《地下工程》試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于地下工程圍巖分級(jí)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.圍巖分級(jí)主要依據(jù)巖石強(qiáng)度、完整性、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)等指標(biāo)B.我國(guó)《巖土工程勘察規(guī)范》將圍巖分為5級(jí)C.圍巖級(jí)別越高，穩(wěn)定性越差D.地下水狀態(tài)和地應(yīng)力會(huì)影響圍巖級(jí)別修正2.新奧法施工中，初期支護(hù)的主要作用是（）A.承擔(dān)全部圍巖壓力B.與圍巖共同作用形成承載結(jié)構(gòu)C.僅用于臨時(shí)支撐D.防止圍巖表面風(fēng)化3.盾構(gòu)法施工中，同步注漿的主要目的是（）A.提高盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度B.填充管片與圍巖間的空隙，控制地表沉降C.增強(qiáng)管片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度D.防止地下水滲入隧道4.地下工程防水設(shè)計(jì)中，“迎水面設(shè)防”原則的核心是（）A.在結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)置防水層，便于維修B.在結(jié)構(gòu)外側(cè)設(shè)置防水層，直接阻擋地下水C.同時(shí)在內(nèi)外側(cè)設(shè)置防水層，雙重保護(hù)D.根據(jù)地下水壓力選擇防水位置5.礦山法施工中，全斷面開(kāi)挖法適用于（）A.大斷面隧道（跨度＞15m）B.圍巖穩(wěn)定性差的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖C.小斷面隧道（跨度＜10m）且圍巖穩(wěn)定的Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖D.深埋軟巖隧道6.下列關(guān)于地下工程監(jiān)測(cè)的描述中，正確的是（）A.監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)隨施工進(jìn)度減緩而增加B.收斂監(jiān)測(cè)主要測(cè)量隧道凈空變形C.地表沉降監(jiān)測(cè)僅需在隧道正上方布置測(cè)點(diǎn)D.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)，應(yīng)立即停止施工并調(diào)整設(shè)計(jì)7.噴混凝土支護(hù)的最佳初凝時(shí)間為（）A.1～3minB.5～10minC.15～20minD.25～30min8.地下工程抗浮設(shè)計(jì)中，當(dāng)水浮力大于結(jié)構(gòu)自重時(shí)，常用的處理措施是（）A.增加結(jié)構(gòu)自重（如加厚底板）B.降低地下水位至結(jié)構(gòu)底板以下C.設(shè)置抗浮錨桿或抗拔樁D.以上均是9.淺埋隧道與深埋隧道的劃分依據(jù)是（）A.隧道埋深與洞徑的比值B.圍巖壓力是否受地表影響C.施工方法的選擇D.支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型10.凍結(jié)法施工的主要缺點(diǎn)是（）A.加固效果差B.施工周期長(zhǎng)、成本高C.對(duì)環(huán)境無(wú)污染D.適用于任何地層二、填空題（每空1分，共20分）1.地下工程按埋深可分為淺埋隧道、深埋隧道和（）隧道。2.圍巖壓力按作用方向可分為垂直壓力、水平壓力和（）。3.新奧法的三大支柱是（）、（）和（）。4.盾構(gòu)機(jī)的核心組成部分包括（）、（）、（）和排土系統(tǒng)。5.地下工程防水等級(jí)分為（）級(jí)，其中一級(jí)防水要求（）。6.礦山法施工中，常用的輔助工法有（）、（）、（）（列舉3種）。7.噴錨支護(hù)的作用機(jī)理包括（）、（）、（）和組合梁效應(yīng)。8.地下工程監(jiān)測(cè)的“三量測(cè)”通常指（）、（）和（）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述新奧法的基本原理及主要施工原則。2.圍巖壓力的主要影響因素有哪些？如何通過(guò)工程措施減小圍巖壓力？3.噴錨支護(hù)與傳統(tǒng)模筑混凝土襯砌相比，在受力特性上有何差異？4.對(duì)比礦山法與盾構(gòu)法的適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)及典型應(yīng)用場(chǎng)景。5.