地下结构复习题

1、地下结构复习提纲一、 名词解释1. 地下结构：在保留上部地层（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筑的建筑结构物。2. 衬砌：支护结构。3. 局部变形理论：作用在地基上某一点的力只在该点产生变位，对其他点没有影响的的理论。4. 温克尔假定：围岩的弹性反力是与围岩在该点的变形成正比的。5. 围岩：洞室开挖后，由于围岩在开挖面处解除了约束，破坏了平衡，洞内各点的应力状态发生了变化，把洞室周围发生应力重分布的这部分岩体叫做围岩。6. 二次应力：把重新分布后的应力状态叫做二次应力状态。7. 收敛：由于二次应力状态的作用，使围岩发生向洞内的位移，这种位移叫做收敛。8. 三次应力：如

2、果支护结构有一定强度和刚度，这种围岩和支护结构的相互作用会一直延续到支护所提供的阻力与围岩作用力之间达到平衡为止，从而形成一个力学上稳定的隧道结构体系，这就是三次应力状态，也是围岩与支护结构相互作用的过程。9. 变形压力：由于围岩变形受到支护的抑制而产生的。10. 松动区：塑性区内圈应力低于初始应力的区域称作松动区。11. 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。12. 围岩压力：一般工程中所认为的围岩压力，是指由于洞室开挖后的二次应力状态，围岩产生破坏所引起的作用在衬砌上的压力。13. 弹性反力：由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的反力。14. 结构力学模

3、型：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。15. 应变软化：当应力达到峰值时，试件的承载能力并没有完全丧失，而是一边降低，一边变形，试件表面部分出现分离破坏，这种现象叫强度劣化或应变软化。16. 连续介质模型：视围岩为承载主体，支护结构则约束围岩向隧道内变形的模型。17. 反分析：利用现场监控量信息，包括位移、应变、二次应力或地应力，根据给定的材料模型，来反演工程介质材料的性态参数和初始荷载。18. 岩体力学模型：连续介质力学的计算模型，也称围岩结构模型。它是将支护结构与围岩视为一个整体，作为共同承载的地下结构体系，故也称复合整体模型。在这个模型

4、中，围岩是直接的承载单元，支护结构是镶嵌在围岩孔洞上的承载环，只是用来约束和限制围岩的变形，两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡状态。19. 强度劣化：同应变软化；当岩体应力达到岩体极限强度后，强度并未完全零部件，而是随着变形增大逐渐降低，直到降至残余强度为止。这种形式的破坏称为强度劣化或弱化。20. 荷载结构法：其计算方法认为，地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载（包括主动的地层压力和由于围岩约束结构变形而形成的弹性反力），以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法称为荷载结构法。21. 围岩结构模型：同岩体力学模型。22. 柔性支护：既能及时地进行支护，限制围岩过大变形而

5、出现的松动，又允许围岩出现一定的变形，同时还能根据围岩的变化情况及时调整参数。23. 岩爆：又称冲击压力，它是在围岩积聚了大量的弹性变形能之后，由于开挖突然释放出来时产生的压力。24.二、 填空1、地下结构形式按其使用目的可分为（防护型支护）、（构造型支护）和（承载型支护）三类。2、就地灌注整体式混凝土衬砌有（厚拱薄墙衬砌）、（直墙拱形衬砌）和（曲墙拱形衬砌）几种形式。3、衬砌按制造方式可分为（就地灌注整体式混凝土衬砌）、（锚喷支护）、（复合式衬砌）和（装配式衬砌）几种形式。4、三轴压缩实验时峰值前岩石的应力应变曲线可划分为（岩石的空隙在围岩轴压作用下闭合）、（符合虎克定律的弹性变形）、（逐渐

