地下结构
地下结构设计原理与方法
地下结构设计原理与方法一、地下结构设计概述地下结构设计是土木工程中的一个重要分支，涵盖了从地层地质条件勘察、结构模型建立、材料选择与构造、荷载分析、结构分析到设计优化的全过程。
地下结构设计的主要目标是确保地下结构的稳定性、安全性和耐久性，同时满足建筑功能和防护要求。
二、地层与地质条件地层与地质条件是地下结构设计的重要基础。
设计师需充分了解和评估地质勘察资料，包括地层分布、岩石类型、地质构造、地下水位等信息，以便确定合适的设计方案。
三、荷载与抗力荷载与抗力是地下结构设计的基本要素。
设计师需要确定各种可能的荷载，包括垂直荷载（如土压、岩石压力等）、水平荷载（如地震力、水流力等）以及侧向荷载（如地层滑动、断层错动等）。
同时，设计师需通过结构分析和计算，确定结构所需的抗力。
四、地下结构设计方法地下结构设计方法主要包括定性和定量两种。
定性设计主要基于工程经验和判断，定量设计则依赖于数值模拟和分析。
在设计中，还需考虑结构的可靠性、经济性和施工性。
五、地下结构模型与分析地下结构模型是进行结构设计的基础。
设计师需根据实际地质条件和工程要求，建立合适的模型，如连续介质模型、离散模型等。
同时，需运用数值分析方法，如有限元法、有限差分法等，对模型进行深入的分析和优化。
六、地下结构材料与构造地下结构材料与构造直接关系到设计的性能和成本。
设计师需了解各种材料的性质和适用条件，包括混凝土、钢材、木材等，同时需对结构的基本构造和细节进行合理设计，以满足结构性能和施工要求。
七、地下结构防水与防护地下结构的防水与防护是保证其正常运转和延长使用寿命的关键。
设计师需考虑防水材料的选择和铺设，防护措施的设定和实施等问题。
防水材料应具有优良的防水性能、耐久性和环保性。
同时，防护措施应考虑到结构的使用环境和防护等级，以实现有效的防腐、防潮、防污染等目标。
八、地下结构设计案例分析本部分将通过具体的地下结构设计案例，详细阐述上述原理和方法的应用和实践。
地下室地下结构材料
地下室地下结构材料地下室地下结构材料是指在地下室施工过程中使用的各种材料，其具有特殊的性能和功能，能够有效地支撑和保护地下室结构，确保地下室的安全和稳定。
本文将详细介绍地下室地下结构材料的种类、特点以及在地下室工程中的应用。
一、地下室地下结构材料的种类1. 混凝土：混凝土是地下室地下结构中最常用的材料之一。
它具有良好的抗压强度和耐久性，能够承受地下室的自重和外部荷载，同时具有较好的耐火性能。
在地下室的地板、墙体和梁柱等部位经常使用混凝土进行施工。
2. 钢筋混凝土：钢筋混凝土是混凝土与钢筋相结合的一种复合材料。
它集钢筋的高强度和混凝土的耐久性于一体，具有较好的抗震性能和承载力。
钢筋混凝土在地下室结构的梁、柱、板等部位广泛应用。
3. 预应力混凝土：预应力混凝土是在混凝土中引入预应力钢筋，通过预先施加预应力产生压应力，使混凝土受压状态下的抗拉能力得到提高。
预应力混凝土具有较高的抗震性能和承载力，可以有效地提高地下室结构的安全性。
4. 塑料板材：塑料板材是一种具有耐久性、防水性能和隔热性能的地下室地下结构材料。
它在地下室的防水层和保温层中广泛使用，能够有效地防止地下室结构受潮和渗漏。
5. 防水涂料：地下室地下结构常需要进行防水处理，以防止地下水渗漏和涂料层的劣化。
防水涂料是一种能够形成坚固防水层的材料，常用于地下室的墙壁、地板和顶板等部位。
二、地下室地下结构材料的特点1. 强度高：地下室作为一个地下结构，需要承受自身重力以及来自外部的荷载。
地下室地下结构材料具有较高的强度，能够保证地下室结构的稳定性和安全性。
2. 耐久性好：地下室地下结构材料需要具备良好的耐久性，能够在潮湿、高温等恶劣环境下长期使用而不破损或产生腐蚀。
这有助于地下室结构的持久性和使用寿命。
3. 抗渗性强：地下室地下结构材料需要具备优良的防水性能，能够有效地阻止地下水的渗漏。
这有助于保护地下室结构，防止地下室受潮或产生渗水问题。
4. 耐火性能好：地下室地下结构材料需要具备较好的耐火性能，以确保在火灾发生时能够有效地阻止火势蔓延，保护地下室结构的安全。
地下空间结构的概念
地下空间结构的概念地下空间结构是指利用地下空间进行建筑、岩土、防护、交通、水利、人防、综合管廊和规划设计等工程建设的总称。
地下空间结构涉及到多个领域，包括地下建筑结构、地下岩土工程、地下防护工程、地下交通工程、地下水利工程、地下人防工程、地下综合管廊以及地下空间规划与设计等。
1.地下建筑结构：地下建筑结构是指利用地下空间建造的建筑物，包括地下停车场、地下商场、地下娱乐设施等。
地下建筑结构需要考虑地面承载能力、地下水的处理、通风与照明等问题。
2.地下岩土工程：地下岩土工程是指利用岩土力学原理进行地下空间的开发与利用，包括地下洞室、地下隧道、地下桥梁等。
地下岩土工程需要考虑岩土的性质、稳定性、渗透性等问题。
3.地下防护工程：地下防护工程是指利用地下空间进行军事防御或灾害防护的工程，包括地下防御工事、地下避难所等。
地下防护工程需要考虑防护目标的稳定性、安全性、隐蔽性等问题。
4.地下交通工程：地下交通工程是指利用地下空间建设的交通设施，包括地下铁路、地下公路、地下人行道等。
地下交通工程需要考虑人流、车流的疏导、交通安全以及与地上交通的衔接等问题。
5.地下水利工程：地下水利工程是指利用地下空间进行水资源储存与利用的工程，包括地下水库、地下水井等。
地下水利工程需要考虑水源的可靠性、水质的安全性以及水资源的合理利用等问题。
6.地下人防工程：地下人防工程是指利用地下空间进行人员掩蔽与防护的工程，包括人民防空洞等。
地下人防工程需要考虑人员的疏散与掩蔽、生存环境的维持以及防护措施的有效性等问题。
7.地下综合管廊：地下综合管廊是指利用地下空间容纳各类市政管线的公共隧道，包括电力、通信、给水、排水等管道。
地下综合管廊需要考虑各类管道的兼容性、安全性以及维护管理的便利性等问题。
8.地下空间规划与设计：地下空间规划与设计是对地下空间的发展进行整体性、综合性及长远性的计划和策略，它涉及到城市规划、建筑设计、环境设计等多个方面。
地下结构设计的流程和内容
地下结构设计的流程和内容
一、项目准备
在进行地下结构设计之前，需要对项目进行准备。
包括调查地质情况、确定建筑需求、选
择地下结构类型、收集设计资料等。
