隧道岩體力學計算方法優缺點

⑴ 隧道地質超前預報方法優缺點

超前地質預報或隧道超前地質預報是在隧道開挖時，對掌子面前方的圍岩與地層情況做出超前預報。
地震法是當前隧道中長期超前預報的主流方法。它包括：HSP、TSP、TGP、TRT、TST、負視速度等各種方法。
TSP隧道地質超前預報：
其工作原理是利用在隧道圍岩以排列方式激發彈性波，彈性波在向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面，即地質岩性變化的界面、構造破碎帶、岩溶和岩溶發育帶等，會產生彈性波的反射現象，這種反射波被布置在隧道圍岩內的檢波裝置接收下來，輸入到儀器中進行信號的放大、數字採集和處理， 實現 拾取掌子面前方岩體中的反射波信息，達到預報的目的。

其中TSP、TGP、TRT應用的是反射理論，尚需在小孔徑偏移成像病態問題方面進行努力。
TST隧道地質超前預報：
該方法充分認識三維波場的復雜性，能進行方向濾波，僅保留掌子面前方的回波，避免現行超前預報方法中虛報、誤報率高的技術缺陷。能准確確定掌子面前方圍岩波速分布，為岩體工程類別判定提供依據，同時避免現行方法預報位置不準確的缺陷。

TST地質超前預報技術具有如下優點：[1]
1. TST隧道超前預報技術是國內外唯一的實現了地下三維波場識別與分離的超前預報技術，有效消除側向波和面波干擾，保證成像的真實性；

2. TST是唯一的實現了圍岩波速精確分析的超前預報技術，保證構造定位的精確性；

3. TST是建立在逆散射成像原理基礎上的超前預報技術，與傳統的反射地震技術相比具有更高的解析度。同時運用了地震波的運動學和動力學信息，不但可精確確定地質構造的位置，同時獲得圍岩力學性狀的空間變化；

4. TST採用獨特專業設計的觀測方式，保證觀測數據同時滿足圍岩波速分析、三維波場分離和方向濾波的需要。
HSP隧道地質超前預報：
該方法和地震波探測原理基本相同，其原理是建立在彈性波理論的基礎上，傳播過程遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理。本方法探測的物理前提是岩體間或不同地質體間明顯的聲學特性差異。測試時，在隧道施工掌子面或邊牆一點發射低頻聲波信號，在另一點接收反射波信號。採用時域、頻域分析探測反射波信號，進一步根據隧道施工掌子面地質調查、地面地質調查及利用一隧道超前施工段地質情況推測另一平行隧道施工掌子面前方地質條件的預報方法，便可了解前方岩體的變化情況，探測掌子面前方可能存在的岩性分界、斷層、岩體破碎帶、軟弱夾層、以及岩溶等不良地質體的規模、性質及延伸情況等。

編輯本段高密度電法超前預報
我國南方岩溶發育， 地質構造復雜，地下水豐富。為確保工程質量與安全，適於採用高密度電法沿隧道軸線進行勘探的方法和地震法結合的超前預報方法。高密度電法將整個山體成像，找到溶洞等含水帶；進一步結合地震法超前預報對隧道掌子面前方的地質結構進行預報。結果更加可靠。

例如：

下圖為某岩溶發育帶的隧道。圖中紅色表示高阻區，導電性不好，岩體乾燥、緻密、穩定性好。藍色區代表低阻，導電性好，岩體破碎，含水量大，與斷裂帶、含水帶、填充溶洞有關。藍色區是隧道開挖中易發生坍塌涌水災害的地段，應特別注意。隧道長近800m，最大埋深250m，進口段為灰岩，出口段為泥質砂岩。探測發現灰岩段有大小7個岩溶發育，有4個與隧道相交。3個與地表落水洞相通，3個連接地下河。開挖中都得到證實。由於採取了預防措施，安全通過。其中k40+250處的溶洞截面20mx 30m，上通地表，下可通到地下暗河。隧道中架橋通過溶洞區。通過應用地形與電阻率校正軟體，得到准確的結果

