中國礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)地下工程復(fù)習(xí)提綱

第一章地下工程：地下工程是建造在地層環(huán)境中（巖體或土體）的工程結(jié)構(gòu)物；有廣義和狹義地下工程。地下空間：在巖層或土層中天然形成或經(jīng)人工開發(fā)形成的空間稱為地下空間。包括三個方面的含義：1）天然存在的資源蘊藏總量；2）一定技術(shù)條件下可供合理開發(fā)的資源總量；3）一定歷史時期內(nèi)可供有效利用的地下空間總量。第二章荷載—結(jié)構(gòu)模型方法：（1）特征a）支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支撐，對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形起約束作用；b）支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支撐對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)，圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支撐的約束能力時間接地考慮。（2）適用條件：主要適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和坍塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)圍巖松動壓力的情況。（3）需解決的關(guān)鍵問題：如何確定作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動荷載，即圍巖所產(chǎn)生的松動壓力，及彈性支撐給支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性抗力。（4）模型求解方法：結(jié)構(gòu)力學(xué)方法：力法（矩陣力法）、位移法（矩陣位移法——一維桿系有限元法）地層—結(jié)構(gòu)模型方法：（1）特征a）將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的結(jié)構(gòu)體系；b）圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來約束和限制圍巖的變形。（2）適用條件：是目前地下結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中力求采用或正在發(fā)展的模型。它符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平，采用快速和早強(qiáng)的支護(hù)技術(shù)可以限制圍巖的變形，從而阻止圍巖松動壓力的產(chǎn)生。（3）需解決的關(guān)鍵問題如何確定圍巖的初始應(yīng)力場，以及表示材料不連續(xù)、非線性特性的各種參數(shù)、巖體本構(gòu)模型。（4）模型求解方法：解析法、數(shù)值法（主要為FEM）常用地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法：工程類比設(shè)計法/經(jīng)驗設(shè)計方法力學(xué)模型設(shè)計方法概率極限狀態(tài)設(shè)計法特征曲線設(shè)計法/收斂-約束法1、工程類比設(shè)計法，就是以已往地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的資料和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，以圍巖分級為前提，以計算分析為必要的輔助，以施工過程的監(jiān)控量測和信息反饋為指導(dǎo)的方法體系。2、力學(xué)模型設(shè)計方法a、容許應(yīng)力設(shè)計法以結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面計算應(yīng)力不大于規(guī)定的材料容許應(yīng)力的原則（圖c），進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計計算的方法。b、破損階段設(shè)計法考慮結(jié)構(gòu)材料破壞階段的工作狀態(tài)（圖d）進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計計算的方法。3、概率極限狀態(tài)設(shè)計法以概率理論為基礎(chǔ)，以防止結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到某種功能要求的極限狀態(tài)作為依據(jù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法。4、特征曲線設(shè)計法將圍巖位移曲線與支護(hù)特性曲線放在同一坐標(biāo)系統(tǒng)上來考察，利用圍巖與支護(hù)共同作用特性來選擇支護(hù)參數(shù)的方法叫作特征曲線法（又稱為收斂約束法）。地下結(jié)構(gòu)的受力特點主要特點：地下結(jié)構(gòu)的圍巖既是作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載來源，又與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成承載體系。