第一章绪论1、地下工程、地下空间得基本含义地下工程:地下工程就是建造在地层环境中(岩体或土体)得工程结构物;有广义与狭义地下工程。

地下空间:在岩层或土层中天然形成或经人工开发形成得空间称为地下空间。

第二章地下空间资源及开发利用价值1、地下空间资源、城市地下综合体基本含义地下空间资源:包括三个方面得含义:1)天然存在得资源蕴藏总量;2)一定技术条件下可供合理开发得资源总量;3)一定历史时期内可供有效利用得地下空间总量。

地下综合体指由城市中不同功能得地下空间建筑共同组合而形成得大型地下空间工程。

第三章地下工程地质环境与围岩分级1、岩体结构含义及类型岩体结构:结构体与结构面在岩体内得排列、组合形式。

类型1)整体、块状结构岩体2)层状结构岩体3)碎裂结构岩体4)散体结构岩体2、地应力得概念及其分类地应力:指存在于地壳岩体中得原始应力,又叫天然应力。

分类自重应力构造应力活动得剩余得变异及残余应力感生应力3、影响围岩稳定性得主要因素(1)地质因素:1 ) 岩体结构特征2)结构面性质与空间得组合3)岩石得力学性质4)围岩得初始应力场(2)工程活动所造成得人为因素:1)地下洞室尺寸与形状2)施工中采用得开挖方法4、围岩分级(见书本p50)第四章地下结构得设计方法与计算原理1、地下结构得受力特点主要特点:地下结构得围岩既就是作用于支护结构上得荷载来源,又与支护结构共同构成承载体系。

(1)除了承受使用荷载之外,地下结构还要承受周围岩土体与地下水得作用,而且后者往往构成地下结构得主要荷载;(2)地下结构得围岩既就是荷载得来源,又可以在某些情况下与结构共同作用形成承载体系;(3)地下水对结构得力学作用与岩土组成、地下水流场及结构防水系统等因素相关;(4)地下结构埋深足够大时,由于地层得成拱效应,结构承受得围岩竖向应力总就是小于其上覆地层自重压力;(5)地下结构得受力可能受到结构与围岩相互作用及施工过程得显著影响;(6)地下结构得荷载具有时空效应。

2、地下结构荷载计算得荷载—结构模型方法与地层—结构模型方法1、荷载—结构模型(1)特征a)支护结构就是承载主体,围岩作为荷载得来源与支护结构得弹性支撑,对支护结构得变形起约束作用;b)支护结构与围岩得相互作用就是通过弹性支撑对支护结构施加约束来体现,围岩得承载能力则在确定围岩压力与弹性支撑得约束能力时间接地考虑。

(2)适用条件主要适用于围岩因过分变形而发生松弛与坍塌,支护结构承担围岩松动压力得情况。

(3)需解决得关键问题如何确定作用在支护结构上得主动荷载,即围岩所产生得松动压力,以及弹性支撑给支护结构得弹性抗力。

(4)模型求解方法结构力学方法:力法(矩阵力法)、位移法(矩阵位移法——一维杆系有限元法)2、地层—结构模型(1)特征a)将支护结构与围岩视为一体,作为共同承载得结构体系;b)围岩就是直接得承载单元,支护结构只就是用来约束与限制围岩得变形。

