岩层地下工程设计与施工复习资料

1、土层地下工程设计与施工复习资料1、什么叫地下工程： 指建筑在地面以下及山体内部的各类建筑物,具有隔热、恒温、密闭、防震、不占地面土地等许多特点。2、地下工程按照用途分类：1 地下交通运输 ：铁路隧道、公路隧道、地下铁道、水下隧道等2 地下工业用途 ：地下工厂、地下电站、地下变电站、地下矿井道、地下试验室、地下 污水处理场、地下输水隧道等。3 地下存储库房 ：地下车库、地下油库、水封油库、地下物资仓库、地下水库、地下废 料库4 地下生活用房 ：地下商店、地下街道、地下影院、地下医院、地下运动场、地下住宅 等。5 地下军事工程 ：地下指挥所、地下掩蔽部、地下各类军事装备、器材库等。34、塌落拱：塌

2、落拱是坑硐顶部围岩失去平衡所形成的拱形塌落圈。拱圈内塌落岩体的质量 等于作用于人工衬砌工程之上的山岩压力。 塌落拱可分为自然拱和压力拱。 松软岩石生成的 压力拱为抛物线形。泰沙基理论：固结理论的基本假设如下：1. 土是均质、各向同性和完全饱和的；2. 土粒和孔隙水都是不可压缩的；因此土层的压缩和土中水的渗流都是一维3. 土中附加应力沿水平面是无限均匀分布的， 的；4. 土中水的渗流服从于达西定律；5. 在渗透固结中，土的渗透系数 k 和压缩系数 a 都是不变的常数；6. 外荷是一次骤然施加的。5、水土压力计算原则（1）水土分算原则， 分别计算土压力和水压力，作用在结构上的侧压力为有效土压力和水

3、压力之和。 地下水位以下，有效土压力按浮重度 '计算；水压力的计算依据渗流条件分别考虑。 一般适用于砂土。（2）水土合算的原则 认为土孔隙中的水是结合水，不是自由的重力水，因此它不传递静水压力。 地下水位以下取饱和重度 sat 计算。粘性土层和粉土一般采用水土合算原则计算；6、水的渗透性地下水位以下土体中的自由水称为地下水， 它连续充满所有空隙， 对土粒产生浮力作用。 可见， 地下水改变了土体的白重应力。 如果地下水位不是水平的情况， 则地下水中 存在水头差 （压力差 ），水就会从水头高处流向水头低处，产生渗流现象。7、达西定律8、流网土体中的稳定渗流 （水流运动要素不随时间而变，土的

4、孔隙比和饱和度不变，流入单元 体的水量等于自单元体流出的水量以保持平衡） 可用流网表示，流网由一组流线和一组等势线组成。9、任何流网必须满足两个基本条件1 流线反映水流方向，这是由流线和等势线的定义所决定的。流线与等势线恒成正交。2 在流网中，由流线和等势线所包围的各个渗流区的bili值应相同。10、动力水（也叫渗透力）水在土的孔隙内流动时受到土粒 （骨架） 的阻力，从作用力与反作用力大小相等，方向 相反的原理， 可知水流过时必定作用压力于土的颗粒骨架上。 单位体积土颗粒骨架所受到的 压力总和，称作动水力 GD （kN/m 3）11、土的渗透变形的形式 渗透变形有两种主要形式：一是流土.，二是

5、管涌，还有接触冲刷和接触流失等其他形式。流土和管涌主要出现在单一土层地基中。 接触冲刷和接触流失多出现在多层结构地基中 口除分散性黏性土外， 黏性土的渗透变形型式主要是流土。 上的渗透变形的判别应包括下列 内容：1. 土的渗透变形类型的判别2. 流土和管涌的临界水力比降的确定 ;3. 土的允许水力比降的确定。12、流土及其形成的条件流土是指在向上渗流作用下局部土休表面的隆起、 顶穿或粗颗粒群同时浮动而流失的现 象。条件：1. 岩性 :土层由粒径均匀的细颗粒组成 （一般粒径在 0.01mm 以下的颗粒含量在 30%一 35% 以上），土中含有较多的片状、针状矿物 （如云母， 绿泥石等 ）和附有亲

