2013年巖土工程師考試章節(jié)復(fù)習(xí)題九

　　第九章 習(xí)題答案

　　一、基本概念

　　1、巖體應(yīng)力重分布?

　　答：巖體在地下建筑未開挖以前一般是處于應(yīng)力相對平衡狀態(tài)的。由于地下建筑的開挖在巖體內(nèi)形成了自由表面，巖體中原有的應(yīng)力平衡條件就受到了干擾，破壞而產(chǎn)生應(yīng)力重分布，在地下建筑周邊一定范圍內(nèi)(一般相當(dāng)于洞直徑的3倍左右)的巖體-圍巖，則會因應(yīng)力的釋放而產(chǎn)生松弛并向開挖空間變形、位移以達(dá)到新的平衡。

　　2、巖爆(沖擊地壓)?

　　答：當(dāng)建筑物埋深較大，或由于構(gòu)造作用致使初始應(yīng)力很高，開挖后的洞體應(yīng)力超過了圍巖的彈性界限，彈性應(yīng)能的突然釋放使圍巖產(chǎn)生急劇的破壞，發(fā)出清脆的響聲，破壞的巖片或巖塊隨即向洞內(nèi)彈內(nèi)出。大型者還常伴有氣浪，這種現(xiàn)象就叫巖爆。

　　3、圍巖抗力

　　圍巖抗力指圍巖這種限制襯砌膨脹抵抗徑向變形的能力。設(shè)σ為巖石抗力，y為徑向變形值，則σ=Ky，式中K稱為巖石抗力系數(shù)，以kg/cm3表示。

　　二、填空題

　　1、圍巖壓力是作用于地下建筑支護(hù)結(jié)構(gòu)上主要外力，其性質(zhì)和大小取決于地應(yīng)力狀態(tài)和巖體特性。

　　2、根據(jù)產(chǎn)生的地質(zhì)條件不同，可將圍巖壓力劃分為彈性圍壓、松動圍壓、塑性圍壓、膨脹圍壓、流動圍壓和偏壓等六類，

　　3、地下工程施工中要進(jìn)行涌水的預(yù)報、有害氣體突出的預(yù)報和高地溫預(yù)報。

　　4、地下工程論證中，若遇到不良地質(zhì)條件(如地下水位以下的破碎帶、砂層、淤泥等)，必須采用特殊的施工方法，如凍結(jié)法、壓漿固結(jié)法和盾構(gòu)法。

　　三、問答題

　　1、地下建筑的主要工程地質(zhì)問題有哪些?P148

　　答：地下建筑的主要工程地質(zhì)問題可以概括為以下幾方面：

　　(1)位址和方向選擇的工程地質(zhì)論證;

　　(2)圍巖壓力(簡稱圍壓)的工程地質(zhì)評價;

　　(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程地質(zhì)論證;

　　(4)施工方法和施工條件的工程地質(zhì)論證。

　　2、如何評價地下工程中的松動圍壓?P151

　　答：松動圍壓是地下建筑中最常見的一種圍壓，目前主要有以下幾種評價方法。

　　(1)用平衡拱理論確定圍壓

　　這是M?M?普羅托亞科諾夫根據(jù)對一些礦山坑道的觀察和松散介質(zhì)模型試驗(yàn)得出的，故稱為普氏理論。這一理論認(rèn)為，被斷層、節(jié)理裂隙等錯綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)面切割，使圍巖類似于松散介質(zhì)，由于開挖的擾動，頂部出現(xiàn)拱形分離體。拱形分離體以外的巖體仍保持平衡拱狀態(tài)，拱形分離體失穩(wěn)塌落后便形成一個塌落拱或稱自然平衡拱。

　　(2)用地質(zhì)分析法確定圍壓

　　這一方法的關(guān)鍵在于首先用地質(zhì)分析法判明巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征和組合關(guān)系，確定分離體的形狀類型與高度，然后分析滑動力與抗滑力之間的平衡關(guān)系，計算圍壓。