⑵ 岩石力學的研究方法有哪些，有什麼區別

岩石力學的研究方法主要是：科學實驗和理論分析。科學實驗包括室內試驗、野外試驗和原型觀測（監控）。室內試驗一般分為岩塊（或稱岩石材料，即不包括明顯不連續面的岩石單元）試驗和模型試驗（主要是地質力學模型試驗和大工程模擬試驗）。野外試驗和原型觀測是在天然條件下，研究包括有不連續面的岩體的性狀，是岩石力學研究的重要手段，也是理論研究的主要依據。理論分析是對岩石的變形、強度、破壞准則及其在工程上的應用等課題進行探討。在這方面，長期以來沿用彈性理論、塑性理論和鬆散介質理論進行研究。由於岩石力學性質十分復雜，所以這些理論的適用范圍總是有限的。近年來，雖然發展了一些新的理論（如非連續介質理論），但都不夠成熟。1960年代以來，數值分析方法和大型電子計算機的應用給岩石力學的發展創造了有利條件。用這種方法和計算設備可以考慮岩石的非均質性，各向異性，應力－應變的非線性和流變性，粘、彈、塑性，等等。但是由於當前岩石力學的試驗方法較落後，還無法為計算提供准確的參數及合適的邊界條件，使計算技術的應用受到影響。
在研究中，一般應注意以下三個基本問題：①岩石是一種復雜的地質介質，研究工作都須在地質分析，尤其是在岩體結構分析的基礎上進行；②研究岩石力學的電要目的是解決工程實際問題，由於在工程實踐中岩石力學涉及地球物理學、構造地質學、實驗技術、計算技術、施工技術等學科，因此有關學科的研究人員以及工程勘測設計，施工人員的密切合作至關重要；③岩石性質十分復雜，目前使用的理論和方法還不能完全描述自然條件，因此強調在現場對岩石的性狀進行原型觀測，並利用獲得的資料驗證或修改理論分析結果和設計方案。對工程實踐而言，岩體中的非連續面和軟弱夾層往往是控制岩體穩定的主導因素。它們的力學特性，特別是流變性及其對建築物的影響，日益受到重視。

⑶ 隧道計算理論鬆弛荷載理論和圍岩承載理論有什麼區別

兩種理論分別為
1）按鬆散體理論計算圍岩壓力，當地下結構上覆岩層較薄時。通常認為覆蓋層全部岩體重量作用於地下結構。這時地下結構所受的圍岩壓力就是覆蓋層岩石柱的重量。深埋結構是指地下結構的埋深大到這樣一種程度，以致兩側摩擦阻力遠遠超過了滑移柱的重量，深埋結構的圍岩壓力是研究地下洞室上方一個局部范圍內的壓力現象部分岩體的穩定性，這部分岩體稱為岩石拱，只有以下岩體重量對結構產生壓力，稱此為壓力拱，為二次拋物曲線。水平圍岩壓力只對較松軟的岩層才考慮。由於圍岩隆起而對襯砌底板產生的作用力叫底部圍岩壓力
2）按彈塑性體理論計算圍岩壓力

⑷ 岩體力學的研究方法

岩體力學研究採用下列方法： 在研究岩體地質特徵和地質環境的基礎上，根據岩體力學介質類型，分別採用不同的力學理論和不同的分析方法，對岩體的變形和穩定性進行力學分析。 綜合分析法。利用不同的力學理論和不同的分析方法，分析岩體的變形和穩定性，最後通過分析對比和綜合判斷，獲得比較符合實際的結論。

⑸ 軌道交通區間隧道的施工方法有那些各有什麼優缺點

一、明挖法

明挖法施工的地下鐵道區間隧道結構通常採用矩形斷面，一般為整體澆注或裝配式結構，其優點是其內輪廓與地下鐵道建築限界接近，內部凈空可以得到充分利用，結構受力合理，頂板上便於敷設城市地下管網和設施。

缺點：

1、斷面尺寸多變的區段適應能力差；

2、新型盾構購置費昂貴，對施工區段短的工程不經濟。

二、頂進法

頂進法又稱頂管法，是利用機械力將預制鋼筋混凝土箱形框架或鋼質管道頂入地層中的一種施工方法，主要適用於土層，在軟岩和其他松軟地層中也有使用。

優點：頂進法對於長距離運輸，具有很大的發展潛力。

缺點：

1、曲率半徑小而且多種曲線組合在一起時，施工就非常困難；

2、在軟土層中容易發生偏差，而糾正這種偏差又比較困難，管道容易產生不均勻下沉；

3、推進過程中如果遇到障礙物時處理這些障礙物則非常困難；

4、在覆土淺的條件下顯得不很經濟。

(5)隧道岩體力學計算方法優缺點擴展閱讀：

施工時注意的問題：

（1）嚴格按新奧法原則組織施工，加強監控量測工作，用量測信息指導施工，及時反饋信息以修正設計和採取應急措施。量測數據應及時整理分析，並應及時預報變位狀況，以便修改設計，或制定加強措施，防止坍塌。

（2）隧道施工放樣應保證精度。施工時應根據隧道各主要控制點的坐標計算隧道的長度和方向，並據此實地放線。為保證隧道底部按圖紙所示的縱坡開挖並滿足襯砌的正確放樣，洞內每隔50米應設置一個水準點。