6、水胶体矿物颗粒，从而 增加了岩土的吸水膨胀性，降低了土粒重量。 因此， 在不大的水流冲力下，细小土颗粒即悬 浮流动。2. 水动力条件： 水力梯度较大， 流速增大， 当沿渗流方向的渗透力大于土的有效重度时， 就能使土颗粒悬浮流动形成流土，可以用公式判断。13、管涌及产生的条件 管涌是指在渗流作用下上体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙孔道中发生移动并被带出， 逐渐形成管形通道，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳的现象。条件：管涌多发生在非黏性上中，其特征是:颗粒大小比值差别较大，往往缺少某种粒径，磨圆度较好，孔隙直径大而互相连通，细粒含量较少，不能全部允满孔隙。颗粒多由比 重较小的矿物构成，易

7、随水流移动，有较大的和良好的渗透水流出路等。14、渗透变形的防治土的渗透变形是堤坝、 基坑和边坡失稳的主要原因之一， 设计时应予以足够的重视。 防 止渗透变形的措施包括 :采用不透水材料或者完全阻断土中的渗流路径，或者增加渗透路径，减少水力坡降 ;也可在渗流出逸处布置减压、压重或反滤层防止流上和管涌的发生。所以基 本措施是“上游挡、下游排” 。堤坝及其地基的渗透变形防治（ 1）垂直防渗： 垂直防渗可用矜土、 混凝土、 塑性混凝土、 自凝灰浆和土工膜等材料；（2）水平铺盖：水平铺盖防渗层一般使用勃土铺筑；（3）下游压重： 上游设置水平铺盖， 下游铺设压渗盖重 （即压重）。压重采用透水堆石；（4）

8、排水减压井：对于双层地基，即上层相对不透水，下层透水。为防止堤坝背水坡 脚处上层土下部受较大的向上水力坡降而发生流土， 可用透水材料作成减压井， 通过反滤层 使下层中水安全排出，降低土的水力坡降；（ 5）下游排水体： 为避免堤坝的背水坡渗流出逸处发生渗透变形，可采用棱柱式排水、褥垫式排水或贴坡式排水，可使出逸点降低，避免沿坡渗流引起的冲刷。15、基坑的渗透变形及防治（1）当透水层厚度不大时可以将垂直防渗体插入下面不透水层，完全阻断地下水。（2）当透水层厚度较大时，也可以作成悬挂式垂直防渗，减少基底的逸出水力坡降。（3）采用高压喷射注浆法形成水平隔渗层防止地下水引起基底流土。（ 4）用透水材料。

9、例如砂砾石，铺设在坑底形成压渗盖重，也可有效地防止坑底的流 土破坏。 压渗盖重是由一层或几层不同粒径的材料组成的滤层，一方面要求渗透水不会在滤层产生过大的水头损失 ;另一方面，能保护坑底土，不使细颗粒流失或堵塞在滤层孔隙中。16、水工分算和水工合算的比较比较水土分算与水土合算，可见两者对于水压力部分的计算方法不同。在水土合算中， 由于将静水压力部分也乘以主动土压力系数 （计算荷载时 ）或被动土压力系数 （ 计算抗力 ），故 而缺乏理论基础。 由于两种算法采用的自重应力和抗剪强度指标不同， 其结果是不会相同的。17、井点布置1. 平面布置 2.高程布置 3.喷射井点 4.管井井点 5.深井泵井点

10、 6.回灌井点 7.电渗井点8.冻结帷幕法：冻结帷幕法有盐水和氨冻结帷幕与液氮冻结帷幕18、水井理论计算 水井根据井底是否达到不透水层分为：完整井（达到）和非完整井； 地下水有无压力分为：承压井和无压井。无压完整井最为完善。19、20、透水率当试段压力位 MPa 时每米试段的压入水流量（ L/m ）。 透水率的单位为吕荣 （Lu） ，是在 1MPa 压力时每米试段的压入水流量（ L/m）。单位吸水 量是在 0.01MPa 压力时每米试段的压入水流量（ L/m ）。21、一些名词解释：排桩 piles in row:以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是钢筋 混凝土钻孔灌注桩和

11、挖孔桩，此外还有工字钢桩或 H 型钢桩地下连续墙 diaphragm: 用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体 冠梁 top beam 设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁。腰梁 middle beam 设置在支护结构顶部以下传递支护结构与锚杆或内支撑支点力的钢 筋混凝土梁或钢梁。支点 fulcrum 锚杆或支撑体系对支护结构的水平约束点。22、内支撑1 内支撑体系适用于山型钢或钢筋混凝上材料组成的墙式围护结构和桩式围护结构。2. 内支撑结构必须采用稳定的结构体系和可靠的连接构造，支撑体系应具有足够的 刚度。除了应满足承载力要求外，尚应满足变形的要求。3. 根据不同的条件内支撑可选用斜支