（1）除了承受使用荷載之外，地下結(jié)構(gòu)還要承受周圍巖土體和地下水的作用，而且后者往往構(gòu)成地下結(jié)構(gòu)的主要荷載；（2）地下結(jié)構(gòu)的圍巖既是荷載的來源，又可以在某些情況下與結(jié)構(gòu)共同作用形成承載體系；（3）地下水對結(jié)構(gòu)的力學(xué)作用與巖土組成、地下水流場及結(jié)構(gòu)防水系統(tǒng)等因素相關(guān)；（4）地下結(jié)構(gòu)埋深足夠大時，由于地層的成拱效應(yīng)，結(jié)構(gòu)承受的圍巖豎向應(yīng)力總是小于其上覆地層自重壓力；（5）地下結(jié)構(gòu)的受力可能受到結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用及施工過程的顯著影響；（6）地下結(jié)構(gòu)的荷載具有時空效應(yīng)。圍巖壓力：是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形或破壞的作用力。它包括由地應(yīng)力引起的圍巖應(yīng)力以及圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用力。從狹義上來理解，圍巖壓力是指圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。在工程中一般研究狹義的圍巖壓力。圍巖壓力可分為圍巖垂直壓力、圍巖水平壓力及圍巖底部壓力圍巖壓力按作用力發(fā)生形態(tài)分為：⑴松動壓力：是指由于開挖而松動或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。⑵形變壓力：是指由于圍巖變形受到與之密貼的支護(hù)的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形過程中，圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。⑶膨脹壓力：是指由于圍巖吸水而膨脹崩解所引起的壓力。⑷沖擊壓力：是指圍巖中積累了大量的彈性變性能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。“自然拱”的形成及范圍大小影響因素：開挖隧道所引起的圍巖松動和破壞的范圍有大有小，對于一般裂隙巖體中的深埋隧道，其波及范圍僅局限在隧道周圍一定深度，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖松散壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆巖層自重所造成的壓力，這可用圍巖的“成拱作用”來解釋。自然拱的范圍的大小受圍巖地質(zhì)條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)時間、剛度以及它與圍巖的接觸狀態(tài)等影響，還取決于以下諸因素：⑴隧道的形狀和尺寸：隧道拱圈越平坦，跨度越大，則自然拱越高，圍巖松散壓力也越大；⑵隧道的埋深：實踐證明，只有當(dāng)隧道埋深超過某一臨界值時，才有可能形成自然拱。習(xí)慣上稱這種隧道為深埋隧道，否則為淺埋隧道。由于淺埋隧道不能形成自然拱，所以，它的圍巖壓力的大小與埋置深度直接相關(guān)。⑶施工因素：如爆破所產(chǎn)生的震動，常常是引起塌方的重要原因之一，造成圍巖壓力過大，又如分部開挖多次擾動圍巖，也會引起圍巖失穩(wěn)，加大自然拱范圍。隧道圍巖壓力的計算方法：隧規(guī)法，普氏理論（公式及相關(guān)內(nèi)容自己記！??！艸）圍巖分級方法第三章噴錨支護(hù)：噴錨支護(hù)指的是借高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中的金屬錨桿的聯(lián)合作用（根據(jù)地質(zhì)情況也可分別單獨采用）加固巖層，分為臨時性支護(hù)結(jié)構(gòu)和永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)包括單獨使用錨桿、混凝土噴層和錨桿混凝土噴層聯(lián)合支護(hù)三種型式。錨桿的結(jié)構(gòu)類型1、砂漿錨桿使用水泥砂漿作為錨固劑的錨桿。此類錨桿安裝簡便，成本較低廉，但是錨固力較弱，多用于巖石構(gòu)造較完整的邊坡保護(hù)或者臨時錨固的地點，井下不多見，隧道施工經(jīng)常使用。2、管縫式錨桿：全長錨固型。管縫式錨桿是一種全長錨固、主動加固圍巖的新型錨桿，它立體部分是一根縱向開縫的高強(qiáng)度鋼管。3、樹脂錨桿樹脂錨桿其實就是用樹脂藥卷進(jìn)行錨固；樹脂錨固劑是用不飽和樹脂、固化劑、促進(jìn)劑和其他材料按一定比例配制而成，可以分為螺紋鋼筋錨桿和麻花式錨桿。4、快硬水泥和快硬膨脹水泥錨桿快硬水泥錨桿:端頭錨固型，水泥卷使用前需浸水2～3min，在鉆孔中經(jīng)錨桿頭攪拌，12min以后錨固力開始增長，1h后錨固力可達(dá)40～60kN左右。5、金屬倒楔式錨桿此種錨桿由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板和螺帽組成。屬端頭錨固型，安裝后可立即承載，可回收。6、玻璃鋼錨桿采用玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，以聚脂樹脂為基材，經(jīng)專用拉擠機(jī)的牽引，通過預(yù)成型模在高溫高壓下固化成為全螺紋玻璃纖維增強(qiáng)塑料桿體。