6、产生纵向裂隙）和（岩石材料破碎、分解）。5、根据结构面对岩体力学性质和围岩稳定性的影响，工程地质学将岩体划分为（整体结构）（层状结构）（碎裂结构）（散体结构）四种。6、岩体在剪切荷载作用下的变形方式（沿剪切面滑移）、（结构面不参与作用，沿结构体岩石断裂）、（在结构面影响下，沿岩石剪断）三种。7、岩体中这种由于工程活动改变后的应力，称为（ ），它影响范围内的岩体称为（ ）。三、 选择题1、影响围岩稳定性的主要因素有地质因素（ AB） 工作活动中人为因素（CD） A、岩体的结构类型，结构面性质和空间组合、岩石的力学性质B、围岩的初始应力场、地下水状况C、地地下洞室的尺寸和形状D、施工中采用的开挖方

7、法2、下列关于围岩初始应力的描述中，那个是正确的 A、垂直应力一定大于水平应力B、构造应力以水平应力为主C、自重应力以压应力为主D、构造应力场在空间分布很不均匀四、 简答题1、 地下工程支护结构计算的主要特性。21) 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，这两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育雏发挥围岩的自承力。2、 现

8、代支护理论与传统理论的主要区别。111) 对围岩和围岩压力的认识方面（传统支护理论认为围岩压力由洞室塌落的围岩“松动压力”造成，而现代支护理论则认为围岩具有自承能力，围岩作用于支护上的压力不是松动压力，而是阻止围岩变形的形变压力）2) 在围岩和支护间的相互关系上（传统支护理论把围岩和支护分开考虑，围岩当作荷载，支护作为承载结构，属于“荷载结构”体系，现代支护理论则将围岩和支护作为一个统一体，二者组成“围岩支护”结构体系共同参与工作）3) 在支护功能和作用原理上（传统支护只是为了承受荷载，现代支护则是为了及时稳定和加固围岩）4) 在设计计算方法上（传统支护主要是确定作用在支护上的荷载，现代支护设

9、计的作用荷载是岩体地应力，由围岩和支护共同承载）5) 在支护形式和工艺上3、 锚杆支护的主要力学机理。127隧道开挖后打设锚杆，由于锚杆具有的抗剪能力，从而提高了围岩锚固区的c、值。此外，锚杆具有加固不稳定岩块起到悬吊作用层状岩体中系统配置锚杆起到组合梁作用；形成锚杆加固范围内的承载环及内压作用（限制围岩向洞室内的变形）。对于锚杆的作用，不应该单独割裂开来看待，而应当看作是这些作用的复合作用（成拱、内压）4、 喷层支护的主要力学机理。126喷射混凝土支护喷射迅速，能与围岩紧密结合，形成一个共同的受力结构。并具有足够的柔性，吸收围岩变形，调节围岩中的应力。喷混凝土使裸露的岩面上的局部凹陷很快填平

10、，减少局部应力集中，加强岩体表面强度，防止围岩发生风化。同时，通过喷混凝土层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力均匀分担。对岩体条件和隧道开头具有很好的适应性。而且这种支护可以根据它的变形情况随时补喷加强。因此，喷混凝土的作用在于形成以围岩为主的围岩与喷混凝土之间相互作用的结构体系。5、 地下工程原始应力确定的主要方法。25、26第一类因素有重力、地质构造、地形、岩体的物理力学性质以及地温等经常性的因素；第二类因素有新构造运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性的或局部性的因素。1) 有当地实测地应力数值时，应以实测值作为工程设计的计算参数。或由洞壁位移反算原岩应力；2) 无量测数值时，垂直

11、原岩应力可根据自重应力计算，但应当注意，埋深很小时可能偏差3) 无量测数据时，侧压系数应视下列情况确定：邻近工程数值；无明显构造应力地区、孤山地区以及河谷谷坡附近取1；构造应力地区、距地表较深1；黄土地层0.50.6；松散软弱地层0.51.0；4) 两个水平方向的应力，当无实测值时，取相等6、 简述地下结构支护设计的力学分析步骤。7、 现代支护结构原理包含哪些方面内容。1211) 现代支护结构建立在围岩与支护共同作用的基础上的，即把围岩与支护看成是由2种材料组成的复合休，且把围岩通过岩体支承环作用成为结构体系的重要部分；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，并由此降低围岩

