1、地下结构工程 试题和答案（一）地下结构工程试卷院(系) 班级 学号 姓名 一、填空题（每空 1分，共 20分）：1、地下结构的计算理论中以文克尔假定的基础局部变形理论以及弹性理论为基础的方法叫做 。文克尔理论2、土层地下建筑结构的计算方法有： 、 、 等。（写出 3种即可）荷载结构法、地层结构法、工程类比法3、在无支护基坑竖直开挖分析中，坑壁自然稳定的最大临界深度与土的 、 、 等力学性质有关。压缩性、抗剪能力、含水率4、地下水的处理方法可归结为两种：一种是 ，另一种是 。排水法、堵水法5、全长粘结锚杆的锚固剂主要有： 、 和水泥卷等。树脂锚杆、聚氨酯锚杆、砂浆锚杆6、锚杆对围岩的加固作用主要
2、体现在它的 、 、 。悬吊作用、组合作用、挤压作用7、一般浅埋地下结构主要有： 、 、 等结构形式。直墙拱形结构、矩形闭合结构和梁板式结构.8、沉管隧道基础处理方法的后填法有 、 、 等。喷砂法、砂流法、压浆法二、简答题（每题 5分，共 40分）1、什么是 SMW工法？此工法有何特点？答：SMW 工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水泥土桩内插入 H 型钢等(多数为H 型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等)，将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。特点：（1）施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。（2）钻杆具有螺
3、旋推进翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，它比传统的连续墙具有更可靠的止水性。（3）它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土等土层中应用。（4）可成墙厚度 550-1300毫米，常用厚度 600毫米；成墙最大深度目前为 65米，视地质条件尚可施工至更深。（5）所需工期较其他工法短。在一般地质条件下，为地下连续墙的三分之一。（6）废土外运量远比其他工法少。2、简述沉井分类。P128答：沉井基础的分类：（1）按平面形状分为圆形沉井、矩形沉井、圆端形沉井；(2)按立面形状分为柱形、阶梯形；（3）按沉井的建筑材料分为混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井
4、等。3、什么是盾构法施工？答：是一种较为先进的顶涵施工方法，是在保留传统顶涵施工，桥涵结构路侧预制工艺的基础上，对结构顶进支护方法进行了重大改革，将明挖开槽改为地下暗挖盾构支护，暗挖推进减低了施工对行车的影响。得 分得 分盾构由钢柱、钢梁、盾壳、子盾构、液压推进系统、辅助机构六大部分组成。装配在第一节框架桥前端的盾构，作为带土顶进时掘进面与路基的施工支护，同时也担负顶推导向。4、逆作法工艺优、缺点。答：逆作法工艺优点：（1）可使建筑物上部结构的施工和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，因而对邻近建筑的影响亦小
5、。（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和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。（6）由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的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的影响，降低了基坑内地基回弹量。逆作法工艺缺点：逆作法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管，目前尚缺