(2)适用条件就是目前地下结构体系设计中力求采用或正在发展得模型。

它符合当前得施工技术水平,采用快速与早强得支护技术可以限制围岩得变形,从而阻止围岩松动压力得产生。

(3)需解决得关键问题如何确定围岩得初始应力场,以及表示材料不连续、非线性特性得各种参数、岩体本构模型。

(4)模型求解方法解析法、数值法(主要为FEM)3、围岩压力得概念及其分类围岩压力:就是指引起地下开挖空间周围岩体与支护变形或破坏得作用力。

它包括由地应力引起得围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上得作用力。

从狭义上来理解,围岩压力就是指围岩作用在支护结构上得压力。

在工程中一般研究狭义得围岩压力。

围岩压力可分为围岩垂直压力、围岩水平压力及围岩底部压力。

围岩压力按作用力发生形态分为:⑴松动压力⑵形变压力⑶膨胀压力⑷冲击压力4、自然拱得形成及其范围大小受到哪些因素影响自然拱得范围得大小受围岩地质条件、支护结构架设时间、刚度、它与围岩得接触状态、隧道得形状与尺寸、隧道得埋深、施工因素5、围岩压力得常用确定方法围岩压力得确定目前常用有下列三种方法:●直接量测法:就是一种切合实际得方法,对隧道工程而言,也就是研究发展得方向;但由于受量测设备与技术水平得制约,目前还不能普遍常用。

●经验法或工程类比法:就是根据大量以前工程得实际资料得统计与总结,按不同围岩分级提出围岩压力得经验数值,作为后建隧道工程确定围岩压力得依据得方法。

就是目前使用较多得方法。

●理论估算法:就是在实践得基础上从理论上研究围岩压力得方法。

由于地质条件得不确定性,影响围岩压力得因素多,企图建立一种完善得与适合各种实际情况得通用围岩压力理论及计算方法就是困难得。

第五章地下工程施工第六章1、地下工程基本作业包含哪些内容基本作业〓开挖+支护+衬砌2、常见地下工程施工方法明挖法、盖挖法、新奥法与钻爆法、浅埋暗挖法、盾构法、全断面掘进机法、顶管法、沉管法、沉井法3、盖挖法、逆做法得基本含义盖挖法:先用连续墙、钻孔桩等作为围护结构与中间桩,然后施工钢筋混凝土盖板,在盖板、围护墙、中间桩得保护下进行土方开挖与结构施工。

逆做法:土方开挖与结构施工顺序均由上而下进行。

4、逆作法施工得优缺点优点:1)可使建筑物上部结构得施工与地下基础结构施工平行立体作业,在建筑规模大、上下层次多时,大约可节省工时1/3。

2)受力良好合理,围护结构变形量小,因而对邻近建筑得影响亦小。

3)施工可少受风雨影响,且土方开挖可较少或基本不占总工期。

4)最大限度利用地下空间,扩大地下室建筑面积。

5)一层结构平面可作为工作平台,不必另外架设开挖工作平台与内撑,这样大幅度削减了支撑与工作平台等大型临时设施,减少了施工费用。

6)逆作结构得自身荷载由立柱直接承担并传递至地基,减少了大开挖时卸载对持力层得影响,降低了基坑内地基回弹量。

缺点:1)支撑位置受地下室层高得限制,无法调整高度,如遇较大层高得地下室,有时需另设临时水平支撑或加大围护墙得断面及配筋。

2)挖土作业空间狭小,不利于规模机械化施工、土方施工困难3)结构接头处理多4)对围护结构施工精度要求高5、浅埋暗挖法得含义及其施工技术原则浅埋暗挖法就是在距离地表较近得地下进行各种类型地下洞室暗挖快速施工得一种方法浅埋暗挖施工技术原则“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”①管超前——在工作面开挖前,沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管;②严注浆——打设超前小导管后注浆加固地层,包括初支背后注浆与二衬背后注浆;③短开挖——每次开挖循环进尺要短,开挖与支护时间尽可能缩短;④强支护——采用格栅钢架与喷射混凝土进行较强得早期支护,以限制地层变形;⑤早封闭——开挖后初期支护要尽早封闭成环,以改善受力条件;⑥勤量测——对规定部位进行动态监测,绘制位移-时间曲线,掌握施工动态,调整施工参数并设置各部位得变形警戒值,就是浅埋暗挖法施工成败得关键。

6、盾构法得含义盾构法就是暗挖法施工中得一种全机械化施工方法,它就是将盾构机在地层中推进,通过盾构外壳与管片支承围岩防止发生往隧道内得坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构得一种机械化施工方法。

