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第1章 绪论 1

1.1　地下空间的开发与利用 1

1.1.1 地下空间发展的宏观背景 1

1.1.2 地下空间的城市功能 2

1.1.3　地下空间的开发价值与综合效益 3

1.1.4　地下空间的分类 5

1.2　地下工程的结构体系 5

1.2.1 围岩结构及其破坏特征 6

1.2.2　地下工程的支护结构形式 7

1.3　地下工程的特点 10

1.4　地下工程的设计与施工 11

第2章 围岩分级与经验类比设计 14

2.1　岩体结构简介 14

2.1.1　岩体的结构类型 14

2.1.2　结构面类型与特征 15

2.1.3 岩体结构面的统计 16

2.1.4 岩体结构力学特征 18

2.2　围岩分级与初期支护设计 23

2.2.1 围岩分级概述 23

2.2.2 Q系统围岩分级与经验设计 24

2.2.3　我国公路隧道围岩分级方法 30

第3章 围岩压力理论 38

3.1　原岩应力 38

3.1.1 围岩初始应力场的组成 38

3.1.2 围岩初始应力场的变化规律 39

3.1.3 确定原岩应力的方法 41

3.2　围岩应力与变形的线弹性分析 44

3.2.1 无衬砌圆形洞室的围岩应力与变形 45

3.2.2 围岩在衬砌抗力作用下的应力与位移 47

3.2.3 开挖面的空间效应 48

3.2.4 非圆形洞室的围岩应力 49

3.2.5 无衬砌洞室的最佳形状 51

3.3 围岩应力与位移的弹塑性分析 52

3.3.1 轴对称条件下围岩应力的弹塑性分析 53

3.3.2 λ≠1时圆形洞室塑性区边界的近似计算 55

3.3.3 围岩塑性位移的计算 56

3.4　围岩压力 56

3.4.1 变形压力的计算 58

3.4.2　松动压力的计算 60

第4章 地下工程施工 64

4.1　地下工程明挖法施工 64

4.1.1　放坡开挖基坑的施工 64

4.1.2 有围护结构的基坑施工 67

4.2　地下工程逆作法施工 74

4.2.1　逆作法的优缺点 74

4.2.2　逆作法的适用条件 75

4.2.3　逆作法施工的难点 75

4.2.4　逆作法的应用现状 75

4.2.5　地铁车站的盖挖逆作法施工 76

4.3　隧道新奥法施工 77

4.3.1　新奥法概述 77

4.3.2　新奥法施工方法 78

4.3.3　施工中可能发生的问题及其对策 83

4.4　围岩预支护（预加固） 84

4.4.1　超前锚杆 84

4.4.2 管棚 85

4.4.3　超前注浆小导管 86

4.4.4　超前深孔帷幕注浆 88

4.4.5　水平旋喷预支护 90

4.4.6　机械预切槽法 90

4.5　不良地质条件下隧道施工 91

4.5.1　概述 91

4.5.2　膨胀土围岩 92

4.5.3　黄土 94

4.5.4　溶洞 95

4.5.5　坍方 97

4.5.6　松散地层 99

4.5.7 流沙 100

4.5.8　岩爆 100

4.5.9 高地温 101

4.5.10 瓦斯地层 102

4.6　隧道掘进机施工 105

4.6.1　掘进机的破岩机理 105

4.6.2　隧道掘进机施工配套的支护形式 105

4.7　盾构法施工 106

4.7.1 盾构法施工概貌及适用范围 107

4.7.2　盾构选型 108

4.7.3　盾构法施工 108

4.8　非开挖顶管法 110

4.8.1　概述 110

4.8.2　顶管工程设计方法 111

4.8.3　顶管法施工关键技术 113

4.9　沉管法 116

4.10　地下工程施工监控量测 118

4.10.1　概述 118

4.10.2　地下工程施工主要监测项目 119

4.10.3　监测资料的整理分析与反馈 123

4.11　新奥法工程实例 126

4.11.1　工程地质和水文地质概况 126

4.11.2　大瑶山隧道设计概况 127

4.11.3 大瑶山隧道施工概况 127

4.11.4　量测工作 128

第5章　地下工程支护结构设计与计算 130