地下结构设计前期的准备工作对于设计的顺利进行非
常重要。
二、地下结构类型选择
根据不同的项目需求和地质情况，可以选择不同的地下结构类型，比如地下室、地下管道、隧道等。
需要根据项目的具体情况和需求来选择最合适的地下结构类型。
三、地下结构设计原则
地下结构设计需要遵循一些基本原则，比如抗压、耐久、防水、防潮、抗震、安全等原则。
地下结构设计需要考虑到项目的使用功能，地质情况，受力情况等因素，从而确定设计的
基本原则。
四、地下结构设计参数计算
地下结构设计需要进行一系列的参数计算，比如荷载计算、地基承载力计算、结构设计参
数计算等。
这些计算需要根据项目需求和地质情况进行，以保证地下结构的安全性和稳定性。
五、地下结构材料选择
地下结构设计需要根据项目的具体情况和地质条件选择合适的材料，包括混凝土、钢材、
防水材料等。
在选择地下结构材料时，需要考虑到材料的强度、耐久性、防水性等因素。
地下结构设计的流程和内容包括项目准备、地下结构类型选择、地下结构设计原则、地下
结构设计参数计算、地下结构材料选择等。
这些内容是地下结构设计的基本流程，需要根
据项目的具体情况和需求来进行具体的设计。
在进行地下结构设计时，需要充分考虑项目
的使用功能、地质情况、受力情况等因素，从而保证地下结构的安全性和稳定性。
地下建筑结构
1、绪论基本概念：1地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物，统称为地下结构。
2应用领域1、交通隧道：铁路隧道、公路隧道、行人隧道等；2、水工隧洞：引水隧道、地下电厂厂房等、闸门硐室等；3、矿山巷道：立井、平巷、斜井、马头门、硐室等；4、地下仓库：地下油库、地下炸药库、民用地下仓库等；5、地下民用与公共建筑：地下工厂、地下停车场、地下商业街等；6、地下市政工程：城市地铁、城市隧道、城市共同沟等；7、人防工程和国防地下工程：地下防空工程、地下飞机库、地下弹药库、地下指挥部等3、结构形式：地下结构常见的型式有以下几种（1）附建式结构（2）浅埋式结构（3）地道式结构（4）沉井法结构（5）盾构法结构（6）连续墙结构（7）顶管结构（8）沉管法结构4断面形式、影响因素:地下结构断面形式：矩形梯形多边形直墙拱形曲墙拱形扁圆形圆形影响因素：使用功能地质条件施工技术施工方法受力条件施工方案5 支护形式：(1) 防护型支护以封闭岩面，防止周围岩体质量的进一步恶化或失稳为目的。
特点：既不能阻止围岩变形，又不能承受岩体压力，而是仅用它通常是采用喷浆、喷混凝土或局部锚杆来完成的(2) 构造型支护支护结构满足施工及构造要求，防止局部掉块或崩塌而逐步引起整体失稳。
构造型支护通常采用喷射混凝土、锚杆和金属网、模筑混凝土支护等。
(3)承载型支护承载型支护应满足围岩压力，使用荷载、结构荷载及其它荷载的要求，保证围岩与支护结构的稳定性6发展三阶段：1刚性、这种计算理论认为．作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重力。
如：海姆(A．Haim)理论、朗肯理论和金尼克理论和著名的普氏理论等。
2弹性、a. 假定弹性反力阶段将结构的变形曲线和地层弹性反力的分布按某种形式分布进行了假定．并出变形协调条件计算弹性反力的量值、因此比前一种假定弹性反力法合理b.弹性地基梁阶段即所谓的局部变形理论： Winkler假定：地基反力（抗力）与该点的变形成这比。
地下结构的设计原理
地下结构的设计原理
地下结构设计原理主要包括以下几个方面：
1. 地下空间选择和规划：根据项目需求和地质条件，选择合适的地下空间进行规划。
考虑地下空间的位置、面积、布局等因素，确保地下结构与地上建筑相协调。
2. 地下结构的安全性：地下结构需要满足一定的安全性要求，包括承载力、抗震性、防水性等。
根据地下结构的用途和地质条件，选择合适的结构形式和材料，确保地下结构的稳定性和安全性。
3. 地下结构的排水和防水：地下结构通常会遇到排水和防水等问题。
通过合理设计排水系统，确保地下结构的排水畅通，避免积水和渗漏现象发生。
同时，采用适当的防水材料和技术手段，确保地下结构与地下水的隔离，避免地下水渗入导致结构损坏。
4. 地下结构的通风和照明：地下结构通常缺乏自然的光线和通风，因此需要采用合适的通风和照明系统。
通过合理设计通风系统和安装合适的照明设备，确保地下结构内空气的流通和灯光的充足，提供舒适的使用环境。
5. 地下结构与地上建筑的联系：地下结构通常与地上建筑紧密联系，需要考虑地下结构与地上建筑的连接方式和交通组织。
通过合理设计地下通道、楼梯和电梯等交通设施，确保地下结构与地上建筑的无缝衔接，方便人员和货物的进出。
6. 地下结构的可持续发展：地下结构设计应考虑可持续发展的原则，包括能源节约、环境友好等。
通过采用节能设备和技术，减少能源消耗；合理利用地下空间，降低对地表土地的占用，实现地下空间的可持续利用。
地下结构的概念和特点
地下结构的概念和特点地下结构是指在地下深度或水中建造的各种工程结构，如地铁、地下商场、地下停车场、排水管道等。
随着城市化进程的加速，地下空间的开发和利用越来越重要。
本文将介绍地下结构的概念和特点。
一、概念地下结构是指在地下深度或水中建造的各种工程结构。
地下结构的主要功能是为城市提供各种便利设施，如交通、商业、居住等。
地下结构的建设，需要对地质环境、水文地质条件等进行详细的调研和分析，以确保地下结构的安全和稳定。
二、特点1.隐蔽性：地下结构是隐藏在地下的，其表面并不显眼，因此不会占用城市的原有空间，且可以将城市的人流、交通等分散到地下，从而减轻地面的拥堵。
2.安全性：地下结构的建设需要考虑地下环境的复杂性，如地质、水文地质等因素，因此需要精密的设计和施工，以保证其安全性和稳定性。
地下结构还可以防止自然灾害，如地震、洪水等的影响。
3.节约空间：地下结构的建设可以节约城市的原有空间，减轻地面的压力，增加城市的绿化面积。
同时，地下结构的建设可以使用废弃矿井等资源，增加了城市的资源利用率。
4.环保性：地下结构建设需要考虑环境保护，如不会对地质环境和地下水质造成污染，并且采用节能、减排等环保技术，可以减少城市环境污染和气候变化的影响。
5.抗灾性：地下结构可以作为重要的避难场所，可以在自然灾害等紧急情况下提供安全的保护。
三、结论地下结构的建设对于城市的发展和改善具有重要的作用。