⑹ 小凈距隧道圍岩穩定性研究方法

通過對小凈距隧道圍岩穩定性影響因素、評價方法和指標等方面的綜述，可將小凈距隧道穩定性問題概括為小凈距隧道結構力學和施工力學兩大問題，即隧道的斷面形狀、尺寸、凈距、埋深、圍岩級別及周邊其他環境條件等隧道結構尺寸和圍岩體屬性決定了小凈距隧道開挖後的圍岩應力、位移分布及圍岩穩定性特徵，這方面的研究可概括為小凈距隧道的結構力學問題；小凈距隧道的開挖和支護過程決定了圍岩應力和位移的重新分布過程，由於圍岩體存在材料和幾何非線性及變形非連續性等特性，整個施工過程中的施工步（開挖和支護）設計及空間展開順序決定了小凈距隧道圍岩的過程穩定性及最終力學狀態，這方面的研究可概括為小凈距隧道的施工力學問題。第一個問題的研究一般以靜態為主，採用解析方法較為適宜；而第二個問題則以數值方法較為適宜。目前，對小凈距隧道的研究以數值模擬和現場監控量測為主，輔以少量物理模擬（模型試驗），而解析解的研究則相對乏匱。

（1）解析方法

解析方法是指採用數學力學的計算取得閉合解的方法。利用解析方法討論隧道圍岩穩定性的優勢在於所獲得的是精確解，對計算所涉及的各參數討論比較方便並容易得到規律性的認識；不足在於要對求解的問題作一定簡化且所用到的力學數學知識較多、公式推導過程繁瑣，有時甚至難以完成。對凈距較大的上下行隧道可認為兩洞室的開挖沒有相互影響，圍岩穩定性可作單洞問題考慮，其平面力學問題可以看作單連通域問題。對斷面形狀為圓形的獨立隧道，圍岩應力和位移彈性解析解及彈塑性解析利用實變函數的相關知識即可獲得，求解相對容易且研究成果較多，比較經典的有軸對稱圓形巷道圍岩彈性應力解^［74］、一般圓巷圍岩的彈性應力解^［75］、軸對稱圓巷的理想彈塑性解（卡斯特納方程）^{［76，77］}和一般圓巷的彈塑性解^{［74，76，78］}等。對單洞非圓形巷道圍岩應力和位移彈性解，則可用彈性力學的復變函數方法解決^{［74，75，79，80，82，83］}。陶履彬和侯學淵用軸對稱的平面應變彈性理論分析了圓形隧道的應力場和位移場^［84］。日本的久保勝保將土體作為彈塑性和粘彈性材料，並考慮地層位移與時間的相關性研究了圓形隧道的非線性彈塑性的理論解^［83］。要獲得復雜斷面洞室圍岩力學解析解，需通過保角變換建立單位圓與實際斷面之間的映射函數，將以復雜洞室斷面為邊界的問題轉變成以單位圓為邊界的問題，然後進行應力和位移的求解。因此，此類問題中映射函數的求解是關鍵。對簡單形狀的孔口（如圓形、橢圓形等）能找出精確的映射函數，而對實際巷道只能採用近似法求解映射函數。由於近似映射函數求解方法的不成熟，所獲得的函數應用上尚存一定困難，導致目前復雜斷面隧道圍岩應力和位移解析解的研究成果不多。朱大勇等^{［86，87］}將邊界條件式中的映射函數組合用另一個級數展開式來代替，將兩個待求解析函數展開成洛朗級數形式，採用數值計算方法獲得了圍岩應力的解析逼近解。呂愛鍾、趙凱等^{［88，89］}，在具體求解問題時近似映射函數只取了3～5項。

地下雙孔洞或多孔洞的平面問題在力學上屬於雙連通域和多連通域問題，其圍岩應力和位移解析解求解過程較復雜。曾小青和曹志遠^［90］利用經典的數學力學理論，對雙孔隧道構造出沿橫截面上周向和徑向的半解析位移函數，實現了雙孔洞相互作用問題的半解析化數值模擬。劉新宇^［91］用復變函數法對並行隧道相互影響機理進行了討論。張路青、呂愛鍾等^［92-96］開展了任意布置方式下兩任意形狀孔洞的圍岩應力和位移解析方法研究。這些研究在地下雙孔洞平面力學問題的解析解方面作了有益探索，但並未給出使用方便的一般性方法，且缺乏實際的應用研究，更未涉及小凈距隧道。因此，應用解析法研究小凈距隧道圍岩穩定性問題尚屬空白。

