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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