通过合理的规划设计和科学的施工技术，可以兼顾经济效益和生态效益，提高城市的综合竞争力和居民的生活质量。
但同时也要注意地下结构与地下管线、建筑物等的相互影响，做好安全管理和运营维护工作，以保证地下结构的长期稳定和安全使用。
地下结构与地面与地面结构的区别
地下结构与地面结构的区别
CONTENTS
概念
地下结构和地面结构物，如房屋、桥梁、水坝等一样，都是一 种结构体系，但两者之间在赋存环境、力学作用机理等方面都 存在着明显的差异。
地下结构：在保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖 出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构物。
地下结构是埋入土层中的，四周都与地层紧密接触。结构上 承受的荷载来自于洞室开挖后引起周围地层的变形和坍塌而产生 的作用力，同时结构在荷载作用下发生的变形又受到地层给予的 约束。在地层稳固的情况下，开挖出的洞室中甚至可以不设支护 结构而只留下地层，如我国陕北的黄土窑洞，证实了在无支护结 构的洞室中，围岩本身就是承载结构。
地面结构：
基础——建筑工程中，位于建筑物的最下部位、埋入地下、直接 作用于土层上的承重构件。它承受建筑物上部结构传下来的全部 荷载，并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。
地基——基础下面支承建筑物总荷载的土层或岩体。建筑物总荷 载是通过基础传给地基的。地基承受建筑物荷载而产生的应力和 应变随着土层深度的增加而减小，在达到一定深度后就可忽略不 计。
计算特性
（1）必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响；
（2）地下工程周围的地质体是 工程材料、承载结构，同时又是产生荷载 的来源；地面工程的地基只在上部结构底部起约束或支承作用。
（3） 地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性；而地 面工程混凝土浇捣需要数日。
（4）与地面结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构 能否承载，又要考虑围岩的稳定性；
（5）地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥困岩自承力； （6）地下结构的开挖过程是卸载过程，而不是加载过程。
结构设计流程
地下工程中的地下结构设计
地下工程中的地下结构设计地下工程是指人工开挖、布置、修筑并用于人类生产活动的各种地下空间。
在地下工程建设中，地下结构设计是至关重要的一环。
它旨在确保地下结构的安全、稳定和可持续性。
本文将探讨地下工程中的地下结构设计的重要性、设计要素以及常见的地下结构类型。
一、地下结构设计的重要性地下结构设计的重要性不可忽视。
首先，地下结构的稳定性是保障地下工程安全运行的基础。
合理的结构设计可以确保地下结构在各种荷载和环境变化下保持稳定，并能承受地震、涌水等自然灾害的冲击。
其次，地下结构设计与地表建筑设计密切相关，两者应协调统一，以确保工程整体的安全和完整性。
最后，地下结构设计还需要考虑到施工、检修、维护等方面的因素，以便在工程的整个生命周期内实现可持续性发展。
二、地下结构设计要素1. 地下水位和地下水压：地下水位和地下水压是地下结构设计的重要参数。
设计师需要准确测定地下水位和地下水压，以确保地下结构的抗渗性和稳定性。
2. 地质条件：地质条件是地下结构设计的基础。
包括土壤类型、土层分布、地层岩性、地下水化学性质等。
地质勘探和地质测试是准确了解地质条件的关键步骤，必须在设计阶段充分考虑这些因素。
3. 荷载：地下结构需要考虑的荷载包括静力荷载、动力荷载、温度荷载等。
静力荷载是指地下结构本身的重量，动力荷载是指来自运动荷载或地震荷载的力，温度荷载则是指由于温度变化引起的应力和变形。
4. 施工工艺和材料选择：地下结构设计还需要考虑施工工艺和材料选择。
不同的施工工艺和材料会对地下结构的稳定性和耐久性产生重要影响。
设计师需要根据实际情况选择适合的施工工艺和材料，以确保地下结构的质量和稳定性。
三、常见的地下结构类型地下结构的类型多种多样，常见的地下结构包括地下车库、地下通道、地下仓库、地下管廊等。
不同类型的地下结构具有不同的功能和使用要求，因此在设计过程中需要根据具体情况进行合理的设计。
地下车库是城市交通发展不可或缺的一部分，在设计中需要考虑通风、安全出口、排水等因素。
地下建筑结构平时作业
地下建筑结构平时作业地下建筑结构是指在地下或地下水面以下建设的工程结构，包括地下车库、地下室、地下通道、地下疏散通道等。
地下建筑结构的设计和施工十分重要，因为它们要承受来自地面上的荷载、地下水压力以及可能的地震力等外部力作用，同时还要满足使用功能和安全性要求。
本文将探讨地下建筑结构的平时作业。
首先，地下建筑结构的平时作业包括几个主要方面：设计、施工和监理。
设计阶段是地下建筑结构平时作业的第一步。
通过合理的设计，可以确保地下建筑结构的安全性和稳定性。
设计时需要考虑地下水位、土质条件、地下水压力、地震力等因素，并采用适当的结构形式和材料，以满足使用功能和安全要求。
设计阶段还需要进行力学分析和结构计算，确定结构的受力情况和承载能力。
施工阶段是地下建筑结构平时作业的第二步。
在施工过程中，需要严格按照设计要求进行施工操作，保证施工质量和进度。
施工包括基坑开挖、地下结构施工、防水和施工质量检验等步骤。
基坑开挖是为了准备地下结构的施工空间，需要考虑地下水位和土壤稳定性。
地下结构施工包括搭设支护结构、浇筑混凝土、安装钢筋和施工检验等。
防水是为了防止地下建筑结构受到地下水渗透的影响，需要选择适当的防水材料和施工方法。
施工质量检验是为了确保施工质量符合设计要求，包括材料检验、构件检验和验收等。
监理阶段是地下建筑结构平时作业的第三步。
监理是指对施工过程的全程监督和控制，以确保施工质量和安全。
监理的主要任务包括监督施工进度、施工质量和施工安全，处理施工过程中出现的问题和纠纷，进行竣工验收等。
监理人员需要具备专业的知识和经验，能够识别和纠正施工过程中的不合格问题，并对施工单位进行监督和指导。
