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地下建筑结构考试
地下建筑结构试题 卷参考答案及评分标准
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考试科目：
地下建筑结构 考试方式：
开卷试卷类型：
系部：
建工系专业班级：
土木工程11021103班学期：
2014-2015学年第一学期
一、问答题
1.简述地下建筑结构的概念及其形式10s
概念：
地下建筑结构，即埋置于地层内部的结构，通常包括在地下开挖的各种隧道与洞室。
2s
地下结构断面形式:
矩形;梯形;多边形;直墙拱形;曲墙拱形，扁圆形;圆形2s
土层地下建筑结构:
浅埋式结构:
附建式结构:
沉井（沉箱）结构:
地下连续墙结构:
盾构结构:
沉管结构:
其他结构如顶管结构和箱涵结构2s
岩石地下建筑结构:
（一）拱形结构:
1.贴壁式拱形结构。
半衬砌结构;厚拱薄墙衬砌结构;直墙拱形衬砌结构;曲墙拱形衬砌结构
2.离壁式拱形衬砌结构2s
（二）喷锚支护;（三）穹顶结构
（四）连拱衬砌结构;（五）复合衬砌结构2s
2.简述衬砌的结构形式、特点及适用条件12s
1）.就地灌注整体式混凝土衬砌1s
适用于矿山法施工，日围岩可以在短时间内稳定，也通用于采用明挖法施工的衬砌形式。
衬砌的表面整齐美观，进度快．质量容易控制。
模筑衬砌包括砖石衬砌、片石混凝土衬砌、钢筋混凝土和整体的混凝土衬砌。
2s
2）.锚喷支护1s
常用于矿山法施工，它可以在坑道开挖后及时施设．因此．能有效地限制洞周位移保护作业人员的安全，避免局部产生过大的变形。
由于其为柔性结构，能有效地利用围岩的自承能力维持洞室稳定，其受力性能由于整体式衬砌。
2s
3）.预制拼装衬砌1s
拼装衬砌由预制构件在现场拼装而成，一般为圆形，主要用于盾构法〔TBM）施工的隧道。
其支护特点有坚实稳固、作用快。
2s
4）.复合式衬砌1s
复合式衬砌山两种以下不同构筑类型的结构所组成，通常用于山岭隧道新奥法施工的隧道）或城市地铁道暗挖法施工的区间隧道。
2s
3.试述沉井的构造及各部位的作用8s
井壁:
承受在下沉过程中各种最不利荷载组合（水土压力）所产生的内力。
同时有足够的重量，使沉井能在自重作用下顺利下沉到设计标高。
2s
刃脚:
主要功用是减少下沉阻力。
1s
内隔墙:
增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径。
2s
封底及顶盖:
防止地下水渗入井内有集水井内。
1s
底梁和框架:
在比较大型的沉井中，如由于使用要求，不能设置内隔墙，则可在沉井底部增设底梁，并构成框架以增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。
2s
4.盾构法施工的优缺点及适用范围12s
1.盾构法施工的优点:
1）场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；
2）隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于建造覆土深的隧道；
3）穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的影响；
4）穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响；
5）自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。
5*1s
2.盾构法施工的缺点:
1）施工设备费用较高；
2）覆土较浅时，地表沉降较难控制；
3）用于施工小曲率半径隧道时，掘进较困难。
3*1s
3.盾构法施工的适用范围
适用于各类软土地层和软岩、硬岩地层的隧道掘进，尤其适用于城市地下隧道工程。
2s
包括：
水底公路隧道；地铁区间隧道；排水污水隧道；引水隧道；公用管线隧道。
2s
5.说明沉管施工的步骤8s
先在隧址以外建造临时干坞，在干坞内制作钢筋混凝土的隧道管段（道路隧道用的管段每节长60～140m。
2s
两端用临时封墙封闭。
1s
向临时干坞内灌水，使管段逐节浮出水面，并用拖轮拖运到指定位置。
1s
于设计隧位处预先挖好一个水底沟槽。
1s