7、漲殼式預(yù)應(yīng)力中空錨桿懸吊理論對錨桿支護(hù)作用機(jī)理的解釋錨桿支護(hù)的作用是將頂板下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上部穩(wěn)定的巖層上。在頂板上部有穩(wěn)定巖層，而其下部存在松散、破碎巖層的條件下，這種支護(hù)理論應(yīng)用比較廣泛。在比較軟弱的圍巖中，巷道開掘后應(yīng)力重新分布，出現(xiàn)松動破碎區(qū)，在其上部形成自然平衡拱，錨桿支護(hù)的作用是將下部松動破碎的巖層懸吊在自然平衡拱上總之，懸吊理論僅考慮了錨桿的被動抗拉作用，沒有涉及對巖體抗剪能力及對破碎巖層整體強(qiáng)度的改變。因此，理論計算的錨桿載荷與實際出入比較大。組合梁理論對錨桿支護(hù)作用機(jī)理的解釋組合梁理論適用于層狀巖層。對于端部錨固錨桿，其提供的軸向力將對巖層離層產(chǎn)生約束，并且增大了各巖層間的摩擦力，與錨桿桿體提供的抗剪力一同阻止巖層間產(chǎn)生相對滑動。對于全長錨固錨桿，錨桿和錨固劑共同作用，明顯改善了錨桿受力狀況，增加了控制頂板離層和水平錯動的能力，支護(hù)效果優(yōu)于端部錨固錨桿。從巖層受力考慮，錨桿將各個巖層夾緊形成組合梁。組合梁厚度越大，梁的最大應(yīng)變值越小。組合梁理論充分考慮了錨桿對離層及滑動的約束作用。加固拱理論對錨桿支護(hù)作用機(jī)理的解釋該原理認(rèn)為，在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中，安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊布置的錨桿間距足夠小，各個錨桿的壓應(yīng)力錐體相互交錯，這樣使巷道周圍的巖層形成一種連續(xù)的組合帶(拱)。這個組合拱可承受上部巖石的徑向載荷，如同碹體起到巖層補強(qiáng)的作用，承載外圍的壓力。噴錨支護(hù)中噴射混凝土的作用加固與防止風(fēng)化噴射混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理裂隙，產(chǎn)生如同石墻灰縫一樣的粘結(jié)作用，從而提高了巖體粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強(qiáng)度。同時噴射混凝土層封閉了圍巖，能夠防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞與剝落。改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過大的集中應(yīng)力所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙向受力狀態(tài)變成三向受力狀態(tài)，提高了圍巖的強(qiáng)度。（3）柔性支護(hù)作用噴射混凝土具有一定的柔性，可以和圍巖共同變形產(chǎn)生一定量的徑向位移，使圍巖的自支承能力得以充分發(fā)揮，噴層本身的受力狀態(tài)得到改善。另一方面，混凝土噴層在與圍巖共同變形中受到壓縮，對圍巖產(chǎn)生支護(hù)反力，抑制圍巖產(chǎn)生過大的變形，防止圍巖發(fā)生松動破碎。（4）組合拱作用開巷后及時噴射一層混凝土，抵抗圍巖的局部破壞，防止個別危巖活石的滑移或墜落，那么巖塊間的聯(lián)鎖咬合作用就能得以保持，這樣，不僅能保持圍巖自身的穩(wěn)定，并且與噴層構(gòu)成共同承載的整體結(jié)構(gòu)—組合拱。應(yīng)用動態(tài)信息設(shè)計方法進(jìn)行錨噴支護(hù)設(shè)計應(yīng)考慮的主要原則①一次支護(hù)原則錨桿支護(hù)應(yīng)盡量一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形，避免二次或多次支護(hù)。②高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則預(yù)應(yīng)力是錨桿支護(hù)的關(guān)鍵因素，是區(qū)別錨桿支護(hù)是被動支護(hù)還是主動支護(hù)的重要參數(shù)，只有高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)才是真正的主動支護(hù)。一方面，要采取有效措施給錨桿施加較大的預(yù)應(yīng)力；另一方面，通過托板、鋼帶、金屬網(wǎng)等構(gòu)件實現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，提高錨固體的整體剛度與完整性。③“三高一低”原則即高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度原則。在提高錨桿強(qiáng)度與支護(hù)整體剛度，保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性條件下，降低支護(hù)密度，減少單位面積上的錨桿數(shù)量，提高掘進(jìn)速度。④臨界支護(hù)剛度與強(qiáng)度原則錨桿支護(hù)系統(tǒng)存在臨界支護(hù)剛度與強(qiáng)度，如果支護(hù)剛度與強(qiáng)度低于臨界值，巷道將長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，圍巖變形與破壞得不到有效控制。