在地下建筑结构的平时作业中，还需要注意一些常见问题和解决方法。
例如，基坑开挖时可能遇到困扰、下沉和裂缝等问题，可以采取加固和补强措施；地下结构施工时可能存在混凝土质量不合格、钢筋施工问题和施工缺陷等，需要进行重新施工或修复；防水材料和施工的选择和施工质量会直接影响地下建筑结构的防水效果，需要进行认真选择和检验；监理过程中需要及时发现和解决施工中出现的问题和纠纷，确保施工质量和安全。
地下结构抗震知识点总结
地下结构抗震知识点总结地下结构是指建筑物地下部分的结构，如地下室、地下车库、地下通道等。
在地震发生时，地下结构往往面临着较大的地震力作用，因此必须具有一定的抗震能力。
下面将从地下结构抗震设计的基本原理、抗震设计参数、抗震设计方法等方面对地下结构抗震的知识点进行总结。
一、地下结构抗震设计的基本原理地下结构抗震设计的基本原理是通过增加结构的抗震能力，减小地震作用对结构的影响，从而保障地下结构在地震发生时不会发生倒塌或者严重破坏。
具体来说，地下结构抗震设计需要满足以下几个基本原理：1. 增加结构的刚度：地下结构在地震发生时需要承受由地震波引起的地震力，而结构的刚度决定了其对地震力的抵抗能力。
因此，通过增加结构的刚度，可以有效提高地下结构的抗震能力。
2. 控制结构的变形：地震作用会使地下结构发生变形，因此需要通过设计合理的结构形式和控制变形的措施，减小地震作用对结构的影响。
3. 增加结构的耗能能力：地震波具有较大的能量，需要通过增加结构的耗能能力来吸收地震波的能量，减小地震作用对结构的影响。
4. 采用抗震隔震结构：抗震隔震结构是利用隔震器将地震作用和建筑物的重力分离，从而减小地震作用对建筑物的影响。
在地下结构中，通过采用抗震隔震结构可以有效提高其抗震能力。
二、地下结构抗震设计的参数地下结构抗震设计需要考虑一些重要的参数，包括地震设计参数和结构设计参数。
1. 地震设计参数：地震设计参数是指地震作用的相关参数，包括地震作用的设计地震动参数、地震烈度参数和地震作用的时间历程等。
这些参数是地下结构抗震设计的基础，需要通过地震工程领域的专业知识和经验来确定。
2. 结构设计参数：结构设计参数是指影响地下结构抗震能力的结构参数，包括结构的刚度、耗能能力、变形控制措施和抗震隔震结构等。
这些参数需要根据地震设计要求和实际工程情况进行合理选择和确定。
三、地下结构抗震设计的方法地下结构抗震设计的方法主要包括强度设计方法、位移设计方法和能力设计方法等。
地下结构设计原理与方法
地下结构设计原理与方法地下结构设计是城市建设中至关重要的一部分，它包括地下管线、地下停车场、地下水污水处理设施等。
在城市发展和规划中，地下空间的合理利用对于提高城市的舒适度、满足居民需求、优化城市布局起到了至关重要的作用。
本文将介绍地下结构设计的原理和方法，以期为地下结构设计提供一定的指导和理论支持。
一、地下结构设计原理地下结构设计的原理是基于地下空间规划和地下工程技术的基础上进行的。
它主要涉及到以下几个方面的原理：1. 重力作用原理：地下结构设计需要考虑到地下的承载能力和重力作用。
在设计过程中，需要根据地下材料的承载能力和地下结构的荷载作用，合理选择地基类型和地基加固方式。
2. 安全原则：地下结构设计需要保证地下结构在承受外部荷载和地下环境变化时的安全性。
在设计中，需要进行地下结构的可靠性分析和安全评估，以及考虑到地下结构的抗震性能。
3. 经济性原则：地下结构设计需要综合考虑地下空间规划和经济性要求。
在设计中，需要合理选择施工材料和技术，以及考虑到地下结构的维护和管理成本。
二、地下结构设计方法地下结构设计的方法是根据地下结构的具体要求和设计目标来确定的。
下面给出几种常用的地下结构设计方法：1. 传统设计方法：传统的地下结构设计方法是根据经验公式和实践经验进行的。
这种设计方法简单易行，适用于一些常见的地下结构类型。
但是它缺乏理论支持和科学性，不能满足高要求的设计需求。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法是近年来发展起来的一种地下结构设计方法。
它通过模拟地下结构的力学行为和地下环境变化，可以对地下结构进行全面准确的分析和设计。
3. 参数化设计方法：参数化设计方法是一种以参数化建模为基础的地下结构设计方法。
它通过建立地下结构的参数化模型，可以快速、灵活地对地下结构进行设计和优化。
4. 优化设计方法：优化设计方法是一种基于最优化理论和方法的地下结构设计方法。
它通过建立地下结构的数学模型，结合不同的约束条件和优化算法，可以得到满足设计需求的最优地下结构。
《地下结构工程》课件
数据处理
对采集的数据进行整理、分析、处理， 提取出反映地下结构工程安全状态的 特征参数。
安全评估
根据特征参数对地下结构工程的安全 状态进行评估，判断是否处于安全或 危险状态。
安全预警
根据安全评估结果，发出预警信息， 提醒相关人员采取应对措施。
05
地下结构工程案例分析
某地铁站地下结构设计案例
案例概述
题。
某大型水利工程沉井施工案例
01 案例概述
某大型水利工程沉井施工案例 ，需建造大型沉井作为水库大 坝的基础结构。
02 结构设计
沉井结构为钢筋混凝土框架结 构，外壁采用预制混凝土块拼 装，内部进行混凝土浇筑。
03
施工方法
04
采用排水下沉法施工，即先在井 壁周围预挖排水沟，然后进行土 方开挖，使沉井逐渐下沉至设计 标高。
市交通压力，提高交通效率。
防灾工程
地下结构工程在防灾方面具有重 要作用，如地下水库、地下避难 所等，这些设施可以在灾害发生
时提供安全保障。
02
地下结构工程设计
地下结构设计原则
安全可靠
地下结构设计应满足强度、稳 定性和耐久性的要求，确保结 构安全可靠，能够承受各种可
能的作用力。
经济合理
结构设计应充分考虑工程规模 、地质条件、材料供应等因素 ，做到经济合理，降低工程造 价。
《地下结构工程》课件
目录
• 地下结构工程概述 • 地下结构工程设计 • 地下结构工程施工技术 • 地下结构工程监测与维护 • 地下结构工程案例分析
01
地下结构工程概述
地下结构工程定义
地下结构工程定义
地下结构工程是指利用地下空间，通过设计和建造各种地下结构，以满足人类 对建筑、交通、防灾等方面的需求。
地下结构施工工法
地下结构施工工法随着城市建设的发展和人口的增长，地下空间的利用变得愈发重要。