地下工程防水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循哪些原則？請(qǐng)結(jié)合“防、排、截、堵”四字方針說(shuō)明。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某深埋隧道位于Ⅲ級(jí)圍巖中，圍巖容重γ=22kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=35°，側(cè)壓力系數(shù)λ=0.6。采用泰沙基松動(dòng)壓力公式計(jì)算垂直圍巖壓力q（公式：q=γh，h=B/[2tan(45°-φ/2)]，B為隧道跨度，取10m）。2.某地下結(jié)構(gòu)底板面積為200m2，地下水位埋深1m，結(jié)構(gòu)自重為3000kN。計(jì)算水浮力大小，并判斷是否需要抗浮措施（水的容重取10kN/m3）。五、論述題（20分）結(jié)合實(shí)際工程案例，論述地下工程施工中“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”的重要性及實(shí)施要點(diǎn)。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B（我國(guó)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》等將圍巖分為6級(jí)）2.B（新奧法強(qiáng)調(diào)支護(hù)與圍巖共同承載）3.B（同步注漿是控制地表沉降的關(guān)鍵措施）4.B（迎水面設(shè)防直接阻擋地下水，是防水核心）5.C（全斷面法適用于小跨度、穩(wěn)定圍巖）6.B（收斂監(jiān)測(cè)測(cè)量?jī)艨兆冃?，如拱頂下沉、邊墻收斂?.B（噴混凝土初凝時(shí)間宜為5～10min，終凝＜30min）8.D（抗浮措施需綜合考慮結(jié)構(gòu)自重、降水、錨固等）9.B（淺埋隧道圍巖壓力受地表影響，深埋則形成自然拱）10.B（凍結(jié)法成本高、周期長(zhǎng)，但加固效果好）二、填空題1.超深埋2.底鼓壓力3.少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)4.刀盤(pán)、盾體、推進(jìn)系統(tǒng)5.四；不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無(wú)濕漬6.超前小導(dǎo)管注漿、管棚支護(hù)、地表注漿加固（或其他合理答案）7.支撐圍巖、加固圍巖、柔性支護(hù)（或傳遞荷載）8.圍巖變形量測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力量測(cè)、地表沉降量測(cè)三、簡(jiǎn)答題1.新奧法基本原理：利用圍巖的自承能力，通過(guò)柔性支護(hù)（噴錨）與圍巖共同形成承載結(jié)構(gòu)，通過(guò)監(jiān)測(cè)反饋調(diào)整支護(hù)參數(shù)。主要施工原則：①少擾動(dòng)：減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)（如控制爆破）；②早噴錨：及時(shí)施作初期支護(hù)，限制圍巖過(guò)度變形；③勤量測(cè)：通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工；④緊封閉：及時(shí)封閉成環(huán)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2.圍巖壓力影響因素：①圍巖性質(zhì)（強(qiáng)度、完整性、節(jié)理發(fā)育程度）；②地下水（軟化圍巖、增加孔隙水壓力）；③地應(yīng)力（初始應(yīng)力場(chǎng)、施工擾動(dòng)應(yīng)力）；④隧道形狀與尺寸（跨度越大，壓力越大）；⑤施工方法（開(kāi)挖方式、支護(hù)時(shí)機(jī)）。減小措施：①優(yōu)化開(kāi)挖方法（如短進(jìn)尺、弱爆破）；②及時(shí)施作支護(hù)（限制圍巖變形）；③加固圍巖（注漿、錨桿）；④合理設(shè)計(jì)斷面形狀（適應(yīng)圍巖應(yīng)力分布）。3.受力特性差異：①噴錨支護(hù)為柔性支護(hù)，能與圍巖協(xié)調(diào)變形，充分發(fā)揮圍巖自承能力；傳統(tǒng)襯砌為剛性支護(hù)，主要承受圍巖松弛后的荷載。②噴錨支護(hù)通過(guò)與圍巖粘結(jié)形成整體，傳遞應(yīng)力；傳統(tǒng)襯砌與圍巖間可能存在空隙，需回填注漿。③噴錨支護(hù)可通過(guò)調(diào)整厚度、錨桿參數(shù)適應(yīng)不同圍巖條件；傳統(tǒng)襯砌一旦施工完成，參數(shù)難以調(diào)整。4.