⑤相互匹配原則錨桿各構(gòu)件，包括托板、螺母、鋼帶等的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)相互匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)相互匹配，以最大限度地發(fā)揮錨桿支護(hù)的整體支護(hù)作用。⑥均衡支護(hù)原則根據(jù)巷道各部位的受力情況，應(yīng)做到頂板和兩幫各部位均衡支護(hù)，防止巷道先從某個部位破壞，影響巷道支護(hù)整體穩(wěn)定性。⑦可操作性原則提供的錨桿支護(hù)設(shè)計應(yīng)具有可操作性，有利于井下施工管理和掘進(jìn)速度的提高。⑧降低巷道支護(hù)綜合成本原則在保證巷道支護(hù)效果和安全程度，技術(shù)上可行，施工上可操作的條件下，做到經(jīng)濟(jì)合理，有利于降低巷道支護(hù)綜合成本。第四章基坑的含義及安全等級劃分基坑（foundationpit）在建造埋置深度較大的基礎(chǔ)或地下工程時，往往需要進(jìn)行較深的土方開挖，這個由地面向下開挖的地下空間稱為基坑。按安全等級分：《基坑規(guī)程》將基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分為三個安全等級。安全等級破壞后果一級支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響很嚴(yán)重二級支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響嚴(yán)重三級支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響不嚴(yán)重基坑工程的功能要求有哪些1）擋土功能基坑工程大多采用支護(hù)開挖的方案?；釉O(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)（一般包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支錨體系兩部分）的目的是阻止基坑外側(cè)土體的坍塌，為基aa礎(chǔ)施工提供安全的工作空間。2）止水功能在地下水位比較高的地區(qū)，為了使施工作業(yè)的空間比較干燥，必須采取坑內(nèi)排水或降低地下水位的措施。3）作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能在軟土地區(qū)，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時作為地下室外墻，在這種條件下，支護(hù)結(jié)構(gòu)就具有地下室外墻的使用功能要求，即永久性的止水功能、永久性的擋土作用以及傳遞建筑物荷載的功能。土釘支護(hù)施工工藝流程⑴開挖工作面：土釘支護(hù)應(yīng)自上而下分段分層進(jìn)行，分層深度視土層情況而定，工作面寬度不宜＜6m，縱向長度不宜＜l0m。⑵噴射第一層砼：為防止土體松弛和崩解，須盡快做第一層噴射砼，厚度不宜＜40～50mm。噴射砼水泥用量≮400kg/m3。⑶土釘成孔：土釘成孔直徑70～120mm、向下傾角15～200，成孔方法和工藝由承包商根據(jù)土層條件、設(shè)備和經(jīng)驗而定。⑷安設(shè)土釘、注漿：土釘有單桿和多桿之分，單桿多為Φ22～32mm的粗螺紋鋼筋，多桿一般為2～4根Φ16mm鋼筋。采用灰漿泵注漿，土釘注漿可不加壓。⑸掛鋼筋網(wǎng)、噴射砼面層：鋼筋網(wǎng)通常直徑Φ6～10、間距200～300mm，與土釘連接牢固。鋼筋與第一層噴射砼的間隙≮20mm。設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被覆蓋后鋪設(shè)。砼面板厚度50～100mm。深層水泥攪拌樁，SMW工法，高壓旋噴樁，粉噴樁等重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的含義深層攪拌樁支護(hù)：深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械在地基將軟土或沙等和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟基硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。該方法適用于軟基處理，效果顯著，處理后可成樁、墻等。SMW工法即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等(多數(shù)為H型鋼,亦有插入拉森鋼板樁、鋼管等)，將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至設(shè)計深度，將水泥漿液由噴嘴向四周高速噴射切削土層，同時將旋轉(zhuǎn)的鉆桿徐徐提升,漿液與土體在高壓射流作用下充分?jǐn)嚢杌旌?，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁；采用粉體狀固化劑來進(jìn)行軟基攪拌處理，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)地基的方法。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置土釘(亦稱砂漿錨桿)并與噴射砼面板相結(jié)合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。