地下结构施工工法即是在地面下进行建筑施工的方法和技术。
本文将介绍几种常见的地下结构施工工法，包括明挖法、盖挖法、围护结构施工等，并分析其特点和适用场景。
一、明挖法明挖法是地下结构施工中最常见的一种方法。
它通过将地面上的土方开挖，从而露出需要施工的区域，然后再进行地下结构的施工。
明挖法的优点是施工过程可视化，施工人员可以直接观察和控制工程进展。
同时，该方法适用于大部分土质情况，包括砂土、黏土、碎石等。
明挖法的施工步骤如下：1. 地面准备：清理地表杂物，确保施工区域安全。
2. 土方开挖：使用挖掘机或其他土方机械将地面土方逐层开挖，直至到达所需深度。
3. 地下结构施工：进行地下结构的软基处理、基坑支护等工作。
4. 结构回填：施工完成后，将未被地下结构占用的土方回填至原状。
二、盖挖法盖挖法是另一种常用的地下结构施工方法。
盖挖法的特点是在地面上先修建起一层盖板，然后在盖板上进行地下结构的施工。
该方法适用于地下空间较大的工程，如地下停车场、地下商场等。
盖挖法的施工步骤如下：1. 盖板建设：在地面上修建起一层坚固的盖板，以承载地下结构的重量。
2. 地下结构施工：在盖板上进行地下结构的施工，包括基坑支护、地下管道敷设等。
3. 盖板拆除：地下结构施工完成后，拆除盖板，使地下空间与地面相连。
三、围护结构施工围护结构施工工法适用于地下结构较大、施工环境复杂的工程。
该方法将地下结构施工区域用钢板桩、混凝土墙等围护起来，防止土方塌方和水的渗入。
围护结构施工的优点是可以在复杂地质环境下进行，确保施工的安全性和稳定性。
围护结构施工的步骤如下：1. 地上作业：确定施工范围，清理地表杂物。
2. 围护结构设置：根据地下结构的形状和深度，选择合适的围护结构形式，如钢板桩、混凝土墙等。
将围护结构安装固定至地下。
3. 地下结构施工：在围护结构内进行地下结构的施工，如基坑支护、地下管道敷设等。
地下结构抗震设计标准
地下结构抗震设计标准地下结构在建筑工程中扮演着非常重要的角色，它不仅能够提供更多的使用空间，还能够起到支撑建筑物的作用。
然而，在地震频发的地区，地下结构的抗震设计显得尤为重要。
因此，地下结构抗震设计标准成为了建筑工程领域中的一个热点问题。
首先，地下结构抗震设计标准需要考虑地震的影响。
地震是地球内部能量释放的结果，它会对建筑物产生水平和垂直的地震力，而地下结构作为建筑物的一部分，必须能够承受这种力量的影响。
因此，在设计地下结构时，需要根据地震的频率、幅度和方向等因素来确定地下结构的抗震设计标准，以确保地下结构在地震发生时能够安全稳固地支撑建筑物。
其次，地下结构抗震设计标准还需要考虑地下结构的材料和结构形式。
地下结构通常由混凝土、钢筋等材料构成，而不同的材料具有不同的抗震性能。
因此，在设计地下结构抗震标准时，需要根据地震的影响和地下结构所采用的材料来确定合理的抗震设计标准，以确保地下结构在地震发生时不会发生破坏。
此外，地下结构的结构形式也会影响其抗震性能，因此需要在设计时考虑地下结构的结构形式，以提高其抗震能力。
最后，地下结构抗震设计标准还需要考虑地下水位、土壤条件等因素。
地下水位和土壤条件对地下结构的抗震性能有着重要的影响，因此在设计地下结构抗震标准时，需要充分考虑地下水位和土壤条件的影响，以确保地下结构在地震发生时不会受到地下水位和土壤条件的影响而发生破坏。
综上所述，地下结构抗震设计标准是建筑工程领域中的一个重要问题，它需要考虑地震的影响、地下结构的材料和结构形式，以及地下水位、土壤条件等因素。
只有在考虑了这些因素之后，才能确定合理的地下结构抗震设计标准，以确保地下结构在地震发生时能够安全稳固地支撑建筑物。
地下建筑结构
荷载，分为以下三类，永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
弹性抗力是地下结构所特有的被动荷载
支护结构理论古典岩土压力理论阶段散体压力理论阶段（荷载——结构法）共同作用理论阶段泰沙基普氏认为当地下工程埋藏深度较大时，支护上的压力只是围岩坍落拱内松动岩体的重量，坍落拱的高度与地下工程的跨度及围岩的性质有关。太沙基认为坍落拱为矩形，而普罗托季亚科诺夫认为是抛物线形。通过假定抗力的形式考虑围岩与结构的相互作用
现场实测理论计算工程类比法
弹性地基梁，是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁
地基反力与地基沉降的关系：局部弹性地基模型半无限体弹性地基模型
基本假设：局部弹性地基模型;地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等;地基反力处处与接触面相垂直;符合平截面假设
有限长梁无限长梁半无限长梁刚性梁
结构形式五大类：(1)拱形结构（2）圆形和矩形管状结构（3）框架结构（4）薄壳结构（5）异形结构
接头：施工接头和结构接头。施工接头应满足受力和防渗的要求，并要求施工简便、质量可靠，直接连接构成接头，接头管，接头箱，隔板，预制构件。结构接头：直连接成通过焊接钢筋接驳器连接接头，植筋法接头
导墙：指地下墙开槽施工前，沿墙轴线方向全长周边设置的导向槽。深度以墙脚进入原状土不小于300mm为宜，顶面高出地面100~200mm，防止周围的散水流入槽段内。宽度要求大于地下墙的设计宽度50mm。
（三）地下连续墙适用条件经济合理，因地制宜时，才可采用。1.基坑深度大于10m；2.软土地基或砂土地基；3.对周围地面沉降，建筑物的沉降要求需严格限制时，宜用地下连续墙；4.围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时，宜用地下连续墙；5.采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。
地下结构工程第三版课后答案
地下结构工程第三版课后答案
1.简述地下结构的概念和特点。
概念：地下结构是指在保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构。
特点：
（1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层，结构承受了原本由地层承受的荷载。