7、土压平衡盾构(EPB盾构)、泥水平衡盾构工作原理盾构推进时,其前端刀盘旋转掘削地层土体,切削下来得土体进入土舱。

当土体充满土舱时,其被动土压与掘削面上得土、水压基本相同,故掘削面实现平衡(即稳定)。

刀盘旋转切削土体,同时液压千斤顶5将盾构机向前推进,并向密封仓内3加入塑流化改性材料,与开挖面切削下来得土体经过充分搅拌,形成具有一定塑流性与透水性低得塑流体。

同时通过伺服控制盾构机推进千斤顶速度与螺旋输送机6向外排土得速度相匹配,经舱内塑流体向开挖面传递设定得平衡压力,实现盾构机始终在保持动态平衡得条件下连续向前推进。

泥水盾构系靠盾构机得推进力使泥水(水、粘土及添加剂得混合物)充满封闭式盾构得密封舱(也称泥水舱),从而对掘削面上得土体施加一定得压力,该压力称为泥水压力。

通常取泥水压力大于地层得地下水压+土压,所以尽管盾构刀盘掘削地层,但地层不会坍落,即处于稳态。

刀盘掘削下来得土砂进入泥水舱,经设置在舱内得搅拌装置拌与后成为含掘削土砂得高浓度泥水,再经泥浆泵将其泵送到地表得泥水分离系统,待土、水分离后,再把滤除掘削土砂得泥水重新压送回泥水舱。

如此不断循环实现掘削、排土、推进。

因靠泥水压力使掘削面稳定故得名泥水加压盾构,简称泥水盾构。

泥水盾构机对于隧道面可被泥水加压所支撑得土质条件很理想,适用于应付各种困难地层与控制地表沉降。

挖出得土以泥水形式由管道运输,而砾石可压碎后被管道运输或在管道输送中途被移走。

8、盾构机选型与地层渗透系数、颗粒级配、水压得关系1、盾构类型与渗透性得关系地层渗透系数对于盾构得选型就是一个很重要得影响因素。

根据欧美与日本得施工经验可知:(1)当地层得透水系数<10-7m/s时,可以选用土压平衡盾构;(2)当地层得渗水系数在10-7m/s与10-4m/s之间时,既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水式盾构;(3)当地层得透水系数大于10-4m/s时,宜选用泥水盾构。

2、盾构类型与颗粒级配得关系一般来说,细颗粒含量多,碴土易形成不透水得塑流体,容易充满土仓,在土仓中可以建立压力,平衡开挖面得土体。

粗颗粒含量高得碴土塑流性差,实现土压平衡困难。

盾构类型与颗粒级配得关系如下:(1)淤泥粘土区,为土压平衡盾构适应范围;(2)粗砂、细砂区,既可使用泥水盾构,也可经土质改良后使用土压平衡盾构;(3)卵石砾石粗砂区,为泥水盾构适用得颗粒级配范围。

3、盾构类型与水压得关系当水压大于0、3MPa时,适宜采用泥水盾构。

如采用土压平衡盾构,螺旋输送机难以形成有效得土塞效应,在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象,引起土仓中土压力下降,导致开挖面坍塌。

当水压大于0、3MPa时,如因地质原因需采用土压平衡盾构,则需增大螺旋输送机得长度,或采用二级螺旋输送机。

9、TBM施工方法得含义及其影响TBM选用得主要工程地质条件用隧道掘进机破碎岩石、出碴与支护实行连续作业得施工方法,它就是由盾构技术发展而来得。

(1)影响TBM选用得地质因素①隧道地压。

就是否存在塑性地压？指标:围岩强度比(软岩);围岩抗剪强度比(似砂土软岩)断层破碎带、软弱泥岩以及蛇纹岩等膨胀性岩层掘进困难②涌水状态。

涌水范围、大小与压力会造成工作面崩塌与承载力低下,应慎用。

(2)影响TBM效率得地质因素①岩石强度。

开挖难易一般用抗压强度来判定。

刀具消耗应考虑岩石中石英粒范围、大小与抗拉强度等判断。

②岩层裂隙。

岩层节理、层理、片理对开挖效率影响极大。

裂隙适度发育得岩层,即使抗压强度大也能进行较为有效得开挖。