6、乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。但这些技术问题相信很快会得到解决。5、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。6、基坑施工稳定和变形除了取决于土的特性外还与哪些因素有关？答：包括支护结构形式、支护结构的倾角、工程地质、水文地质、基坑环境、开挖深度、施工技术（工艺流程）、天气条件等。7、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
7、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。8、什么是深埋结构，什么是浅埋结构？答： 埋深大于等于 5米或埋深大于等于基础宽度的 4倍的基础结构称为深埋结构；埋深在 0.5米5 米之间或埋深小于基础宽度的 4倍的基础结构称为浅埋结构。三、论述题（每题 10分，共 40分）1、 写出无支护基坑竖直开挖临界深度的计算公式，并分析其临界深度与土体的什么性质有关？答：桩底端进入持力砂土层或硬粘土层时，桩底的极限阻力随着进入持力层的深度线性增加。达到一定深度后，桩底阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临界深度.临界深度计
8、算公式:临界深度 临界深度与土的抗剪强度、土质、含水率、地基承载力、基坑的放坡等相关。2、 分析新奥法和锚喷支护的联系和区别？得 分答：新奥法和锚喷支护两者都可以增加围岩的稳定性，在地下工程中应用广泛。新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。喷锚支护是指借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。喷混凝土可以作为
9、洞室围岩的初期支护，也可以作为永久性支护。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。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
10、封底处理；（7）施工井内设计和封顶等。4、 地下水位的上升和下降分别会引起什么样的不良岩土工程问题？答：地下水位的上升的影响：（1）随着地下水位的上升，地下水与岩土体之间相互作用加强，导致地基岩土体承载力及抗碱性能的减弱，由此引发了诸如承载力降低、砂土液化、震陷加剧、土壤盐泽沼泽化、冻胀等一系列不良岩土工程问题，浅基础地基承载力降低；砂土地震液化加剧；建筑物震陷加剧。（2）岩土体产生变形、滑坡、崩塌、失稳等不良地质现象地下水位的下降往往会引起地表塌陷、地面沉降、海(咸)水入侵、地裂缝的复活与产生以及地下水源枯竭、水质恶化等一系列不良地质问题，并对建筑物产生不良影响。2、地下工程规划的原则是什么
11、？（P31-32）答：1、基本原则人们在开发利用地下空间的过程中，所遵循的一些传统的原则，如：“人在地上，物在地下” ， “人的长时间活动在地上，短时间活动在地下” 、 “人在地上，车辆在地下”等。2、适应原则适应原则是指城市地下空间开发利用的功能，亦即转入地下空间的城市功能，应当与地下空间的环境特性相适应，如与地下空间的热稳定性、环境易控性、高防护性等特点相适应。3、协调原则城市地下空间开发利用功能规划的协调原则有两个方面的含义，首先城市地下空间开发利用的总体功能，应与城市的职能相协调，其次，各种地下空间设施的功能应与其所处的城市功能区及周围的城市职能相协调。3、深埋隧道和浅埋隧道在顶部荷载
12、计算上有什么不同？普氏理论和太沙基理论的基本假定是什么？他们有什么异同？（P63-71）答：假定：P63-P64浅埋：P67-P69深埋：P63-P654、直墙拱隧道和曲墙拱隧道各用于什么地层？答：直墙拱适用于岩石坚固系数 37的坚硬地层，也可用于软土中小跨度的人防通道。直墙拱通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于 V，IV 类围岩，有时也可用于 III类围岩。曲墙拱适用于岩石坚固系数小于等于 2，松散破碎，易于坍塌的地层。 通常在 III类以下围岩中，水平压力较大，地基条件较差，为了抵抗较大的水平压力可使用曲墙拱。如果岩石比较坚硬，又无涌水现象，底板可