5.1　轴对称条件下的锚喷支护结构 130

5.1.1　解析计算 130

5.1.2 图解方法 135

5.2　隧道衬砌受力计算 138

5.2.1 隧道衬砌受力分析 138

5.2.2 半衬砌结构计算简图 141

5.2.3 直墙式衬砌结构计算简图 142

5.2.4 曲墙式衬砌结构计算简图 143

5.2.5 隧道洞门计算 144

5.2.6　衬砌截面强度验算 146

5.3　盾构隧道的设计与计算 147

5.3.1　盾构隧道衬砌的基本类型及管片拼装 147

5.3.2 盾构几何尺寸的选定及盾构千斤顶推力计算 148

5.3.3 内力计算与管片结构设计 149

5.4　顶管壁后土体稳定验算 156

5.4.1 沉井支护工作井壁后土体稳定验算 157

5.4.2　钢板桩支护工作井壁后土体稳定验算 158

5.5　基坑支护设计计算 160

5.5.1　概述 160

5.5.2　重力混凝土挡墙设计 162

5.5.3　支护桩墙设计 166

5.5.4　支护系统设计 173

5.5.5　土层锚杆设计 177

5.5.6　土钉墙支护结构设计 179

第6章　地下工程降水与防水设计 183

6.1　地下工程降水与防水重要性 183

6.2　地下水的类型及性质 183

6.2.1　地下水的基本类型 183

6.2.2　地下水的基本性质 184

6.3　地下工程降水设计 185

6.3.1　地下工程降水方法 185

6.3.2 降水工程的平面布置 186

6.3.3　基坑总排水量计算 187

6.3.4　单井最大出水量计算 189

6.3.5 井点间距计算 189

6.3.6 降深与降水预测 189

6.3.7 降水观测 191

6.3.8　井点管拔除 191

6.4　地下工程防水设计 191

6.4.1　设计原则 191

6.4.2　设计要求 192

6.4.3　地下工程防水等级与设防要求 192

6.5　地下工程防水材料 195

6.5.1　卷材防水层 195

6.5.2　涂料防水层 195

6.5.3　塑料防水板防水层 196

6.5.4　膨润土板（毯）防水层 197

6.6　地下工程混凝土结构防水 197

6.6.1 变形缝防水 197

6.6.2　施工缝防水构造 199

6.6.3　后浇带防水 200

第7章　地下工程的数值计算方法 202

7.1　工程数值分析方法分类与比较 202

7.1.1 引言 202

7.1.2　工程数值分析方法分类 203

7.1.3 弹性力学分析与连续介质数值分析方法比较 204

7.2　有限差分法（FDM）及程序简介 204

7.2.1　理论基础与差分方式 204

7.2.2 有限差分程序FLAC简介 206

7.3　有限元法（FEM）及程序简介 208

7.3.1　理论基础与求解思路 208

7.3.2　有限元法概述 208

7.3.3 有限元法在地下工程中的应用简介 209

7.4　边界单元法（BEM）程序简介 214

7.4.1　概述 214

7.4.2　边界单元法程序简介 214

7.5　离散单元法（DEM）程序简介 215

7.5.1　概述 215

7.5.2 离散单元法程序简介 215

第8章　地下工程的病害与防治 217

8.1　地下工程病害概况 217

8.1.1　病害概况 217

8.1.2 病害防治 218

8.2　地下工程水害整治 219

8.2.1 水害的种类及其危害 219

8.2.2 水害的成因 219

8.2.3　运营过程中的水害整治 220

8.3　地下工程衬砌裂损整治 221

8.3.1　衬砌裂损类型 222

8.3.2　衬砌裂损的描述与观测 223

8.3.3　衬砌裂损的预防和整治 225

8.4　地下工程的冻害 227

8.4.1 隧道常见的冻害种类 228

8.4.2 冻害的成因 229

8.4.3　冻害的防治 229

8.5　衬砌腐蚀 231

8.5.1　衬砌物理性腐蚀 231

8.5.2　衬砌化学性腐蚀 232

8.5.3　环境水对混凝土侵蚀的判定标准 233

8.5.4　衬砌腐蚀的防治措施 233

参考文献 237