（2）數值方法

隨著電子計算機的發展和普及，數值模擬已經成為岩石力學研究和工程設計的重要手段。目前，處理岩體工程中的數值模擬方法可以分為兩大類：一類是將岩體視為連續介質，主要有有限元法和邊界元法；另一類是將岩體視為非連續介質，充分考慮岩體結構特徵，主要有離散單元法、關鍵塊理論及不連續變形分析法。利用數值模擬研究小凈距隧道工程，可以非常方便地模擬實際施工過程，有助於了解圍岩應力和位移分布的演變過程及圍岩穩定性狀況，是確定最佳設計和施工方案的得力工具。Soliman et al.採用有限元數值分析，研究了雙孔隧道不同開挖方法下圍岩應力及位移相對變化^［97］；Chapman et al.通過平面數值模擬對倫敦粘土地層中小凈距隧道施工引起的地表沉降進行了分析^［98］；Chehade＆Shahrour則通過數值模擬對小凈距隧道雙洞的空間布置位置和不同施工過程進行了參數分析，指出兩隧道水平布置時引起地層位移最小，而垂直布置時引起地層位移最大^［99］；Wu.＆Chious和Siskind結合具體工程對兩條軟土盾構隧道的襯砌變形和地層移動進行了計算分析^{［100，101］}。劉艷青等介紹了招寶山小凈距隧道的設計和施工，對隧道施工狀態和圍岩穩定性進行了數值模擬分析^［13］；胡元芳、卓效明對廈門仙岳山小線間距（凈距）雙線隧道的設計進行了計算分析^{［102，36］}。林立彬、賴德良、劉偉等、鄭學貴等介紹了京福高速公路福建段小凈距隧道群的設計和施工^{［103-106］}，利用經驗公式和數值計算等手段對小凈距隧道圍岩壓力的分布規律和影響因素進行了研究。

由此可見對小凈距隧道施工過程的數值模擬，基本以有限元分析為主。研究從最初的採用釋放系數模擬隧道開挖效應的平面應變分析方法，到可以模擬開挖、支護施工過程的三維模擬，所取得的成功經驗為小凈距隧道研究提供了有力支持。應該說有限元法本身計算的准確性和精度是毋庸置疑的，但在小凈距隧道乃至所有地下工程中，針對相類似的工程分析結果往往差異較大，且計算結果與實際情況之間也存在著一定的差距，這與計算時材料模型選取、計算參數取值、計算模式確定及對問題的簡化程度等方面是有關的，因此對於數值模擬當前採取的是「定量分析，定性應用」理念^［107］。在運用有限元法進行計算時，應注意以下幾點：一是岩體參數取值的可靠性與准確度，主要是地應力和岩體力學參數；二是圍岩力學模型選用的正確性；三是有限元非線性計算的收斂情況。

（3）模型試驗

物理模型試驗是解決岩體工程問題的重要手段，這種試驗技術能把工程結構與圍岩作為統一體考慮，較好地反映岩體特性且能模擬復雜工程結構與地質環境。只要能滿足一定的相似關系，不必建立復雜的本構關系或進行嚴密的計算分析，可直接通過測試得出結果，省去了數學、力學計算上的麻煩。隧道模型試驗能准確、真實、全面和直觀地反映隧道開挖過程中圍岩與支護體系各方面的變化和影響，使人們更容易全面把握工程岩體的整體受力特徵、變化趨勢及穩定性。一方面可以與數學模型相互驗證，另一方面也為發現一些新的力學現象和規律，為建立新的計算理論和數學模型提供重要的依據，因此物理模型試驗倍受各國岩土工程界的關注。

綜合國內外的文獻，小凈距隧道工程模型試驗研究內容大致集中在以下幾個方面：①合理凈距研究。姜汶泉等、楊龍偉^{［108，109］}採用物理相似模型試驗，模擬了毛洞及不同加固支護狀態下洞周位移增量、圍岩壓力等參數隨凈距變化的規律，得到不同圍岩級別下的小凈距隧道的「合理」凈距；②不同圍岩條件、不同施工方法對隧道圍岩穩定性影響的研究。黃倫海等^［110］通過對福建三福高速公路兩小凈距公路隧道施工的相似模擬試驗研究，得到了小凈距公路隧道在相似模擬開挖中的位移規律和隧道圍岩最終位移；姚勇等^［111］利用模型試驗對洞口小凈距段岩牆的加固措施、開挖方式及支護體系等施工方案進行了研究，提出了該段合理的施工方法和岩牆加固措施的建議；③隧道圍岩破壞試驗研究。田志宇^［12］通過無支護模型試驗探討了不同圍岩級別條件下的隧道破壞情況，揭示了小凈距隧道的破壞規律。

由此可見，作為小凈距隧道研究的重要手段，模型試驗開展了圍岩穩定性破壞試驗研究、圍岩和支護相互作用研究、施工方案以及合理凈距問題研究等。載入方式主要通過超載即「先開洞，後載入」的方法實現，通過研究揭示圍岩應力和位移的發生和發展過程，其目的是找出圍岩的薄弱環節，從而對合理凈距確定、施工方案選擇以及支護措施的採取提供依據。但模型試驗也存在尺寸效應、試驗難度大以及費用高等不足，模型試驗宜和數值方法有機結合。選擇合適的載入方式、開展三維模型試驗以及對圍岩破壞機理進行系統研究將是小凈距模型試驗的主要發展方向。