13、做成平板并与边墙分开。5、请你举出越江隧道修建的方法。答：修建越江隧道的常用工法有盾构法(或 TBM法)、沉管法、钻爆法(包括矿山法和新奥法)、明挖围堰法，其中岩体水底隧道工法有钻爆法、TBM 法，软土水底隧道通常采用明挖法、盾构法或沉管法施工。6、地下工程施工组织设计的原则和主要内容是什么？（P101）答：在施工组织设计中应遵循以下几项基本原则：1、 保证重点，统筹安排，信守合同工期；2、 科学、合理地安排施工程序，尽量多地采用新工艺、新材料、新设备和新技术；3、 组织流水施工，合理地使用人力、物力和财力；4、 恰当安排施工项目，增加有效的施工作业日数，以保证施工的连续和均衡；5、 提高施工
14、技术方案的工业化、机械化水平；6、 采用先进的施工技术和施工管理方法；7、 减少施工临时设备的投入，合理布置施工总平面图，节约施工用地和费用。内容：绘制场地施工平面图，确定分项工程的施工方法、施工流程和工艺标准；制定各级保证工程质量的技术措施，并加以贯彻执行以保证工程质量；制定安全施工技术措施，提出需设置的安全防火用电措施，确保建筑施工的安全；根据施工合同编制各分项工程进度计划，综合组织施工，控制总进度工期。7、 试述地下工程施工平面图设计的内容和步骤。 （P105）答：设计内容：1、 建筑总平面上已建和拟建的地上和地下的一切建筑物、构筑物及其他设施、管线的位置和尺寸；2、 为施工服务的临时性
15、设施，包括施工用地范围，道路运输系统，材料仓库系统，预制品加工系统，行政管理和生活福利设施系统，水电管网系统，压缩空气和通风系统，取土和弃土地点，大型机械设备位置，安全、防火设施。3、 永久性和半永久性建筑物的坐标位置或测量放线坐标。4、 必要的图例、比例尺、方向和风向标记。设计步骤：1、 确定运输道路、弃土地点、运输方式；2、 确定为施工对象服务的大型垂直运输机械的布置位置；3、 确定搅拌站、仓库和材料、构件堆场的位置；4、 布置场内各种临时加工厂；5、 布置场内临时道路并与场外道路接通；6、 布置各种临时建筑物；7、 布置水、电、风和压缩空气的管网；8、 选择弃土地点；9、 布置工地围墙和
16、出入口，计算施工占地面积。8、 试述山岭隧道的矿山法的优缺点，主要的开挖方法，开挖方法选用的主要依据是什么。（P109）答：优点：1、对于各种地质和几何形状的适应性，尤其是在交叉点、横通道、渡线和洞室处；2、多掌子面可同时操作，设备和工艺简单，便于工人掌握；3、较低的造价缺点：1、开挖的洞壁不平整，超挖、欠挖量大；超挖会增加混凝土的投入，因而增投资。2、施工作业区有较大的危险，工作环境恶劣；3、施工对围岩的破坏扰动范围及程度较大，一方面增加了工作面的危险性，另一方面相应要加强支护。4、施工作业速度较慢；5、对周围环境影响大。6、需要工人较多；7、只适合土质较好的城市地区和山岭隧道。方法：全断面
17、法，台阶法，上下导坑法，台阶分部法，单侧壁导坑法，双侧壁导坑法。依据：隧道的地质条件、现有和准备购置的施工机械设备、工期、辅助坑道的设置，同时考虑开挖方法变换处的连续作业和运输畅通。9、 试述新奥法的基本原则是什么，新奥法施工的三大支柱是什么，该原则是如何体现这三大支柱中的？（P119）答：基本原则是尽量利用地下工程周围围岩的自承载能力，三大支柱是光面爆破、喷锚支护和现场量测。1、 采用钻爆法开挖时隧道工程时，为减少超挖、欠挖，控制对围岩的扰动，采用光面爆破法，其基本原则是尽量不损坏围岩，进而保证了围岩的自承载能力。2、 采用喷锚支护，使锚杆及柔性混凝土层与围岩紧密接触，结合承成一个整体，改变
18、了原来盈利降低区内围岩的松散状态，使岩体由结构的荷载转化为承担荷载的结构，可及时有效地控制围岩变形，保证围岩稳定，维护和调动了围岩的自承能力。3、 通过现场量测，可以系统地控制围岩和衬砌的变形和应力，并反馈到下一阶段的施工中，保证了围岩的承载力及施工的安全和经济。10、 试述基坑工程的明挖法和逆作法的施工工艺，说明这两种方法的优缺点。答：明挖法：P128逆作法：工艺：P135 上优缺点：优点：1、可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，节省工时。2、受力良好合理，围护结构变型量小，因而对邻近建筑的影响亦小。3、施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占工期。4、最大限度利用
