第九章 習題答案

　　一、基本概念

　　1、巖體應力重分布?

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

　　2、巖爆(沖擊地壓)?

　　答：當建筑物埋深較大，或由于構造作用致使初始應力很高，開挖后的洞體應力超過了圍巖的彈性界限，彈性應能的突然釋放使圍巖產生急劇的破壞，發出清脆的響聲，破壞的巖片或巖塊隨即向洞內彈內出。大型者還常伴有氣浪，這種現象就叫巖爆。

　　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，以kg/cm3表示。

　　二、填空題

　　1、圍巖壓力是作用于地下建筑支護結構上主要外力，其性質和大小取決于地應力狀態和巖體特性。

　　2、根據產生的地質條件不同，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行涌水的預報、有害氣體突出的預報和高地溫預報。

　　4、地下工程論證中，若遇到不良地質條件(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，如凍結法、壓漿固結法和盾構法。

　　三、問答題

　　1、地下建筑的主要工程地質問題有哪些?P148

　　答：地下建筑的主要工程地質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論證;

　　(2)圍巖壓力(簡稱圍壓)的工程地質評價;

　　(3)支護結構設計的工程地質論證;

　　(4)施工方法和施工條件的工程地質論證。

　　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對一些礦山坑道的觀察和松散介質模型試驗得出的，故稱為普氏理論。這一理論認為，被斷層、節理裂隙等錯綜復雜的結構面切割，使圍巖類似于松散介質，由于開挖的擾動，頂部出現拱形分離體。拱形分離體以外的巖體仍保持平衡拱狀態，拱形分離體失穩塌落后便形成一個塌落拱或稱自然平衡拱。

　　(2)用地質分析法確定圍壓

　　這一方法的關鍵在于首先用地質分析法判明巖體中軟弱結構面的發育特征和組合關系，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系，計算圍壓。

　　3、簡述新奧法(噴錨支護)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。所以要保護圍巖的穩定性，就應該在圍巖松動的初期便采取措施制止其繼續發展。噴錨支護在開挖面一形成，便可及時而迅速地支護，隨挖隨噴。根據需要在噴混凝土時可配置鋼筋網或鋼拱架，這樣很快就能形成和圍巖緊密銜接的連續支護結構，同時還能將圍巖中的空隙填實，使之同支護結構一起構成支承圍巖荷載的承載結構。當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和加固圍巖的措施，而必須加設錨桿，斷面愈大，巖體愈軟弱，就愈需要定型布置錨桿系統，甚至加鋼拱架或鋼筋網，以提供一個拱(或稱承重環)。錨桿和噴混凝土相結合就構成了噴錨聯合支護。

　　4、按照彈性理論，如何評價圍巖在內水壓力作用下的穩定性?P158

　　答：根據厚壁圓筒的徑向應力和切向應力的拉梅公式計算，在3倍開挖洞徑以外由內水壓力所產生的切向應力已很微小，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K的概念，K與變形模量有何區別與聯系?工程上常用什么系數來表達巖石抗力?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，以kg/cm3表示。其物理意義是迫使洞壁產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生的抗力。實質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。根據彈性理論可推導出兩者間的近似關系為：

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

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

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

　　7、地下工程施工中要進行哪些不良施工條件的預報?P164

　　答：地下工程施工中要進行涌水的預報、有害氣體突出的預報和高地溫預報。

　　8、簡述地下建筑工程地質勘察要點。P173

　　答：地下建筑工程地質勘察的目的是為給建設方案的選擇，建筑物的設計和施工提供可靠的地質資料。整個勘察工作與設計工作相適應地分階段進行。

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