（4）監控量測

新奧法在我國地下工程特別是隧道工程中得到了較廣泛的應用，與常規施工技術相比，其顯著的優點是柔性支護設計且工程造價較低。作為新奧法施工基本要素之一的監控量測，主要作用和目的是掌握圍岩變形動態和支護結構的工作狀態。通過相似工程的監測信息資料累積，可為隧道合理施工方法選取、凈距優化、結構支護參數設計等方面積累經驗並完善隧道設計施工技術。小凈距隧道施工過程中監控量測工作是必不可少的且作用非常明顯。

國內外研究人員針對各自參與的小凈距隧道工程，進行了大量有意義的監測工作和相關研究。Lo et al.對四孔平行隧道作了多隧道相互影響的現場量測試驗^［112］。Brox＆Hage-dom^［113］對某三車道小凈距隧道進行了拱頂下沉變形監測，指出可通過減少開挖進尺、採用超前導洞法開挖以避免產生過大變形；劉艷青等^［13］對招寶山隧道施工中地面沉降、洞周收斂、拱頂下沉、支護結構應變及爆破破壞深度等進行了系統測試工作；林立彬^［103］、黃波^［114］等對京福高速公路福建段金旗山小凈距隧道的洞身開挖和錨噴支護的效果進行了監控量測。從已有的小凈距隧道監控量測研究成果看，不同隧道監控量測的控制標準是不同的，特別是洞周圍岩變形當前仍然參照《公路隧道施工技術規范》對分離式獨立雙洞洞周圍岩變形的限制標准，顯然對小凈距隧道是不適宜的，從定性上講後者的控制標准應該更嚴格，但這種標准嚴格到什麼程度，需要結合更多大量的工程監測實踐進行研究。