在设计和施工中，要最大限度发挥地层自承能力，以便控制地下结构的变形，降低工程造价。
（2）在受载状态下构建地下空间结构物，地层荷载随着施工进程发生变化，因此，设计时要考虑最不利的荷载工况。
（3）作用在地下结构上的地层荷载，应视地层介质的地质情况合理概化确定。
（4）地下水状态对地下结构的设计和施工影响较大，设计前必须弄清地下水的分布和变化情况。
（5）地下结构设计要考虑结构物从开始构建到正常使用以及长期运营过程的受力工况，注意合理利用结构反力作用，节省造价。
（6）在设计阶段获得的地质资料，有可能与实际施工揭露的地质情况不一样。
因此，地下结构施工中应根据施工的实时工况动态修改设计。
（7）地下结构的围岩既是荷载的来源，在某些情况下又与地下结构共同构成承载体系。
（8）当地下结构的埋置深度足够大时，由于地层的成拱效应，结构所承受的围岩垂直压力总是小于其上覆地层的自重压力。
大学地下工程结构常考知识
大学地下工程结构常考知识名词解释△地下结构：指在保留上部地层(山体或土层)的前提下，在开挖处能够提供某种用途的地下空间内修筑的结构物。
△围岩：指地层中受开挖作用影响的那一边分岩体。
△围岩压力：指位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。
△深埋结构：指当地下结构的埋深大到某一程度，两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量。
△浅埋式结构：指覆盖土层较薄，不满足压力拱成条件(H土＜(2~2.5)h1, h1为压力拱高)或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。
△附建式地下结构：指具有预定战时防空功能的附属于较坚固的建筑物的地下室结构，又称“防空地下室”或“附建式人防工事”。
△临空墙：在室内外出入口通道中，一侧位于防护门(或防护密闭门)以外的通道内、另一侧在防护门以内的防空地下室外墙。
△通道墙：在室内外出入口通道中，与临空墙相对应的，一侧位于通道内、另一侧与岩土体接触的墙体。
△逆作法施工：是指在地下结构施工时，不架设临时支撑，以结构本身既作挡墙又作内支撑，施工顺序与顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体的施工方法。
△中间支承柱：是逆作法施工中，在底板未封底受力之前，与地下连续墙共同承受地下结构、上部结构自重和施工荷载的承重构件。
△沉井结构：主要以其施工方式命名，简言之，就是将已建的“井”通过某种方法“沉”到地下或水下的一定位置处后修筑而成的一种地下结构。
△盾构法：是隧道暗挖施工法的一种，是使用所谓的“盾构(Shield)”机械，在岩土层中推进，并防止土砂的崩坍，以便在起其内部进行开挖、衬砌作业修建隧道的方法。
△盾构：是一种钢制的、具有前进推力的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。
它是一种独特施工机具。
它是一个能支承地层荷载而又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形等特殊形状的钢筒结构。
△锚喷支护：是采用喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土或锚杆钢筋网喷射混凝土等在毛洞开挖后及时地对地层进行加固的结构.△顶管法：采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作进作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地的一种修建隧道和地下管道的施工方法。
混凝土地下结构标准
混凝土地下结构标准一、前言混凝土地下结构是指建筑物地下部分的结构，包括地下室、地下车库、地下通道、地下库房等。
与地上结构相比，混凝土地下结构承受的荷载更大、环境更恶劣，因此，其设计、施工和验收标准也更为严格。
本文将介绍混凝土地下结构的相关标准。
二、设计标准1. 混凝土地下结构的设计要符合国家建筑标准《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》等相关标准。
2. 混凝土地下结构的设计要考虑地下水位、土壤承载力、地下水质量、地下气体、地震、风荷载等因素的影响。
3. 混凝土地下结构的设计要满足建筑物使用要求，并考虑结构的安全性、经济性、耐久性、舒适性等因素。
三、材料标准1. 混凝土地下结构的材料要符合国家建筑材料标准《普通混凝土》、《预应力混凝土结构设计规范》等相关标准。
2. 混凝土地下结构的钢筋要符合国家建筑材料标准《钢筋混凝土结构设计规范》等相关标准。
3. 混凝土地下结构的防水材料要符合国家建筑材料标准《建筑用防水材料》等相关标准。
4. 混凝土地下结构的隔热材料要符合国家建筑材料标准《建筑用隔热材料》等相关标准。
四、施工标准1. 混凝土地下结构的施工要符合国家建筑工程施工质量验收标准《混凝土工程施工与验收规范》等相关标准。
2. 混凝土地下结构的施工要按照设计要求进行，保证结构的安全性、稳定性和耐久性。
3. 混凝土地下结构的施工要注意防水、防潮、防霉等问题，并采取相应措施。
4. 混凝土地下结构的施工要按照国家建筑工程安全生产标准《建筑工程施工安全规范》等相关标准进行。
五、验收标准1. 混凝土地下结构的验收要符合国家建筑工程质量验收标准《建筑工程质量验收规范》等相关标准。
2. 混凝土地下结构的验收要对结构的安全性、稳定性和耐久性进行检测和评估。
3. 混凝土地下结构的验收要对防水、防潮、防霉等问题进行检测和评估。
4. 混凝土地下结构的验收要按照国家建筑工程安全生产标准《建筑工程施工安全规范》等相关标准进行。
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根据隧道开挖过程中将遇到的不同地质类型，设计了3 种不同的隧道断面并采用了不同的超前支护措施，见图3。
新意法简介
(3)设计调整
通过监测结果的分析和解释，施工主管决 定是否继续按设计的断面和施工方案进行施 工，或对某些措施进行调整，以保证开挖面 和洞周围岩之间的稳定平衡，确保隧道建成。 隧道完工后，必须继续进行系统的监测， 以保证隧道在整个寿命期的安全。