12、压力以改善支护的受力性能；3) 现代支护结构原理的加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。8、 简述自然平衡拱的形成过程。94自然平衡拱上方的一部分岩体承受着上覆地层的全部重力，如同一个承载环一样，并将荷载向两侧传递下去，这就是围岩的“成拱作用”。而自然平衡拱满园内破坏了的岩体的重力，就是作用在支护结构上围岩松动压力的来源。其成拱作用也可以解释为在形成松动压力时，围岩的“承载作用”。9、 无支护隧道各类破坏模式

13、及相应的条件。691) 脆性破坏。水平应力与垂直应力的差值以及绝对应力值都很大的情况下，由于施工开挖或爆破震动等作用引起大量原已积聚的弹性应变能突然释放，而产生的一种称为岩爆的变形破坏类型2) 块状运动。自重超过它们脱离岩体的阻力，在顶部较少的在侧壁造成沿结构面产生的松弛、滑移和坠落等变形破坏现象3) 弯曲折断破坏。对于层状、特别是薄层状岩层，可能由于测定开挖的卸荷回弹可洞壁切向应力集中超过薄层状岩层的抗弯折强度，引起岩层弯折内鼓的变形破坏4) 松动解脱。在破碎松散岩体结构中，由于自承能力很低，上覆岩体重力造成的应力集中区域内岩体破坏而形成的崩坍5) 塑性变形和剪切破坏。在塑性岩体中，稳定的丧

14、失是塑性变形的结果，产生了过度的位移，但无明显的破坏迹象。10、试写出半形拱结构的典型方程式，说明式中各物理量的含义，并给出其基本结构示意图。16911、试通过围岩变形特征曲线，支护结构的供给曲线分析论述围岩和支护结构的相互作用。85、91、9212、如何确定隧道的最小围岩压力。10213、喷锚支护有哪些优越性。1251) 锚喷支护获得如此广泛的应用，是因为它在一定条件下具有技术先进、经济合理、质量可靠、适用范围广等一系列显著优点。2) 锚喷支护可以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) 锚喷支护属于柔性薄型支护，容易调节围岩变形，发挥围岩自承能力。4) 它还

15、能发挥支护材料的承载能力，适应现代支护结构支护的要求。5) 喷层还有把松动的壁面黏结在一起与填平裂隙凹穴的作用，因而能减小围岩松动和应力集中。6) 隔水，防风化的材料。14、工程岩体Q分类的考虑的主要因素及指标的计算方法。5615、如何确定曲墙拱形结构的弹性反力。18216、理想支护结构的基本要求。1221) 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；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)

16、 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，以适应不断变化的围岩状态。17、依据围岩分级选择喷锚支护参数时，应体现哪些基本原则。1401) 根据不同的围岩压力的特点，对拱、墙采用相应的支护参数；2) 力求体现使用锚喷支护类型的灵活性及允许进行局部加固围岩的特点；3) 锚喷支护参数表中给出的锚喷支护参数是根据工程类比确定的；4) 锚喷支护表中的锚喷参数，一般是根据本部门以往修建工程的设计参数，经统计和分析研究后确定的。18、通过图示说明开完围岩响应的空间控制效应。6819、地下结构信息反馈设计时，信息监控的必须项目有哪些。287 洞内目测、隧道净空变形、拱顶下沉20、收敛约束设计的基本内容。五、 理论题。1、开挖模拟原理702、塑性区力学分析原理79 解题的基本原理是使塑性区满足塑性条件与平衡方程，使满足弹性条件与平衡方程，在弹性区与塑性区交界处既满足弹性条件又满足塑性条件。3、半拱形衬砌结构力学计算方法1694、开挖围岩稳定性判断分析的力学步骤 5、围岩与支护结构相互作用力学原理87六、 计算题1、破碎、松散岩体中的隧道，采用辛普森理论如何计算器围岩压力。1082、某直墙拱形结构直墙厚为X1，墙高为X2，