待管段定位就绪后，向管段里灌水压载，使之下沉。
1s
沉设完毕的管段在水下联接起来。
1s
进行基础处理，经覆土回填后，便筑成了隧道。
1s
6.简述梁板式结构的设计计算中，顶板、侧墙承受哪些荷载8s
顶板荷载：
（1）核爆炸冲击波超压所产生的动载1s
（2）顶板以上的静荷载，包括设备夹层、房屋底层地坪和覆土层重以及战时不迁动固定设备等。
1s
（3）顶板自重1s
侧墙荷载：
压缩波所形成的水平动载1s
顶板传来的动载与静载1s
上部地面建筑自重1s
侧墙自重1s
土压力及水压力1s
7.简述附件式地下结构与单建式工事相比，具有哪些优越性，缺点又有哪些8s
优点：
节省建设用地1s
便于平战结合1s
人员和设备容易在战时迅速转入地下1s
增强上层建筑的抗震能力，在地震时附建式地下结构尚可作为避震室只用1s
上层建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮弹有一定的防护作用1s
造价较低1s
便于施工管理，采用新技术，保证工程质量，同时也便于维护1s
缺点：
上层建筑遭到破坏时容易造成出入口堵塞，引起火灾等1s
二、论述题
1.库仑土压力的基本假定及其其一般土压力公式10s
库仑理论的基本假定:
1）挡土墙墙后土体为均质各向同性的无黏性土;1s
2）挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时，土体形成滑动楔体，滑裂面为通过墙踵的平面;2s
3）假定滑动土体为一刚体，在滑裂面BC和墙背AB上的切向力分别满足极限平衡条件;2s
其一般土压力公式:
当土体滑动楔体处于极限平衡状态，应用静力平衡条件，不难得到作用于挡土墙上的主动土压力Pa,和被动土压力Pp,的计算式为:
（1）.
式中W——滑楔自重。
2s
（2）.
式中:
Y-一一土体的重量;
h—挡土墙的高度;
ka库仑主动土压力系数
kp库仑被动土压力系数3s
2.矩形闭合框架中，变形缝如何设置？
具体的构造方式有哪些？
论述各自的优缺点14s
为防止结构由于不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等引起破坏，沿结构纵向，每隔一定距离需设置变形缝。
变形缝的间距为30m左右。
变形缝分为两种：
一种是防止由于温度变化或混凝土收缩而引起结构破坏所设置的缝，称为伸缩缝，另一种是防止由于不同的结构类型（或结构相邻部分具有不同荷载），或不同地基承载力而引起结构不均匀沉陷所设置的缝，称为沉降缝。
变形缝为满足伸缩和沉降需要，缝宽一般为20~30mm，缝中填充富有弹性的材料。
4s
变形缝的构造方式主要分四类:
嵌缝式、贴附式、埋入式、混合式2s
（一）嵌缝式可用沥青砂板、沥青板等。
为了防止板与结构物间有缝隙，在结构内部槽中填以沥青胶或环煤涂料（即环氧树脂和煤焦油涂料）等以减少渗水可能。
也可在结构外部贴一层防水层。
嵌缝式的优点是造价低，施工易。
但在有压水中防水效能不良，仅适于地下水较少地区，或防水要求不高工程中。
2s
（二）贴附式将厚度6～8mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定结构上。
亦称为可卸式变形缝。
其优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。
可用于一般地下工程中。
2s
（三）埋入式在浇灌混凝土时，把橡胶或塑料止水带埋入结构中。
其优点是防水效果可靠，橡胶老化问题需待改进，在大型工程中普遍采用。
在有水压，而且表面温度高于50℃或受强氧化及油类等有机物质侵蚀的地方，可在中间埋设紫铜片，但造价高。
2s
（四）混合式当防水要求很高，承受较大的水压力时，可采用上述三种方法的组合，称为混合式，防水效果好，但施工程序多，造价高。
2s
三、计算题
解：
（1）参数计算
2s
（2）水平荷载标准值的计算
①临界深度计算:
1s
②水平荷载标准值的计算:
第一层土底面处水平荷载标准值
1s
第二层土顶面处水平荷载标准值
1s
基坑底面及支护结构底面处水平荷载标准值
1s
（3）水平抗力的计算
基坑底面处水平抗力标准值
1s
支护结构底面处水平抗.力标准值
1s
计算结果如图所示。
2s
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