地下结构工程模拟试卷

得 分 一、填空题（每空1分，共20分）： 1、深基坑主要支护形式有： 、 、 、 等。（写出4种即可） 桩墙支护、锚喷支护、深层搅拌桩挡土结构、沉井 2、在土钉墙设计计算中，其边坡稳定性就算方法叫做 。 土钉墙稳定性分析计算 80 20 3、隧道围岩压力的确定主要有三种方

法： 、 、在实践基础上的理论计算方法。

直接量测法、经验法或工程类比法

4、锚杆对围岩的加固作用主要体现在它

的 、 、 。

悬吊作用、组合作用、挤压作用

5、地下结构中的矩形闭合框架的计算通常包

括： 、 和截面计算，必要时尚应进行 。

承载力计算、受弯构件的受剪承载力、强度复核

6、变形缝主要有两种，分别

是 和 。 伸缩缝、沉降缝、抗震缝

7、机械闭胸式盾构按压力平衡方法的不同可分

为： 、 、

。

局部气压盾构、泥水加压盾构、土压平衡式盾构

8、沉管隧道的基础处理方法，大体上分

为 和 两大类。 先铺法、后填法

得 分 二、简答题（每题5分，共40分） 1、逆作拱墙中的挡土拱圈支护深基坑有何特点？ 答：（1）受力结构合理,安全可靠度高。拱结构以受压为主,拱内弯矩很小,采用拱圈挡土结构支护深基坑时,拱圈具有自动调节和平衡作用于拱圈上的土压力的能力,因而挡土结构本身强度破坏或失稳的可能性很小,并且坑口的水平位移也很小, 从而提高了基坑支护的安全和基坑周边建筑物及道路管网的安全。（2）经济合理,大幅度节省支护费用。逆作拱墙支护技术采用水平环向拱支护深基坑,因而这种支护结构不需要嵌固至基坑底以下,而仅支护基坑开挖高度的一部分或全部,从而可大幅度节省建筑材料,支护造价较低,一般仅为挡土桩支护造价的30～60%左右,经济合理。（3）节省工期,施工方便快捷。逆作拱墙支护结构是自上而下分多道与基坑挖土同步交叉进行,拱墙施工本身独占的工期很少,逆作拱墙的施工是紧贴基坑壁作一条弯曲的钢筋砼地梁, 施工非常方便,与采用挡土桩支护方案相比,一般可以节省1～3个月基坑开挖期。（4）改善劳动条件,避免环境污染。逆作拱墙的施工如同施工一个超大口径的人工挖孔桩,大开口露天作业, 劳动条件较好,而采用挡土桩会带来因打桩而产生的机械噪音或泥浆污染或人工挖孔桩的深井作业空气流通很差等带来的各种环境污染和恶劣的劳动条件。

2、与传统施工方法相比新奥法有何优点？

答： 新奥法设计施工的特点和优点：（1）新奥法认为隧道围岩是隧道结构体系中的主要承载单元；（2）为了充分发挥围岩的承载能力，应允许围岩有适当变形应；（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭结构；（4）在各施工阶段应进行现场量测监视；（5）采用复合衬砌。（6）充分考虑了隧道开挖所揭示的围岩地质情况；（7）充分利用了围岩的自承能力，减少支付费用。

3、锚杆加固的作用体现在哪几方面？

答：锚杆的力学作用主要有 悬吊作用 、 组合作用 、 挤压作用 。锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板（亦可不用），或依赖于黏结作

用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。

4、地层疏干后手掘式敞胸盾构施工的过程是什么？

答：施工时用人工开挖土体，没有复杂的开挖和出土的机械设备。开挖面可根据地层条件，采用敞胸开挖，或采用正面支撑开挖，以防止土层坍塌。在松散的砂土层中掘进时，还可按砂土休止角将开挖面分成几层，构成棚式盾构。

5、顶管法施工中，中继环作用机理是什么？

答：中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm。显然，将长距离顶管分成若干段，在段与段之间设置中继环，接力顶进设备可使后续段只克服顶进管段侧面摩擦力即可。按自前至后顺序开动中继环油缸，顶进管道可实现长距离顶进。中继环油缸工作时，后面的管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力。