12、撑或水平.支撑。斜支撑一般为单层，至多不超过两层 ;水平支撑可以是单层，也可以是多层。水平支撑一般不考虑施工机械运行和材 料堆放等作用，否则必须进行专门的设计。4. 内支撑结构各构件可采用钢结构或钢筋混凝土结构，也可采用混合结构:支撑材料： a.钢支撑 b.钢筋混凝土支撑 c.钢与钢筋混凝土混合支撑 d.拉锚 深基坑工程的支撑体系是用来支挡围护墙体， 承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的 侧压力。支撑体系是由支撑、围擦、立柱三部分组成，围摄和立柱是根据基坑具体规模、变 形要求的不问而设置的。23、基坑开挖与支护的稳定性验算什么a. 悬臂支护结构抗倾覆稳定b. 抗水平推移稳定分析c. 整体抗滑稳

13、定d. 坑底抗隆起稳定e. 坑底抗渗稳定24、地下连续墙 地下连续墙 （曾又称为槽壁法 ） 是区别于传统施工方法的一种较为先进的地下工程结构 形式和施工工艺。它是在地面上用特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边 （ 例如地下结构 物的边墙 ），在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌水下混 凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段。然后将若干墙段连接成整体，形成一条连续的地下墙体。 地下连续墙可供截水防渗或挡土承重之用。优点：（1）适用于各地多种土质情况。（2）施工时振动小、噪声低，有利于城市建设中的环境保护（3）能在建筑物、构筑物密集地区施工。由于地下连续墙的刚度大，能承受较大的侧向

14、压力， 在基坑开挖时，变形小， 周围地面的沉降少，因而不会影响或较少影响邻近的建筑物 或构筑物。（4）能兼作临时设施和永久的地下主体结构。（5）可结合 “逆作法 ”施工，缩短施工总工期。一种称为逆作法的新颖施工方法，是在地下室顶板完成后，同时进行多层地下室和地面高层房屋的施工。缺点：(1) 对于岩溶地区含承压水头很高的砂砾层或很软的粘土(尤其当地下水位很高时 )，如不采用其它辅助措施，目前尚难于采用地下连续墙工法 ;(2) 如施工现场组织管理不善，可能会造成现场潮湿和泥泞，影响施工的条件，而且要 增加对废弃泥浆的处理工作 ;(3) 如施工不当或土层条件特殊，容易出现不规则超挖和槽壁坍塌;(4)

15、 现浇地下连续墙的墙而通常较粗糙，如果对墙面要求较高，墙面的平整处理增加了 工期和造价 ;(5) 地下连续墙如仅用作施工期间的临时挡土结构，在基坑工捏完成后就失去其使用 价值，所以当基坑开挖不深，则不如采用其它方法经济 ;(6) 需有一定数量的专用施工机具和具有一定技术水平的专业施工队伍，使该项技术 推广受到一定限制。25、现浇钢筋混凝土壁板式连续墙构造型式又可分为四种： 分离壁方式，单独壁方式，整体壁方式，重壁方式。26、作为地下连续墙的整个施工工艺过程，还包括施工前的准备，泥浆的制备、处理和废弃等 许多细节。 其中修筑导墙、泥浆制备与处理、深槽挖掘、钢筋笼制备与吊装以及混凝土浇筑是地下连续

16、墙施工中主要的工序。27、导墙作用：导墙的作用是为成槽设备导向、 存储泥浆稳定液位， 维护上部土体稳定和防止土体坍洛，关键的要求是必须座于原状土上。1.控制地下连续墙施工精度2.挡土作用：一般应在导墙内侧每隔1-2m 加设上下两道木支撑。3. 重物支承台4. 维持稳定液面的作用泥浆作用 ：首先是护壁作用； 其次是携渣作用；再就是冷却机具和切土润滑的作用， 减 少机具磨损，延长机具寿命，提高挖槽效率。水下浇注混凝土采用导管法施工， 在浇注混凝土时导管应始终插入混凝土中， 其埋深必 须大于 2.0 4.0 米,严禁混凝土导管拔空 ,以免发生混凝土质量问题28、地下连续墙挡土结构体系的破坏形式1.