⑺ 隧道及地下工程的工程種類

由於城市的不斷擴大和發展，市內地面運輸已經不能滿足交通要求，修建地下鐵道成為最有效的手段之一。世界上有80多個城市已修建或正在修建地下鐵道，中國北京已修建了40.1公里地鐵，天津已建地鐵7.2公里，其他大城市正在規劃中。
地下鐵道的優點是:和其他城市運輸類型相比較,其運送能力最大；由於沒有平面交叉和採取自動閉塞信號，可以保證通行安全；地鐵各列車間的間歇時間可以很短，給旅客以很大方便；雜訊小，保護環境條件好。地下鐵道還必須和地面其他運輸類型及相應設施彼此配合，才能發揮更好的作用。近20～30年來，在某些國家的大城市（如日本東京、大阪等地）和地鐵相配合還修建了具有相當規模的地下街和地下商場等。地鐵的缺點是：固定運營費用比重較大，只有客流密度很大時才是經濟合理的。 ISBN：9787302346098定價：58元印次：1-1裝幀：平裝印刷日期：2014-1-17
出版社：清華大學出版社 第1章緒論
1.1隧道及地下工程基本概念
1.2隧道及地下工程的分類及作用
1.2.1隧道工程的分類及作用
1.2.2地下工程的分類及作用
1.3隧道及地下工程的發展歷程
1.3.1隧道及地下工程的發展歷史
1.3.2我國隧道及地下工程的發展概況
1.3.3國外隧道及地下工程的發展概況
1.4本課程的研究內容及任務
習題
第2章隧道及地下工程特性及利用形態
2.1隧道及地下工程的特性
2.1.1工程特性
2.1.2空間特性
2.1.3經濟性及可持續性
2.1.4隧道及地下工程的優缺點
2.2隧道及地下工程的利用形態
習題
第3章隧道及地下工程選址與方案比選
3.1規劃原則
3.2調查和勘測
3.2.1調查
3.2.2勘測
3.3隧道工程選址及方案比選
3.3.1位置選擇
3.3.2方案比較
3.3.3隧道洞口位置的選定
3.4其他地下工程選址
3.4.1地下鐵道選址
3.4.2地下(商業)街、地下停車場選址
3.4.3伴隨科學技術發展而利用的地下工程選址
3.4.4防禦和減少災害的地下設施選址
習題
第4章隧道及地下工程平、縱斷面設計
4.1鐵路隧道平、縱斷面設計
4.1.1平面設計
4.1.2縱斷面設計
4.2公路隧道平、縱斷面設計
4.2.1平面設計
4.2.2縱斷面設計
4.2.3連接線
4.3其他地下工程平、縱斷面設計
4.3.1地下鐵道
4.3.2地下街
4.3.3地下停車場
4.3.4地下綜合體
4.3.5地下共同溝
習題
第5章隧道及地下工程結構構造
5.1隧道洞身襯砌
5.1.1襯砌類型
5.1.2襯砌結構構造
5.1.3襯砌的一般構造要求
5.2明洞
5.2.1拱式明洞
5.2.2棚洞
5.3隧道洞口景觀與結構
5.3.1隧道洞口景觀設計原則
5.3.2隧道洞門分類
5.4隧道附屬建築物
5.4.1通風建築物
5.4.2避車洞
5.4.3防排水建築物
5.4.4電纜槽及高低壓供電
5.4.5伸縮縫、沉降縫與施工縫
5.5其他地下工程結構構造
習題
第6章隧道及地下工程的地質環境
6.1概述
6.2圍岩的工程性質
6.2.1岩體的變形特性
6.2.2循環荷載作用下岩體的變形特性
6.2.3岩體的強度
6.2.4岩體的流變特性
6.2.5岩體結構分類及其破壞特徵
6.3圍岩的初始應力場
6.3.1圍岩初始應力場的組成
6.3.2初始應力場的變化規律
6.3.3圍岩初始應力場的確定方法
6.4地下洞室圍岩分級的影響因素和指標
6.4.1影響圍岩穩定性的主要因素
6.4.2圍岩分級(類)的因素指標及其選擇
6.4.3圍岩分級(類)的發展方向
6.5國內外主要地下工程圍岩分級（類）標准
習題
第7章隧道及地下結構設計原理與方法
7.1概述
7.2隧道及地下結構的設計原則與設計內容
7.2.1隧道及地下結構的形式的選擇
7.2.2圍岩與支護結構的相互作用機理
7.2.3支護結構的基本要求
7.2.4地下結構的設計內容
7.3隧道及地下結構體系的計算模型
7.3.1建立計算模型的原則
7.3.2常用的計算模型
7.4圍岩壓力
7.4.1圍岩壓力分類
7.4.2確定圍岩松動壓力的方法
7.5隧道及地下結構體系設計計算方法
7.5.1結構力學方法
7.5.2岩體力學方法
7.5.3以圍岩分級為基礎的經驗設計方法
7.5.4監控設計方法
7.6隧道及地下結構有限元分析
習題
第8章隧道及地下工程的施工方法
8.1隧道及地下工程施工概述
8.1.1隧道及地下工程施工的基本概念
8.1.2隧道及地下工程施工的特點
8.1.3隧道及地下工程施工方法及其選擇
8.1.4隧道及地下工程施工技術的發展
8.2開挖、鑽爆和裝渣運輸
8.2.1開挖方法及掘進方式
8.2.2爆破施工技術
8.2.3裝渣運輸方法
8.3新奧法
8.3.1新奧法的概念與原則
8.3.2新奧法理論要點及施工要點
8.3.3新奧法適用范圍
8.4新意法
8.4.1新意法概念
8.4.2相關概念
8.4.3新意法隧道設計施工程序
8.4.4新意法與新奧法的比較
8.5其他施工方法
8.5.1淺埋暗挖法
8.5.2挪威法
8.5.3明挖法
8.5.4蓋挖法
8.5.5掘進機法
8.5.6盾構法
8.5.7沉管法
8.5.8頂進法
8.6施工監控量測與信息反饋
8.6.1量測元件及儀器
8.6.2現場監控量測設計
8.6.3量測數據的反饋
8.7超欠挖與塌方
8.7.1超挖與欠挖
8.7.2塌方
8.8防排水與通風防塵措施
8.8.1地下水控制
8.8.2通風
8.8.3防塵
8.9支護措施
8.9.1預支護措施
8.9.2初期支護措施
8.9.3二次襯砌
8.9.4輔助坑道
習題
第9章隧道施工組織設計與施工管理
9.1隧道施工組織設計
9.1.1隧道各階段施工組織設計的內容
9.1.2隧道實施性施工組織設計編制依據、原則及程序
9.1.3隧道施工前的准備工作
9.1.4施工進度計劃
9.1.5施工組織設計案例
9.2隧道施工管理
9.2.1隧道施工計劃編制
9.2.2隧道施工技術管理
9.2.3隧道施工質量管理
9.2.4隧道施工經濟管理
9.2.5隧道施工安全管理
習題
第10章隧道及地下工程養護維修
10.1隧道養護維修概述
10.1.1隧道及地下工程養護維修基本概念
10.1.2隧道及地下工程病害現狀
10.1.3隧道養護面臨的問題
10.1.4隧道病害檢查
10.1.5隧道病害的原因
10.1.6隧道病害維修養護原則
10.1.7養護及維修措施
10.1.8安全性及穩定性評價
10.2隧道檔案的建立
10.3隧道水害及整治措施
10.3.1水害的種類及其危害
10.3.2水害產生的原因
10.3.3水害的分級
10.3.4水害的整治措施
10.4襯砌裂損及整治措施
10.4.1襯砌裂損的類型
10.4.2襯砌裂損的特點
10.4.3襯砌開裂的分級
10.4.4襯砌裂損的整治措施
10.5襯砌侵蝕及整治措施
10.5.1襯砌侵蝕的種類及危害
10.5.2襯砌侵蝕的分級
10.5.3混凝土侵蝕的整治措施
10.6隧道凍害及整治措施
10.7地震後隧道維修措施
習題
第11章高速鐵路隧道及大斷面隧道
11.1概述
11.1.1高速鐵路及大斷面隧道概念
11.1.2高速鐵路隧道及大斷面隧道的特點
11.2高速鐵路隧道空氣動力學問題
11.2.1主要空氣動力學效應
11.2.2瞬變壓力
11.2.3微氣壓波
11.3高速鐵路隧道緩解氣動效應設計
11.4大斷面隧道設計
習題
第12章施工機械
12.1裝渣機械
12.2運輸機械
12.3鑿岩台車
12.4噴錨機械
12.5襯砌模板台車
12.6全斷面隧道掘進機
12.7臂式隧道掘進機
12.8盾構機械
12.8.1分類、特點及適用范圍
12.8.2機械化盾構的主要結構及工作原理
習題
參考文獻