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新意法简介 三、与新奥法的比较
1、地层变形反应的分析方式不同 新奥法对地层变形反应的分析仅限于掌子面的后方，仅对隧道 收敛进行分析；新意法不仅对掌子面后方的地层变形反应 (收敛) 进行分析，而且更注重对掌子面及掌子面前方地层的变形反应 (掌子面挤出变形和预收敛)进行分析。
施工阶段
监测 反馈
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新意法简介
1.设计阶段
(1)勘察阶段
依据获取的信息，将隧道各地段围岩进行分 级(A、B、C三级24个亚级)，每一分级条件 下围岩具有相似的地质及地质力学特性。
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新意法简介
(2)诊断阶段
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新意法简介
(3)处治阶段
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新意法简介
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新意法简介
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新意法简介
在不采用隧道掘进机（ TBM ）开挖的情 况下，可以依据下述原则：
3、隧道预收敛：是隧道掌子面前方的理论轮廓线的收敛变形， 完全取决于超前核心土的强度及变形特性与其原始应力状态间 的关系。
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新意法简介
开挖介质变形反应研究的三个阶段
第一阶段：确定了隧道三种变形类型 (掌子面挤出变形、预 收敛变形及收敛变形)及相应的隧道不稳定的表现形式(围岩脱 落、剥落、掌子面坍塌及隧道塌方)。 第二阶段：试验证实所有变形及变形引起的不稳定现象均直 接或间接与掌子面前方超前核心土的强度有关。
第三阶段：进行了人为调节和改良超前核心土强度以调节隧 道变形的试验，研究了如何将超前核心土作为稳定围岩的工具。
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新意法简介
第 一 阶 段
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第 二 阶 段
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新意法简介
第 三 阶 段
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新意法简介
开挖介质变形反应研究成果
1、开挖介质对隧道开挖作业的变形反应预示着是否能够形成 成拱效应及成拱效应的位置，即预示着隧道所能达到的稳定等 级。 2、变形反应从掌子面前方的超前核心土开始，逐步沿隧道向 后发展；变形反应不仅包括收敛变形，而是由挤出变形、预收 敛变形和收敛变形组成。收敛变形只是错综复杂的应力-应变 过程的最后阶段。
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工程实例
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工程实例
在Vasto隧道中，除了洞口附近很短区段外，运用上述 2种方法均预测到可能会发生相当大的挤出变形，导致掌 子面不稳定，并最终导致巨大的预收敛及收敛变形(径向 收敛超过 100cm) 。预测的变形值很高，可能会导致严重 的失稳现象，如掌子面坍塌，并最终导致隧道坍方。
决定采取复合防护技术，即既在超前核心土的周围形 成超前约束效应(保护作用)，并对超前核心土进行直接加 固(加固作用)，之后进行全断面开挖。
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工程实例
该隧道原设计情况为台阶法开挖，开挖后立即进 行喷射混凝土、钢拱架和钢筋网初期支护；二次衬 砌采用 1m 厚的钢筋混凝土，二次衬砌紧跟掌子面， 并在保留核心土的情况下进行浇筑，随后浇筑隧道 边墙混凝土，最后浇筑仰拱混凝土。 隧道第 1 次发生严重变形后，施工单位采取了 许多措施，企图恢复隧道掘进，但是这些措施最终 都没有发挥作用，最终在km38+075里程处(覆盖层 厚度为 38m) 发生了严重坍方，波及隧道掌子面及 其后方大约40m范围。同时，隧道二次衬砌结构产 生严重变形(大于1m) ，致使无法继续施工。
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新意法简介 一、基本原理
隧道掘进时对隧道周边及前方一定范围 的围岩产生扰动，改变了围岩原始应力状 态。在开挖面周边区域内，围岩由三轴应 力逐渐转变为平面应力状态，开挖面及前 方一定范围内围岩应力重分布。开挖后围 岩变形也在扰动区域内提前发生。
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新意法简介
当开挖面前方围岩的应力状态处于弹性范围 内时，在开挖轮廓线附近产生弹性变形，称为“ 拱部效应”，这时开挖面处于稳定状态。
新意法简介
2006年7月，铁道部有关领导考察了意大利高速铁路 隧道施工现场。 2006 年 10 月，意大利特莱维集团 (Trevi Group)组团来中国，考察了郑西客运专线黄土隧道施工 现场，并与中国同行进行了学术交流。同年11月，在北 京召开的“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上，意 大利特莱维集团对 “新意法”作了专题报告。 在武广客运专线浏阳河隧道中，相关施工单位对 “新意法”的部分要素进行了尝试性应用。截止目前， “新意法”还没有在我国得到真正的应用。
设计
施工
注：（*）变形现象是指，开挖面挤压及在 岩层体内部一定的变化距离内的收敛。