6、简述沉井的设计原则。

答：沉井设计原则为沉井平面尺寸及其形状与高度，应根据墩台的地面尺寸、地基承载力及施工要求。力求结构简单对称、受力合理、施

工方便。具体要求：（1）沉井棱角处宜做成圆角或钝角；（2）沉井的长短边之比越小越好；（3）沉井分节制作。

7、软土深、大基坑开挖引起的土层位移有哪几部分组成？ 答：包括基坑深层土层水平位移、周边建筑物和地下管线向坑内发生水平位移等。

8、什么是土压力平衡式盾构？

答：土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡。示意图如图所示这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。因而土压平衡式盾构的适用地质范围比挤压式盾构机广，掘进性能也优于挤压式盾构机。 得 分 三、论述题（每题10分，共40分） 1、 基坑开挖的变形监控包括哪几部分，画出控制基坑变形设计的流程图。 答：基坑开挖的变形监控包括现场巡视；环境监测；位移监测；渗流监测；应力、应变监测；周边监测等，涉及围护结构墙顶位移监控值、围护结构墙体最大位移监控值、地面最大沉降监控值等方面。 控制基坑变形设计的流程图如下：（1）沉降监测方案研究与技术设计；（2）沉降监测仪器检验；（3）沉降监测点位布设；（4）沉降监测数据采集；（5）沉降监测数据处理；（6）沉降量计算与分析；（7）沉降量报表；（8）沉降量过程曲线绘制；（9）沉降监测报告编写。

2、 锚杆支护中的组合梁和承压拱是如何形成的？ 答：组合梁：在层状岩体中开挖巷道，当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定岩层时，锚杆的悬吊作用居于次要的地位.如果顶板岩层中存在若千分层，顶板锚杆的作用，一方面依靠锚杆的锚固力增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现高层现象;另一方面，锚杆杆体可增加岩层间的抗剪强度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层，即组合梁.这种组合厚岩层再上覆岩层载荷的作用下，其最大弯曲应变和应力都将大大减少.组合梁理论认为锚杆的作用是将顶板岩层锁紧成较厚岩层.在分析中，将锚杆作用与围岩的自稳作用分开，与实际情况有一定差距，并且随着围岩条件的变化，在顶板破碎，连续受到破坏时，组合梁也就不存在了口组合梁理论只适于层状顶板锚杆支护的设计。

承压拱：在拱形巷道围岩的破碎区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要锚杆间距足够小各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压应带，即承压拱，这个压缩拱可以承受其上部岩石形成的径向载荷.在承压拱内的岩石径向及切向均受力，处于三向压应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应增大，因此锚杆支护的关键在于获取较大的承压拱和较高的强度，其厚度越大，越有利于围岩的稳定和支撑能力的提高.

3、 沉井基础的特点是什么？简述沉井施工的主要步骤。

答：沉井基础的特点：将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地表制作成一个沉井，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自由作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

沉井施工步骤：（1）场地平整，铺垫木、制作底节沉井；（2）拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木；（3）均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕；（4）建筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁；（5）下沉至设计标高，清基； （6）沉井封底处理；（7）施工井内设计和封顶等。

4、 机械闭胸式盾构中有多种平衡开挖面土体压力的方式，试解释什么是局部气压式盾构、泥水平衡式盾构、土压力平衡式盾构。

答：局部气压式盾构：这种盾构系在开胸机械式盾构的切口环和支承环之间装上隔板，使切口环部分形成一个密封舱，舱中输入压缩空气，以平衡开挖面的土压力，保证正面土体自立而不坍塌。气压是为了疏干地下水，改变土体的物理性能有利于施工，用盾构法进行隧道施工，首先是要解决切口前开挖面的稳定，加局部气压是使正面土体稳定的方法，从而代替了在隧道内加气压的全气压施工方法。这样，衬砌拼装和隧道内其他施工人员，就可不在气压条件下工作，这无疑有很大的优越性。

泥水平衡式盾构：局部气压盾构的技术难题是连续出土与压缩空气的泄漏问题。在地层压力差及土质同样条件下，漏气量要比漏水量大80倍之多。因此，若在上述局部气压的密 (如图为泥水式盾构，泥水加压平衡式盾构)封舱内用泥水或泥浆来代替压缩空气，这样既可利用泥水压力来支撑开挖面土体，又可大大减少泄漏。刀盘切削下来的土在泥水中经过搅拌机搅拌，用杂质泵将泥浆通过管道输送到地面集中处理，这样就解决了连续出土的技术难题，泥水盾构的优点是显而易见的。

土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡。示意图如图所示

这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。因而土压平衡式盾构的适用地质范围比挤压式盾构机广，掘进性能也优于挤压式盾构机。