⑻ 除有限單元法外，岩土工程常用到哪些數值方法，並對比其優缺點

岩土工程常用的數值方法包括：有限差分法、邊界元法、離散元法、顆粒元法、不連續變形分析法、流形元法、模糊數學方法、概率論與可靠度分析方法、灰色系統理論、人工智慧與專家系統、神經網路方法、時間序列分析法。
有限單元法的優缺點：有限單元法的理論基礎是虛功原理和基於最小勢能的變分原理，它將研究域離散化，對位移場和應力場的連續性進行物理近似。有限單元法適用性廣泛，從理論上講對任何問題都適用，但計算速度相對較慢。即，物理概念清晰、靈活、通用、計算速度叫慢。
有限差分法：該方法適合求解非線性大變形問題，在岩土力學計算中有廣泛的應用。有限差分法和有限單元法都產生一組待解方程組。盡管這些方程是通過不同方式推導出來的，但兩者產生的方程是一致。另外，有限單元程序通常要將單元矩陣組合成大型整體剛度矩陣，而有限差分則無需如此，因為它相對高效地在每個計算步重新生成有限差分方程。在有限單元法中，常採用隱式、矩陣解算方法，而有限差分法則通常採用「顯式」、時間遞步法解算代數方程。
邊界元法：該方法的理論基礎是Betti功互等定理和Kelvin基本解，它只要離散求解域的邊界，因而得到離散代數方程組中的未知量也只是邊界上的量。邊界元法化微分方程為邊界積分方程，離散劃分少，可以考慮遠場應力，有降低維數的優點，可以用較少的內存解決較大的問題，便於提高計算速度。
離散元法：離散元法的理論基礎是牛頓第二定律並結合不同的本構關系，適用對非連續體如岩體問題求解。該方法利用岩體的斷裂面進行網格劃分，每個單元就是被斷裂面切割的岩塊，視岩塊的運動主要受控於岩體節理系統。它採用顯式求解的方法，按照塊體運動、弱面產生變形，變形是接觸區的滑動和轉動，由牛頓定律、運動學方程求解，無需形成大型矩陣而直接按時步迭代求解，在求解過程中允許塊體間開裂、錯動，並可以脫離母體而下落。離散元法對破碎岩石工程，動態和准動態問題能給出較好解答。
顆粒元法：顆粒元方法是通過離散單元方法來模擬圓形顆粒介質的運動及其相互作用，它採用數值方法將物體分為有代表性的多個顆粒單元，通過顆粒間的相互作用來表達整個宏觀物體的應力響應，從而利用局部的模擬結果來計算顆粒群群體的運動與應力場特徵。 不連續變形分析方法：該方法是並行於有限單元法的一種方法，其不同之處是可以計算不連續面的錯位、滑移、開裂和旋轉等大位移的靜力和動力問題。此方法在岩石力學中的應用備受關注。
流形元法；該方法是運用現代數學「流形」的有限覆蓋技術所建立起來的一種新的數值方法。有限覆蓋是由物理覆蓋和數學覆蓋所組成的，它可以處理連續和非連續的問題，在統一解決有限單元法、不連續變形分析法和其他數值方法的耦合計算方面，有重要的應用前景。
無單元法：該方法是一種不劃分單元的數值計算方法，它採用滑動最小二乘法所產生的光滑函數去近似場函數，而且又保留了有限單元法的一些特點。它只要求結點處的信息，而不需要也沒有單元的信息。無單元法可以求解具有復雜邊界條件的邊值問題，如開裂問題，只要加密離散點就可以跟蹤裂縫的傳播。它在解決岩石力學非線性、非連續問題等方面具有重要價值和發展前景。
混合法：對於復雜工程問題，可採用混合法，即有限單元法、邊界元法、離散元法等兩兩耦合來求解。
模糊數學方法：模糊理論用隸屬函數代替確定論中的特徵函數描述邊界不清的過渡性問題，模糊模式識別和綜合評判理論對多因素問題分析適用。 概率論與可靠度分析方法：運用概率論方法分析事件發生的概率，進行安全和可靠度評價。對岩土力學而言，包括岩石（土）的穩定性判斷、強度預測預報、工程可靠度分析、頂板穩定性分析、地震研究、基礎工程穩定性研究等。
灰色系統理論：以「灰色、灰關系、灰數」為特徵，研究介於「黑色」和「白色」之間事件的特徵，在社會科學及自然科學領域應用廣泛。岩土力學中，用灰色系統理論進行岩體分類、滑坡發生時間預測、岩爆分析與預測、基礎工程穩定性、工程結構分析，用灰色關聯度分析岩土體穩定性因素主次關系等。
人工智慧與專家系統：應用專家的知識進行知識處理、知識運用、搜索、不確定性推理分析復雜問題並給出合理的建議和決策。岩石力學中，可進行如岩土（石）分類、穩定性分析、支護設計、加固方案優化等研究。 神經網路方法：試圖模擬人腦神經系統的組織方式來構成新型的信息處理系統，通過神經網路的學習、記憶和推理過程進行信息處理。岩石力學中，用於各種岩土力學參數分析、地應力處理、地壓預測、岩土分類、穩定性評價與預測等。
時間序列分析法：通過對系統行為的漲落規律統計，用時間序列函數研究系統的動態力學行為。岩石力學中，用於礦壓顯現規律研究、岩石蠕變、岩石工程的位移、邊坡和硐室穩定性等、基礎工程中降水、開挖、沉降變形等與時間相關的問題。