土釘墻的特點及其適用范圍1）形成土釘復(fù)合體、顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受邊坡超載能力。（2）施工設(shè)備簡單，由于釘長一般比錨桿的長度小的多，不加預(yù)應(yīng)力所以設(shè)備簡單。（3）隨基坑開挖逐層分段開挖作業(yè)，不占或少占單獨作業(yè)時間，施工效率高，占用周期短。（4）施工不需單獨占用場地，對現(xiàn)場狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時顯示其優(yōu)越性。（5）土釘墻成本費較其他支護(hù)結(jié)構(gòu)顯著降低。（6）施工噪音、振動小，不影響環(huán)境。（7）土釘墻本身變形很小，對相鄰建筑物影響不大。土釘墻適用條件：地下水低于土坡開挖段或經(jīng)過降水措施后使地下水位低于開挖層的情況；適用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土顆粒的砂土邊坡；常用于開挖深度不大、周圍相鄰建筑或地下管線對沉降與位移要求不高的基坑支護(hù)。復(fù)合土釘墻的含義及其種類復(fù)合土釘墻是近年來在土釘墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型支護(hù)結(jié)構(gòu)，它是將土釘墻與深層攪拌樁、旋噴樁、各種微型樁、鋼管土釘及預(yù)應(yīng)力錨桿等結(jié)合起來，根據(jù)具體工程條件多種組合，形成復(fù)合基坑支護(hù)的一種技術(shù)，它彌補了一般土釘墻的許多缺陷和使用限制，極大地擴(kuò)展了土釘墻技術(shù)的應(yīng)用范圍。復(fù)合土釘墻的種類：（1）土釘墻+止水帷幕+預(yù)應(yīng)力錨桿（2）土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿（3）土釘墻+微型樁+預(yù)應(yīng)力錨桿（4）土釘墻+止水帷幕+微型樁+預(yù)應(yīng)力錨桿地下連續(xù)墻的含義先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻，達(dá)到強(qiáng)度后在墻間用機(jī)械挖土。該支護(hù)法剛度大、強(qiáng)度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工第五章基坑地下水控制方式的類型明排水法：明溝與集水井排水、分層明溝排水、深層明溝排水井點降水方法：輕型井點降水、管井井點降水、自滲井點降水、噴射井點降水、電滲井點降水、輻射井點降水。常用井點降水方法類型及其含義輕型井點降水：是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。自滲井點降水：在降水場地的一定深度內(nèi)，存在有兩層以上的含水層，且下層的滲透能力大于上層，在下層水位（或水頭）低于降水深度的條件下，人為地溝通上下含水層，在水位差的作用下，上層地下水就會通過井孔自然地流到下部含水層中，從而無需抽水即可達(dá)到降低地下水位的目的。噴射井點降水：采用高壓水泵將壓力工作水經(jīng)供水管壓入井點內(nèi)外之間環(huán)形空間，并經(jīng)過噴射器兩邊的側(cè)孔流向噴嘴。由于噴嘴截面的突然變小，噴射水流加快電滲井點降水：電滲井點以井點管作負(fù)極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負(fù)極向正極移動，水則自正極向負(fù)極移動而被集中排出。輻射井點降水：在降水場地設(shè)置集水豎井，于豎井中的不同深度和方向上打水平井點，使地下水通過水平井點流入集水豎井中，再用水泵將水抽出，以達(dá)到降低地下水位的目的了解各類降水方法的適用范圍、輕型井點降水適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中、管井井點降水當(dāng)有幾個含水層且各層水頭相差不大時，可用多層過濾器管井。自滲井點降水A.在降水范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)為三層以上，含水層有兩層以上，各含水層之間為相對隔水層（以粉質(zhì)粘土為主）或隔水層（以粘土為主）。下層含水層的埋深以距離基坑底5~20m為宜?！?.1.3井點降水方法B.下層含水層的水位（或水頭）低于上部含水層水位，并低于基坑施工要求降低水位。C.下層滲透系數(shù)大于上層含水層的滲透系數(shù)，且具有一定厚度（一般大于2m），能消納的水量大于或等于降水深度內(nèi)的基坑涌水量。D.上層地下水的水質(zhì)未受污染，符合引入下層地下水的要求。輻射井點降水一般適用于滲透性能較好的含水層（如粉土、六、輻射井點降水一般適用于滲透性能較好的含水層（如粉土、砂土、卵石土等）中的降水，可以滿足不同深度，特別是大面積的降水要求基坑涌水量計算及其降水井?dāng)?shù)量計算流砂的含義及其產(chǎn)生的原因在細(xì)砂或粉砂土層的基坑開挖時，地下水位以下的土在動水壓力的推動下極易失去穩(wěn)定，隨著地下水涌入基坑，稱為流砂現(xiàn)象。產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有內(nèi)因和外因。內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當(dāng)土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細(xì)砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。