　　3、簡述新奧法(噴錨支護(hù))的基本原理。P156-157

　　答：地下建筑開挖后圍巖松動的過程就是其穩(wěn)定性不斷降低的過程，也就是圍壓不斷增大的過程。所以要保護(hù)圍巖的穩(wěn)定性，就應(yīng)該在圍巖松動的初期便采取措施制止其繼續(xù)發(fā)展。噴錨支護(hù)在開挖面一形成，便可及時而迅速地支護(hù)，隨挖隨噴。根據(jù)需要在噴混凝土?xí)r可配置鋼筋網(wǎng)或鋼拱架，這樣很快就能形成和圍巖緊密銜接的連續(xù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時還能將圍巖中的空隙填實(shí)，使之同支護(hù)結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成支承圍巖荷載的承載結(jié)構(gòu)。當(dāng)洞室橫斷面跨度加大到一定程度時，薄的噴混凝土層就不足以作為一種防護(hù)和加固圍巖的措施，而必須加設(shè)錨桿，斷面愈大，巖體愈軟弱，就愈需要定型布置錨桿系統(tǒng)，甚至加鋼拱架或鋼筋網(wǎng)，以提供一個拱(或稱承重環(huán))。錨桿和噴混凝土相結(jié)合就構(gòu)成了噴錨聯(lián)合支護(hù)。

　　4、按照彈性理論，如何評價圍巖在內(nèi)水壓力作用下的穩(wěn)定性?P158

　　答：根據(jù)厚壁圓筒的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力的拉梅公式計算，在3倍開挖洞徑以外由內(nèi)水壓力所產(chǎn)生的切向應(yīng)力已很微小，可以忽略不計，因此便要求洞頂巖體的厚度不得小3倍洞徑。

　　5、圍巖抗力(巖石抗力)與巖石抗力系數(shù)K的概念，K與變形模量有何區(qū)別與聯(lián)系?工程上常用什么系數(shù)來表達(dá)巖石抗力?P160

　　答：圍巖抗力指圍巖這種限制襯砌膨脹抵抗徑向變形的能力。

　　設(shè)σ為巖石抗力，y為徑向變形值，則σ=Ky，式中K稱為巖石抗力系數(shù)，以kg/cm3表示。其物理意義是迫使洞壁產(chǎn)生一個單位的徑向變形所需施加的力，或者視為圍巖被壓縮一個單位距離所產(chǎn)生的抗力。實(shí)質(zhì)上它和變形模量的概念是類似的，只不過變形模量E是表征平面半無限體的變形，而K則是表征徑向變形。根據(jù)彈性理論可推導(dǎo)出兩者間的近似關(guān)系為：

　　式中，μ為泊松比，Υ為洞徑。工程上常采用單位抗力系數(shù)K。，即 ,故所謂單位抗力系數(shù)K。即為洞半徑等于100cm時的巖石抗力系數(shù)。

　　6、地下工程論證中，若遇到不良地質(zhì)條件(如地下水位以下的破碎帶、砂層、淤泥等)，應(yīng)采取哪些施工方法?P162

　　答：在地下工程論證中，若遇到不良地質(zhì)條件時，必須采用特殊的施工方法，如凍結(jié)法、壓漿固結(jié)法和盾構(gòu)法。

　　7、地下工程施工中要進(jìn)行哪些不良施工條件的預(yù)報?P164

　　答：地下工程施工中要進(jìn)行涌水的預(yù)報、有害氣體突出的預(yù)報和高地溫預(yù)報。

　　8、簡述地下建筑工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)。P173

　　答：地下建筑工程地質(zhì)勘察的目的是為給建設(shè)方案的選擇，建筑物的設(shè)計和施工提供可靠的地質(zhì)資料。整個勘察工作與設(shè)計工作相適應(yīng)地分階段進(jìn)行。

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