⑼ 什麼是隧道技術，它的優缺點是什麼

http://www.qzyb.com/Article_Print.asp?ArticleID=248
這里有詳細介紹

⑽ 隧道有哪些結構可以採用結構力學方法進行計算

隧道二次襯砌冷縫是影響結構力學性能的，產生的內應力會破壞結構的強度以及穩定性。。材料的力學性能是指材料在不同環境（溫度、介質、濕度）下，承受各種外載入荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等）時所表現出的力學特徵 。一般來說金屬的力學性能分為十種：
脆性 脆性是指材料在損壞之前沒有發生塑性變形的一種特性。它與韌性和塑性相反。脆性材料沒有屈服點，有斷裂強度和極限強度，並且二者幾乎一樣。鑄鐵、陶瓷、混凝土及石頭都是脆性材料。與其他許多工程材料相比，脆性材料在拉伸方面的性能較弱，對脆性材料通常採用壓縮試驗進行評定。
2.強度：金屬材料在靜載荷作用下抵抗永久變形或斷裂的能力.同時，它也可以定義為比例極限、屈服強度、斷裂強度或極限強度。沒有一個確切的單一參數能夠准確定義這個特性。因為金屬的行為隨著應力種類的變化和它應用形式的變化而變化。強度是一個很常用的術語。
3.塑性：金屬材料在載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力.塑性變形發生在金屬材料承受的應力超過彈性極限並且載荷去除之後，此時材料保留了一部分或全部載荷時的變形.
4.硬度：金屬材料表面抵抗比他更硬的物體壓入的能力
5.韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力. 韌性是指金屬材料在拉應力的作用下，在發生斷裂前有一定塑性變形的特性。金、鋁、銅是韌性材料，它們很容易被拉成導線。
6.疲勞強度：材料零件和結構零件對疲勞破壞的抗力
7.彈性 彈性是指金屬材料在外力消失時，能使材料恢復原先尺寸的一種特性。鋼材在到達彈性極限前是彈性的。
8.延展性 延展性是指材料在拉應力或壓應力的作用下，材料斷裂前承受一定塑性變形的特性。塑性材料一般使用軋制和鍛造工藝。鋼材既是塑性的也是具有延展性的。
9. 剛性 剛性是金屬材料承受較高應力而沒有發生很大應變的特性。剛性的大小通過測量材料的彈性模量E來評價。
10.屈服點或屈服應力 屈服點或屈服應力是金屬的應力水平，用MPa度量。在屈服點以上，當外來載荷撤除後，金屬的變形仍然存在，金屬材料發生了塑性變形。