17、稳定性破坏(1) 整体失稳：在松软的地层中，因支撑位置不当或施工中支撑系统结合不牢等原因使 墙体位移过大或因地下连续墙人土太浅， 导致基坑外整个土体产生大滑坡或塌方， 致使地下 墙支护系统整体失稳破坏。(2) 基坑底隆起：基底隆起破坏与墙体插人深度密切相关。(3) 管涌及流砂2. 强度破坏(1)支撑强度不足或压屈(2)墙体强度不足3. 变形过大 由于地下连续墙刚度不足， 变形过大或者由于墙体渗水漏泥引起地层损失， 导致基坑外 的地表沉降和水平位移过大，会引起基坑周围的地下管线断裂和地面房屋的损坏。29、地下连续墙挖槽护壁用的泥浆：膨润土泥浆(通用)、聚合物泥浆、 CMC 泥浆及盐水泥浆，其主要

18、成分和外加剂如表所示。外加剂按其功能可分为四类 :1. 加重剂：重晶石、珍珠岩 ( 密度在 4.15 以上 )，方铅矿 (密度 6. 8)粉末和铁砂等。2. 增粘剂：一般用 CMC ，这是一种白色粉末状的掺合物，其主要成分是羧甲基钠纤维 素。增大屈服值，防止沉降，但减少握裹力3. 分散剂： (1)木质素矾酸盐类 ; (2)复合磷酸盐类； (3)腐殖酸系；( 4)碱类4. 防漏剂：锯末 (用量为 1%2%),蛭石粉末、稻草末、水泥 (用量在 17kg/m3 以下 )、有 机纤维素聚合物等。30、泥浆胶体率：将 1 00mL 泥浆倾人 1 00mL 的量简中，用玻璃片盖上静置 24h 后，观察 量

19、筒上部澄清液的体积。如其沉清液为5mL ，则该泥浆的胶体率为 95%，沉淀率为 5%泥浆胶体率一般应大于 95%31、浇灌混凝土前的清底工作沉淀法和置换法沉淀法是在土渣基本都沉淀到槽底之后再进行清底;置换法是在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理， 然后在土渣还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来， 使槽内泥浆 的密度在 1. 15 以下。我国多用后者的置换法进行清底。清除沉渣的方法， 常用的有 :砂石吸力泵排泥法 ;压缩空气升液排泥法 ;带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法 ;抓斗直接排泥法。32、地下连续墙楷段间的接头型式分类：a. 施工接头（1）直接连接构成接头（2）接头管接头（3）接头箱接头（

20、 4）隔板式接头（5）预制构件的接头b. 结构接头33、沉井特点 :将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基 础，先在地面以上制作， 形成一个井状结构，然后在井内 不断挖士， 借助井体自重而逐步下沉， 下沉到预定设计标 高后，进行封底，构筑井内底板、梁、楼板、内隔墙、顶 板等构件，最终形成一个地下建筑物或建筑物基础。沉井构造： 沉井一般由井壁 （侧壁 ）、刃脚、内隔墙、 横梁、框架、封底和顶盖板等组成。34、沉井下沉方法a.排水下沉挖土方法b.不排水下沉挖土方法（ 1）抓斗挖土； （2）水力机械冲土；c. 沉井的辅助下沉方法（ 1）射水下沉法； （ 2）触变泥浆护壁下沉法； （ 3）抽水下沉法；

21、（ 4）井外挖土下沉法； （5）压重下沉法； （6）炮震下沉法。35、逆作法施工： 原理是将高层建筑地下结构自上往下逐层施工，即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩， 作为地下室外墙或基坑的维护结构， 同时在建筑物内部有关位置， 施工 楼层中间支撑桩， 从而组成逆作的竖向承重体系， 随之从上向下挖一层土方， 土模浇筑一层 地下室梁板结构， 当达到一定强度后， 即可作为维护结构的内水平支撑， 一满足继续往下施 工的安全要求。 与此同时，忧郁地下室顶面结构的完成， 也为上部结构施工创造了条件，所 以也可以同时逐层向上进行地上结构的施工。逆作法施工先筑顶板， 后逐层往下做， 所以需要先设 立柱 才能支承这部分逆作结构的重 量，而且又由于逆作法在进行地下结构施工的同时，也进行着地上结构的施工，因此， 所设 立柱的承载力必须大于逆作结构的荷载及逆作期上部结构的荷载之和（这两部分荷载统称为逆作荷载 ）。36、逆作法与顺作法的不同点1.顺作法的施工顺序： 挡墙施工完毕后，对挡墙作必要的支撑后，再着手开挖至所定深度，并开始浇注