外因是地下水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力GD的大小，當(dāng)?shù)叵滤惠^高、基坑內(nèi)排水所形成的水位差較大時,動水壓力也愈大,當(dāng)GD≥γ(土的浮重)時就會推動土壤失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。流砂的防治原則及其防治方法防治原則：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途徑一是減小或平衡動水壓力；二是截住地下水流；三是改變動水壓力的方向。1、枯水期施工法：枯水期地下水位低,基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力也小，在流砂地區(qū)的深基坑運用枯水期施工法可避免或降低流砂的危害。2、打板樁：將板樁沿基坑打入不透水層或打入坑底面一定深度,可以截住水流或增加滲流長度、改變動水壓力方向，從而達(dá)到減小動水壓力的目的3、水中挖土：即不排水施工。使坑內(nèi)外的水壓相平衡，不致形成動水壓力。如沉井施工不排水下沉、進(jìn)行水中挖土、水下澆筑砼。4、人工降低地下水位法：即采用井點降水法截住水流，不讓地下水流入基坑,不僅可防治流砂和土壁塌方，還可改善施工條件5、搶挖并拋大石塊法：分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。此外，采用地下連續(xù)墻法、止水帷幕法、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂發(fā)生。第六章地下工程基本作業(yè)包括哪些內(nèi)容基本作業(yè)=開挖+支護(hù)+襯砌開挖方法選擇的考慮因素：如工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件、地形地貌與埋置深度、建筑結(jié)構(gòu)形狀與規(guī)模、使用功能與環(huán)境條件、施工隊伍技術(shù)水平與施工機(jī)具、交通條件與工期要求、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)條件支護(hù)與襯砌技術(shù)支護(hù)技術(shù)：為確保地下工程開挖的安全，必須對其進(jìn)行支護(hù)。一般分臨時支護(hù)與永久支護(hù)兩類。形式上有木支撐、格柵支架、鋼支架、錨桿、噴射混凝土及其組合。襯砌技術(shù)：為防止圍巖變形或坍塌，沿洞室周邊用磚石、片石、現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制混凝土、鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。常見地下工程施工方法的類型及其含義明挖法：由地表自上而下開挖土方至設(shè)計標(biāo)高→由基底自下向上順做主體工程→回填基坑或恢復(fù)地面蓋挖法：先用連續(xù)墻、鉆孔樁等作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁，然后施工鋼筋混凝土蓋板，在蓋板、圍護(hù)墻、中間樁的保護(hù)下進(jìn)行土方開挖與結(jié)構(gòu)施工。鉆爆法與新奧法（找不到含義）淺埋暗挖法：修建淺埋地段隧道時，有時受制于周邊環(huán)境必須采用暗挖法施工稱為淺埋暗挖法?；贜ATM理論，開挖中采用各種輔助施工措施加固圍巖。開挖后即時支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效地抑制圍巖過大變形。盾構(gòu)法：是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)在地層中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。全斷面掘進(jìn)機(jī)法：是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)械。頂管法：頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種土層地下工程施工方法，主要用于地下進(jìn)水管、排水管、煤氣管、電訊電纜管的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，是一種非開挖的敷設(shè)地下管道的施工方法。8.沉管法：沉管法是預(yù)制管段沉放法的簡稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預(yù)制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下隧道。9.沉井法：在不穩(wěn)定含水地層掘進(jìn)豎井時，于設(shè)計的井筒位置上預(yù)先制作一段井筒，井筒下端有刃腳，借井筒自重或略施外力使之下沉，將井筒內(nèi)的巖石挖掘出的施工方法。挖掘與下沉交相進(jìn)行，直到穿過不穩(wěn)定地層。