19、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，减少施工费用。6、由于开挖和施工交错进行，逆作结构的自身荷载有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的影响，降低了基坑内地基的回弹量。7、节约成本8、节省工期9、侧向刚度强，变形小10、扩大地下室建筑面积11、利于文明施工缺点：1、支撑收地下室层高限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临时水平支撑或加大维护墙的断面和配筋。2、由于挖土在顶部封闭状态下进行基坑中尚有一定数量中间支柱和降水用井点管，使挖土难度增大。3、施工难度较大4、结构完成面较差5、模板等材料周转率低6、建筑
20、四周的连续墙水密性较差7、增加一定的安全隐患。11、盾构法的优缺点是什么？答：优点：安全性，高效率，危害小，经济性，人员少，沉降影响小。1、 除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪音和振动影响；2、 隧道的施工费用不受埋深的很大影响；3、 盾构推进、出土拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理，施工人员较少；4、 穿越江、河、海道时，不影响航运，且施工不受风雨等气候条件的影响；5、 在土质差，水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性；6、 土方量较少。缺点：重复利用率低、施工复杂、适用性受限、工作条件差、地表变形不易控制，设备及材料造价高，
21、设备组装需要时间。1、 隧道曲线半径过小时，施工较为困难；2、 在陆地建造隧道时，如隧道埋深太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下时，如果覆土太浅，则盾构法不够安全；3、 盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定底层时，对劳动保护要求较高，施工条件差，目前已多用局部气压代替；4、 盾构施工过程中引起的隧道上方一定范围内的地表下沉较难完全防止；5、 盾构法施工所用的拼装衬砌，防水困难。12、沉管法的优缺点是什么？答：优点：1、对地质水文条件适应能力强， （施工简单，地基荷载较小） ；2、可浅埋，与两岸道路连接容易， （无需长引道，线形较好） ；3、防水性能好， （接头少漏水几率降低，水力压接滴水不漏）
22、 ；4、施工工期短， （管段预制与基槽开挖平行，浮运沉放较快） ；5、造价低， （水下挖土与管段制作成本较低，低于盾构隧道） ；6、施工条件好， （水下作业极少） ；7、可做成大断面多车道结构， （盾构隧道一般为两隧道） 。缺点：1、管段混凝土制作工艺要求严格；2、车道较多时，要增加沉管隧道高度，导致压载混凝土量、浚挖土方量与沉管隧道引道结构工程量增加。13、沉井法的优缺点是什么？沉井法施工中需要预防的主要问题是什么？答：优点：沉井埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土墙和挡土围堰结构物。同时，沉井施工时对邻近建筑
23、物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。缺点：施工期较长，对粉、细沙类土在井内抽水易发生流沙现象，造成沉井倾斜。沉井下沉过程中遇到的孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。主要问题：难沉问题，突沉问题，沉偏问题，流砂。 （P143）14、浅埋暗挖法的施工原则和主要技术措施是什么？（P131-133）答：施工原则：管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测。技术措施：地层的预加固和预处理，隧道开挖和初期支护，二次衬砌，监控量测。15、试述盾构法、顶管法和 TBM法在修建隧道时的异同。答：不同点：1、 应用不同，盾构法适合在软土地区开挖隧道，TBM 法适合在岩体中开挖隧道，不需
