；② 确定其上作用的荷载；③ 进行结构物的稳定及其地基应力验算，并达到一定的安全系数；④ 进行结构物的强度验算，并达到一定的安全系数；⑤ 若稳定或强度验算不能满足安全系数的要求时，则要重新拟定截面尺寸，或改进结构形式，反复计算直至达到要求为止。
8，洞门：洞门：交通隧道两端的出入口要修筑洞门，洞门是防护隧道洞口的工程结构，是隧道（包括明洞）的重要组成部分。
9，洞门的作用：①保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，防止车辆不受崩塌、落石等威胁；
②减少边坡、仰坡的开挖高度；③可以截拦、汇集、排除地表水；④还可以起到装饰洞口的作用。
第七章：1，信息反馈设计方法：所谓信息设计和施工，实质是通过施工前和施工过程中对导洞、试验洞或正洞的量测，以这些实测值进行反演分析，用来监控围岩和支护的动态及其稳定与安全，根据及时获得的量测信息进一步修改和完善原设计，并指导下阶段施工，确定支护施作方式和时间，调整支护参数，以期获得最优地下结构物的一种方法2，现场监控量测内容：确定测试内容、制订量测方案、选择测试手段以及实施监测计划等。
3，现场监控量测的设计：（1）选择和确定量测项目与量测手段
① 常规观测 a.目测监测。是隧道施工监测的重要内容； b.收敛位移量测。水平方向侧壁围岩之间的收敛量、顶拱下沉量、底部隆起位移量等。c.地表位移量测。② 试验段测试a.地层性态参数测定。确定力学参数及确定坑道开挖后的松动区范围 ；b.围岩及支护结构受力变形状态的现场测试。确定松动区范围 ；支护结构或临时支撑承受的地层压力，以及支护或内衬结构承受的内力。
4，信息反馈修正设计的两种考虑情况：⑴修正未开挖部分的预设计：对于在地质调查基础上的预设计，需根据施工中的观察，量测结果和具体的围岩情况，对未开挖段的支护模式或施工方法进行合理的修正。⑵变更已开挖部分的预设计：根据量测数据分析，开挖后位移不收敛时，可采取增打锚杆，增加喷射混凝土厚度，仰拱临时闭合等对策。
5，信息反馈指导施工：（1）最大允许位移值的控制，最大位移值与地质条件、埋深、断面形状和大小、开挖方法、支护类型及其参数有关（2）位移速度的控制：开挖通过量测断面时位移速度最大，以后逐渐降低，可根据位移速度来判断围岩的稳定性。（3）位移加速度的控制 ：位移时态曲线始终保持位移加速度小于0，说明位移速度不断下降，这是稳定的标志（4）二次衬砌施作时间的控制：在初次支护变形基本稳定后施作的。