淺埋暗挖法的施工技術(shù)原則①管超前——在工作面開挖前，沿隧道拱部周邊按設(shè)計打入超前小導(dǎo)管；②嚴(yán)注漿——打設(shè)超前小導(dǎo)管后注漿加固地層，包括初支背后注漿和二襯背后注漿；③短開挖——每次開挖循環(huán)進(jìn)尺要短，開挖和支護(hù)時間盡可能縮短；④強(qiáng)支護(hù)——采用格柵鋼架和噴射混凝土進(jìn)行較強(qiáng)的早期支護(hù)，以限制地層變形；⑤早封閉——開挖后初期支護(hù)要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件；⑥勤量測——對規(guī)定部位進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，繪制位移-時間曲線，掌握施工動態(tài)，調(diào)整施工參數(shù)并設(shè)置各部位的變形警戒值，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。土壓平衡盾構(gòu)（EPB）工作原理：盾構(gòu)推進(jìn)時，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來的土體進(jìn)入土艙。當(dāng)土體充滿土艙時，其被動土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，故掘削面實現(xiàn)平衡（即穩(wěn)定）。泥水平衡盾構(gòu)工作原理：泥水盾構(gòu)系靠盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)力使泥水（水、粘土及添加劑的混合物）充滿封閉式盾構(gòu)的密封艙（也稱泥水艙），從而對掘削面上的土體施加一定的壓力，該壓力稱為泥水壓力。通常取泥水壓力大于地層的地下水壓+土壓，所以盡管盾構(gòu)刀盤掘削地層，但地層不會坍落，即處于穩(wěn)態(tài)。盾構(gòu)機(jī)選型與底層滲透系數(shù)，顆粒級配、水壓的關(guān)系：盾構(gòu)類型與滲透系數(shù)的關(guān)系如下（1）當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)<10-7m/s時，可以選用土壓平衡盾構(gòu)；（2）當(dāng)?shù)貙拥臐B水系數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構(gòu)也可以選用泥水式盾構(gòu)；（3）當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)大于10-4m/s時，宜選用泥水盾構(gòu)。盾構(gòu)類型與顆粒級配的關(guān)系如下：（1）淤泥粘土區(qū)，為土壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)范圍；（2）粗砂、細(xì)砂區(qū)，既可使用泥水盾構(gòu)，也可經(jīng)土質(zhì)改良后使用土壓平衡盾構(gòu)；（3）卵石礫石粗砂區(qū)，為泥水盾構(gòu)適用的顆粒級配范圍。盾構(gòu)類型與水壓的關(guān)系如下：（1）當(dāng)水壓大于0.3MPa時，適宜采用泥水盾構(gòu)。如采用土壓平衡盾構(gòu)，螺旋輸送機(jī)難以形成有效的土塞效應(yīng)，在螺旋輸送機(jī)排土閘門處易發(fā)生碴土噴涌現(xiàn)象，引起土倉中土壓力下降，導(dǎo)致開挖面坍塌。（2）當(dāng)水壓大于0.3MPa時，如因地質(zhì)原因需采用土壓平衡盾構(gòu)，則需增大螺旋輸送長度，或采用二級螺旋輸送機(jī)。盾構(gòu)法的主要優(yōu)點：①除豎井施工外，施工作業(yè)均在地下進(jìn)行，噪音、振動引起的公害小，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪音和振動影響。②盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等主要工序循環(huán)進(jìn)行，施工易于管理，施工人員也較少，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高。③土方量外運較少。④穿越河道時不影響航運⑤施工不受風(fēng)雨等氣候條件影響。⑥隧道的施工費用不受覆土量多少影響，適宜于建造覆土較深的隧道。在土質(zhì)差水位高的地方建設(shè)埋深較大的隧道，盾構(gòu)法有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。⑦當(dāng)隧道穿過河底或其他建筑物時，不影響施工。⑧只要設(shè)法使盾構(gòu)的開挖面穩(wěn)定，則隧道越深、地基越差、土中影響施工的埋設(shè)物等越多，與明挖法相比，經(jīng)濟(jì)上、施工進(jìn)度上越有利。盾構(gòu)法的主要施工步驟：在盾構(gòu)法隧道的起始端和終端各建一個工作井；盾構(gòu)在起始端工作井內(nèi)安裝就位；依靠盾構(gòu)千斤頂推力（作用在新拼裝好的襯砌和工作井后壁上）將盾構(gòu)從起始工作井的壁墻開孔處推出；盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時不斷出土和安裝襯砌管片；及時地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動和固定襯砌環(huán)的位置；盾構(gòu)進(jìn)入終端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進(jìn)。沉管法隧道主要施工流程：在隧址附近修建的臨時干塢內(nèi)(或船廠船臺)預(yù)制管段，用臨時隔墻封閉，然后浮運到隧址規(guī)定位置，此時已于隧址處預(yù)先挖好水底基槽。待管段定位后灌水壓載下沉到設(shè)