24、要设置工作井，顶管法适合在地下管道或隧道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用。2、 掘进方式不同，盾构法和 TBM法均使用掘进机挖掘，而顶管法使用千斤顶在初始位置的基坑顶进管道。3、 开挖直径不同，顶管法主要适于管道施工，故半径最大仅为 45m，一般为 1m左右，TBM法用于开挖隧道，半径较大，在 2.512m左右，盾构法由于可使用双圆甚至三圆盾构机，隧道直径可达 19m，并能同时开挖两条甚至更多隧道。4、 施工方式不同，顶管法将预制的管道一节节顶入，千斤顶一直位于在起始点，顶入管道后进行清土和填缝就能继续顶管，盾构法是将稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆等几大要素集成在盾构
25、机上，盾构机是闭胸式的，整个施工过程可同时连贯进行，而 TBM工法中掘进机是开胸式的，不具备稳定掌子面及砌筑、注浆等功能，这些施工过程在掘进后陆续跟进，由于 TBM应用于岩体隧道的施工，各个施工过程没有也不需要像盾构法那样连贯。5、 管道结构不同，顶管法的管道是由一段段完整的管段连接构成，而盾构法和 TBM的管道是由若干预制管片拼装成一段管，管之间再相互连接而成。相同点：1、 三种方法均属暗挖法，对地表的影响较小；2、 三种方法均采用机械推进的方式。3、 三种方法均适用于水下隧道的施工。4、 三种方法的管段均为预制。16、试述新奥法、矿山法和浅埋暗挖法的异同。答：不同点：1、新奥法、矿山法适用
26、于岩石地层，浅埋暗挖法适用于软土地层；2、新奥法采用光面爆破技术，力求减少超挖，对围岩破坏小，矿山法采用普通爆破，对围岩损害较大。3、浅埋暗挖法要求支护刚度及承载力较大，并提前架设，靠支护为围岩提供承载力，保持稳定，对支护时间要求严格，即“随开挖，随支护” ，而新奥法采用柔性混凝土层及锚杆作为支护，力求将岩石、混凝土和锚杆结成一个整体，依靠围岩的自承载力。矿山法在爆破、清孔后架设支护（撑） ，在时间上及支护类型上没有严格要求，但由于工法对围岩破坏较大，经常需要加强支撑。4、浅埋暗挖法对土质要求高，对不良土质要求预先通过注浆等方式改良，而矿山法和新奥法是对围岩爆破，无此要求。5、浅埋暗挖法主要利
27、用土层在开挖过程中的短期自稳能力，因此工程施工段多而短，每段工程力求在短时间内完成，新奥法主要利用岩层的自承载力，通过光面爆破、锚喷支护及量测就能实现，矿山法的承载主要靠支撑实现，速度较慢，两种方法对每一段的施工速度没有严格要求。相同点：1、 新奥法由矿山法发展而来，浅埋暗挖法由新奥法发展而来，三种方法的基本原理都是先使岩体松动，然后开挖并架设支撑。2、 三种方法均能用于城市地下隧道的施工。3、 三种方法均采用钻爆法开挖。4、 三种方法的衬砌结构类似。5、 三种方法的初期衬砌结构均为现浇。17、城市地下工程施工经常引发的环境问题有哪些？这些问题具有怎样的特点？答：P1681、 地层变形，地下采
28、空区周围土体固结变形导致，严重时会使地面建筑和地下管线丧失使用功能，而工程降水也会使土体固结变形，导致地表沉降，造成危害。2、 地下洞室围岩变形，由于地下洞室开挖导致围岩失稳，伴随产生洞室顶部塌落，边墙鼓出与滑塌，洞室底部的鼓胀与隆起，围岩缩颈、岩爆等灾害。3、 地下水降落漏斗扩大，在进行地下岩土工程建设时，地下水渗入地下空间或其他地下建筑物，会在成周围基岩和土层中的地下水位下降，在这些地区形成沉降漏斗，又是还会危及供水。另外，长时间、大面积、多含水层的基坑降水将使处在平衡状态的地下水渗流场发生变化，导致局部地下水位下降过快，含水层和隔水层发生新的哑谜作用，产生区域性降落漏斗和局部地面沉降。4、 地下水污染问题，地下工程灌浆或设置止水帷幕所使用的混凝土和化学药剂，影响了地下水水质，地下工程的钻孔和钻孔排水引起浅层水和深部水的混合与污染，城市地下垃圾填埋厂、地下油库、化粪池等的渗漏引起的地下水污染。18、地下工程的主要灾害有哪些？（P233）答：气象灾害、地震灾害、地质灾害、战争灾害及恐怖事件、运营事故、工程事故。
