地下结构重点汇总0001.docx

地下结构重点汇总 地下结构体系的组成：包括围岩和支护体系 支护结构有2个最基本的使用要求：一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、土 压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便 保持隧道内部的干燥和清洁。 地下结构的计算特性： 必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响 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 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 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 2种原因都能最终导致支护结构破坏 地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥围岩承载力 地下结构的形式 防护型支护 构造型支护 承载型支护 （其断面形式主要由使用、地质和施工 3个因素综合决定。） 当地质条件较好、跨度较小或埋深较浅时，常采用矩形结构；当地质条件较差，围岩压 力较大特别是承受较大的静水压力时，应优先采用圆形结构。当地质条件介于两者之间 时，按具体荷载的大小和结构尺寸决定。 如以竖直压力为主时， 则用直墙拱形结构为宜; 跨度较大时，可以用落地拱结构，且底板常做成倒拱形。 综合地质、使用、施工因素，衬砌的制造方式可归纳为下列几种形式： 就地灌注整体式混凝土衬砌 锚喷支护 复合式衬砌（图1.1.9 P6 ） 装配式衬砌 支护结构计算理论的发展大概可分为： 刚性结构阶段 弹性结构阶段 连续介质阶段 地下结构的力学模型必须符合下述条件： 与实际工作状态一致，能反映围岩的实际状态以及围岩与支护结构的接触状态。 荷载假定应与在修筑洞室过程中荷载发生的情况一致 计算出的应力状态要与经过长时间使用的结构所发生的应力状态和破坏现象一致。 材料性质和数学表达要等价 结构力学的计算模型： 主动荷载模型：主要适用于围岩与支护结构的“刚度比”较小的情况下，或是软弱 地层对结构变形的约束能力较差时，围岩没有能力去约束刚性衬砌的变形 主动荷载加围岩弹性约束的模型 实地量测荷载模型 局部变形理论和共同变形理论的假定。 局部变形理论假定：它认为围岩的弹性反力是与围岩在该点的变形成正比。 共同变形理论假定：地基为弹性半无限体，作用在地基上某一点的力，不仅引起该点 地基的变位，也会引起其他点的变位，且会影响到一定的范围。 （P14图1.3.2） 初步拟定结构形状和尺寸需要考虑哪三个方面： 衬砌的内轮廓必须符合前述的地下建筑使用要求和净空限界，同时要选择符合施工方 法的结构断面形式。 结构轴线应尽可能的重合在荷载作用下所决定的压力线上 截面厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要判断设计厚度的截面是否有足够的 强度 计的计算单元：取1M作为单元，按平面应变问题进行分析。 初始应力场的组成：根据应力场的成因 分为自重应力场和构造应力场两大类；按形成 时间分为：过去的地质构造运动（残余应力），现在正在活动和变化的构造运动（新构造应 力）。 岩体自重应力场的变化规律： 地应力是随深度呈线性增加的； 水平应力总是小于垂直应力，最多也只能与其相等； 大量的实测资料表明，地质构造形态改变了自重应力场的状态； 深度对初始应力状态有重大影响。 地下结构围岩的工程性质包括：物理性质，水理性质，力学性质。 对围岩稳定性最有影响的是力学性质。 工程地质学中将这些地质界面称之为结构面或不连续面，将这些块体称之为结构体， 并将岩体看作是由结构面和结构体组合而成的具有各种结构特征的地质体。 岩石试件的内部变化分为四个阶段： P29 岩石强度是指它抵抗各种力的作用而不被破坏的能力。岩石强度通常有抗压强度、抗 拉强度、抗剪强度等。岩石的单轴抗压强度通常是以单轴试验得到的破坏前的最大应力定义 的；由单轴拉伸试验得到的最大应力定义为抗拉强度， 一般可以用劈裂试验确定； 抗剪强度 用三轴试验测定。 工程地质学将岩体划分为 4种结构类型： 整体结构，层状结构，碎裂结构，散体结构。 P37 图2.29 蠕变和松弛在图中的定义。 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，这就是围岩的分级。 作为工程设计用的围岩分级一般应尽量满足如下要求： 形式简单，含义明确，便于实际应用，一般以分 5级或6级为宜 分级参数要包括影响围岩稳定性的主要参数， 它们的指标应能在现场或室内快速， 简便获 得。 评价标准应尽量科学化、定量化，并简明实用 锚喷支护围岩稳定性分级，应能较好地为锚喷支护的工程类型比设计、 监控设计及理论设 计服务。 既能适应勘察阶段初步划分围岩级别，又能适应施工阶段详细划分围岩分级。 影响围岩稳定性的主要因素与围岩分级的关系（ P39图2.3.1） 作为隧道围岩分级指标大体上以下几种 ： 单一的岩性指标②单