適用條件：礦山法適用于各種圍巖（需輔助工法處理不良地質(zhì)），尤其小跨度、非圓形斷面；盾構(gòu)法適用于軟土、軟巖等穩(wěn)定或可改良地層，大跨度圓形斷面。優(yōu)點(diǎn)：礦山法靈活性高、成本較低；盾構(gòu)法機(jī)械化程度高、地表沉降小、施工速度快。缺點(diǎn)：礦山法工期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、對(duì)圍巖擾動(dòng)大；盾構(gòu)法設(shè)備昂貴、斷面形狀固定、地層適應(yīng)性受限。典型場(chǎng)景：礦山法用于山嶺隧道、城市地鐵暗挖段；盾構(gòu)法用于城市地鐵、越江隧道。5.防水原則：①以防為主：優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)自防水（提高混凝土抗?jié)B性）；②排導(dǎo)為輔：設(shè)置盲溝、排水溝引排地下水；③截水輔助：地表截水溝、地層注漿阻斷水源；④堵水關(guān)鍵：對(duì)滲漏點(diǎn)采用注漿、嵌縫等封堵?！胺馈笔腔A(chǔ)（如P8抗?jié)B混凝土），“排”解決無(wú)壓水（如隧道側(cè)溝），“截”減少外水來(lái)源（如地表注漿），“堵”處理集中滲漏（如變形縫注漿）。四、計(jì)算題1.計(jì)算步驟：φ=35°，則tan(45°-φ/2)=tan(45°-17.5°)=tan27.5°≈0.5206h=B/[2tan(45°-φ/2)]=10/(2×0.5206)≈9.6mq=γh=22×9.6=211.2kPa答：垂直圍巖壓力為211.2kPa。2.水浮力計(jì)算：地下水位埋深1m，假設(shè)結(jié)構(gòu)底板埋深為H（題目未明確，默認(rèn)水位至底板高度為H-1，若底板位于地下水位以下，假設(shè)底板埋深3m，則水頭高度為2m；但題目未給，需假設(shè)底板位于地下水位以下，水頭高度h=水位至底板距離。通常抗浮計(jì)算取設(shè)計(jì)水位至底板的高度，若題目未明確，假設(shè)底板位于地下水位下2m，則h=2m。但更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞剑核×?底板面積×水頭高度×水容重。題目中地下水位埋深1m，假設(shè)底板埋深為D，則水頭高度=D-1。若未給D，可能題目默認(rèn)底板位于地下水位以下，即D＞1m，假設(shè)D=3m（水頭高度2m），則水浮力=200×2×10=4000kN。結(jié)構(gòu)自重3000kN＜4000kN，需抗浮措施。（注：若題目隱含底板剛好位于地下水位處，h=0，則水浮力=0，無(wú)需抗浮。但通?？垢≡O(shè)計(jì)考慮最高水位，故合理假設(shè)水頭高度為1m，則水浮力=200×1×10=2000kN，3000＞2000，無(wú)需。但題目可能存在表述不清，需根據(jù)常規(guī)判斷。正確解答應(yīng)為：水浮力=底板面積×水位至底板的高度×10。若水位埋深1m，底板埋深d，則水頭高度h=d-1。若d=2m，h=1m，水浮力=200×1×10=2000kN＜3000kN，無(wú)需；若d=3m，h=2m，水浮力=4000kN＞3000kN，需。因題目未明確d，可能默認(rèn)h=1m，故答案為：水浮力2000kN，結(jié)構(gòu)自重3000kN＞2000kN，無(wú)需抗浮措施。）五、論述題“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”是地下工程應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件的核心方法。以某城市地鐵區(qū)間隧道為例，該隧道穿越富水砂層，初期設(shè)計(jì)采用礦山法+超前小導(dǎo)管注漿。施工中通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，地表沉降速率達(dá)5mm/d（超過(guò)預(yù)警值3mm/d），分析原因?yàn)樽{效果不佳，圍巖仍存在滲水。重要性：①地質(zhì)條件不確定性大（如斷層、溶洞），動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)可及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)；②施工擾動(dòng)可能引發(fā)圍巖失穩(wěn)（如沉降超限），信息化施工通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提前預(yù)警；③降低工程風(fēng)險(xiǎn)（如坍塌、滲漏），保障安全和工期。實(shí)施要點(diǎn)：①建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（布置地表沉降、拱頂下沉、錨桿應(yīng)力等測(cè)點(diǎn)）；②設(shè)定預(yù)警