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新意法简介
二、实施要点
该工法分为两个实施阶段：在设计阶段完成地质 勘察、诊断及处理措施设计；施工阶段则边实施作 业边监控量测，然后优化调整，使开挖面和洞身结 构体系形成平衡，保持稳定。 勘察 实施
设计阶段
诊断 处治
无拱部效应
图 6-4-1 隧道开挖面失稳三种情况
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新意法简介
基本术语
1、超前核心土：是隧道掌子面前方一定体积的土体，呈圆柱形， 圆柱体的高度和直径大致等于隧道直径。
2、掌子面挤出变形：是开挖介质对隧道开挖产生的变形反应的 主要表现形式，主要发生在超前核心土内；挤出变形的大小取 决于超前核心土的强度、变形特性及其所处的原始应力场；挤 出变形发生在掌子面表面，沿隧道水平轴线方向发展，其几何 形状大概呈轴对称 ( 掌子面鼓出 )，或在掌子面形成螺旋状突出。
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工程实例
Vasto隧道全长约6200 m，最大埋深约135 m，直径约12 m， 位于意大利Ancona-Bari铁路线上。除靠近洞口段外，Vasto隧道 全部穿越黏土地层。在隧道深度处，地层饱水且对断层极为敏 感。1984年，从北洞口开始 Vasto隧道的开挖作业。开挖作业一 直接续到1990年，期间不断发生严重事故，进度缓慢。
拱部效应 拱部效应
拱部效应
拱部效应
自然拱部效应
自然拱部效应
转移拱部效应
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拱部效应
新意法简介
拱部效应
如果开挖后围岩处于弹塑性状况，开挖轮廓四周及 开挖面将朝隧道内产生塑性变形，“拱部效应”将从 开挖轮廓周围往外移到地层中，但此“转移”只能通 自然拱部效应 过足够的支护措施来实现和控制。
转移拱部效应
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新意法简介
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新意法简介
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目录
新意法简介
工程实例 工程图片
工程实例
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工程实例
意大利罗马--那不勒斯高速铁路隧道工程
意大利罗马 -- 那不勒斯高速铁路线上共有 隧道22座，总长为21.8 km，均采用“新意法” 进行设计和施工。隧道工程采用“一揽子”承 包合同。该工程于1994年开工,全断面机械化开 挖，施工进度很快 ( 达到每工作面约 100 m/ 月 ) ， 且持续、稳定。施工工期、造价、安全、质量 等都得到了很好的控制。“新意法”在该工程 中的应用取得了成功。
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工程实例
Vasto隧道出现上述问题后，Pietro Lunardi教授应 邀为该工程提供解决方案，使隧道恢复施工，并完成 隧道剩余工作量。Pietro Lunardi教授遂对该隧道提出 了基于“新意法”原理的设计、施工方案，其基本原 则是对掌子面前方的超前核心土进行超前约束和加固， 以控制其变形。 采用特性线法和三维挤出试验法这 2 种方法对隧道 线路的应力一应变特性进行预测 ( 见图 2) 。这 2 种方法 对低、中、高应力状态都有效。特性线法较为直接， 以特性线理论为基础，根据实际情况运用分析法或数 值法进行计算；三维挤出试验法相对较为繁琐，以三 维挤出试验为基础。
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工程实例
意大利博洛尼亚一佛罗伦萨高速铁路隧道工程
意大利博洛尼亚一佛罗伦萨高速铁路全长约92km， 其中隧道总长84.5 km。隧道穿越复杂多变的、极差的 地层，断面面积约140 m2 。该项目采用“新意法” 编 制设计规范，并以此为基础进行工程招标和施工设计。 该工程地质条件虽很差，但是，由于按“新意法” 进 行设计和施工，把风险降到了最低，因此仍以“交钥 匙”合同方式发包。该工程于 1998 年开工，全断面开 挖，机械化程度很高。工程进展顺利，每个工作面平 均月成洞 50m 。“新意法”在该工程中的应用取得了 巨大成功。
新意法简介
如果开挖后围岩产生破坏 -滑移的应力状态，围岩 大变形随之产生，围岩极不稳定，“拱部效应”难以 形成，极易引起坍塌。这时必须采取人工支护措施协 转移拱部效应 助围岩形成“拱部效应”。
无拱部效应
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新意法简介
自然拱部效应
因此，隧道“拱部 转移拱部效应 效应”的形成及其 位置取决于开挖后 围岩的变形特性及 其大小。
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新意法简介
(2)监控量测
监控和施工同时进行，目的是监测地层对开 挖和稳定措施的真正反应。反应以变形现象表现 出来。为此，在开挖面前方、开挖面上及后方安 装合适的监测点。
掌子面前方预收敛—分层沉降监测仪 挤出变形—滑动式纵向测微计 地表及地层收敛—杆式分层径向变形仪 收敛变形—特制条带式变形计
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CompanyLOGO新Fra bibliotek法目录
新意法简介
工程实例 工程图片
新意法简介
Pietro Lunardi. Design and Construction of Tunnels, Analysis of controlled deformation in rocks and soils (ADECO-RS),2008
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