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绪论1

第1章 地下空间资源及开发利用价值7

1.1地下空间利用的基本概念7

1.1.1地下空间的含义7

1.1.2地下空间利用的历史沿革7

1.1.3地下空间发展的宏观背景11

1.2地下空间资源的潜在与实际价值12

1.2.1地下空间资源12

1.2.2开发地下空间的战略意义14

1.2.3地下空间的城市功能16

1.2.4地下空间的开发价值与综合效益17

1.3地下空间的防灾及环境特性19

1.3.1地下空间抗御外部灾害的能力19

1.3.2地下空间的内部防灾要求22

1.3.3地下空间与生态环境23

1.3.4地下空间的内部环境要求25

1.4地下空间开发的法律与政策问题27

1.4.1法律问题27

1.4.2政策问题28

第2章 地下工程地质环境及围岩分级（类）33

2.1概述33

2.2围岩结构分类及其破坏特征34

2.2.1岩体结构分类35

2.2.2地下工程围岩失稳破坏性态35

2.3围岩的初始应力场36

2.3.1围岩初始应力场的组成——自重应力场和构造应力场37

2.3.2围岩初始应力场的变化规律与影响因素37

2.3.3围岩初始应力场的确定方法40

2.4围岩稳定性的影响因素及围岩分级因素与指标的选择44

2.4.1影响围岩稳定性的主要因素45

2.4.2分级（类）的因素指标及其选择48

2.5国内外主要地下工程围岩分级（类）标准50

2.5.1国内主要地下工程围岩分级（类）标准51

2.5.2国外主要围岩分类系统简介66

第3章 交通地下工程规划71

3.1地下工程投资分析71

3.2交通地下工程规划72

3.2.1山岭隧道的规划73

3.2.2水底隧道的规划78

3.2.3城市地下铁道的规划80

3.3交通隧道的限界与构造形式84

3.3.1交通隧道结构的限界与净空要求84

3.3.2铁路隧道曲线地段断面加宽86

3.3.3交通隧道结构的构造形式89

第4章 地下结构的设计方法94

4.1地下结构的设计内容与目的94

4.2地下结构设计方法95

4.2.1容许应力法96

4.2.2破损阶段法96

4.2.3极限状态法——按结构可靠度设计98

4.2.4支护设计的特征曲线法102

4.2.5支护结构的工程类比设计法104

第5章 地下结构计算理论105

5.1地下结构的受力特点和力学计算模型105

5.2荷载结构模型中荷载的计算方法107

5.2.1荷载（作用）及其组合107

5.2.2主动围岩压力的计算110

5.2.3围岩被动反力的计算116

5.2.4地下水压力和浮力的计算118

5.2.5地震力的计算119

5.3地下结构内力的计算方法121

5.3.1荷载结构法121

5.3.2地层结构法132

第6章 交通地下工程支护结构类型及参数设计144

6.1地下工程围岩与支护结构的共同作用144

6.1.1围岩特征曲线144

6.1.2支护结构的补给曲线（支护特征曲线）146

6.1.3围岩与支护结构的相互作用148

6.2支护结构的设计原则149

6.2.1对支护结构的基本要求149

6.2.2支护结构类型的选择和设计150

6.3铁路隧道支护类型的选择和设计参数151

6.4公路隧道支护类型的选择和设计参数158

6.4.1支护（衬砌）类型及其选择158

6.4.2分离式独立双洞隧道复合式衬砌设计参数158

6.4.3小净距及连拱隧道支护类型选择及设计参数159

6.5盾构隧道衬砌结构类型选择与设计参数159

6.5.1盾构隧道衬砌结构类型选择159

6.5.2横截面内轮廓和结构尺寸拟定164

6.5.3盾构法施工时特殊地段的衬砌166

第7章 地下工程防水168

7.1地下工程防水的重要性168

7.2地下工程中常遇的地下水168

7.3地下工程防水设计原则和要求170

7.3.1设计原则170

7.3.2设计要求171

7.4地下工程防水等级和设防要求172

7.4.1地下工程的防水等级172

7.4.2地下工程的防水设防要求173

7.5地下工程防排水系统175

7.6地下工程防水层的材料175

7.6.1卷材防水层175

7.6.2涂料防水层176

7.6.3塑料防水板防水层177

7.6.4膨润土（纳米）板（毯）防水层177

7.7地下工程混凝土结构自防水179

7.7.1现浇混凝土结构早期裂缝控制设计指南180

7.7.2现浇混凝土结构早期裂缝控制施工指南190

7.8地下工程混凝土结构细部构造防水195

7.8.1变形缝防水195

7.8.2施工缝防水构造196

7.8.3后浇带防水197

7.9盾构法隧道结构防水198

7.9.1管片防水198

7.9.2管片接缝防水199

7.10北京地铁区间暗挖隧道复合衬砌可穿刺自愈合材料防水新技术与新工艺204

7.10.1地铁暗挖隧道复合衬砌防水技术及工艺现状204

7.10.2可穿刺、自愈合防水材料206

7.10.3地铁暗挖区间隧道复合衬砌可穿刺、自愈合材料防水新技术及新工艺212

7.10.4工程应用结论223

第8章 地下水赋存及运动的基本理论227

8.1岩土中水的存在形式227

8.1.1气态水227

8.1.2结合水227

8.1.3重力水228

8.1.4毛细水228

8.1.5固态水229

8.1.6矿物水230

8.2岩土的水理性质230

8.2.1容水性230

8.2.2持水性230

8.2.3给水性231

8.2.4透水性231

8.2.5毛细性232

8.3地下水的赋存232

8.3.1包气带与饱水带232

8.3.2含水层与隔水层233

8.3.3不同埋藏条件的地下水234

8.3.4水文地质单元与水文地质边界236

8.3.5不同岩土介质中的地下水238

8.3.6实例：北京城近郊区水文地质概况241

8.4地下水的运移243

8.4.1地下水的渗流243

8.4.2渗流的基本定律245

8.5流向井的地下水运动247

8.5.1地下水的稳定井流247

8.5.2地下水的非稳定井流250

8.5.3地下水流向直线边界附近完整井的运动260

8.5.4井群干扰的计算264

8.6地下水的渗透破坏作用265

8.6.1流砂265

8.6.2管涌266

8.6.3突涌266

第9章 地下水对地铁等地下工程施工的影响268

9.1设置止水帷幕的情况268

9.2不设置止水帷幕的情况269

第10章 地下工程施工降水方案与设计计算273

10.1施工降水的特点、作用、原则和方法273

10.1.1施工降水的特点273

10.1.2施工降水的作用275

10.1.3施工降水方案制定的原则276

10.1.4施工降水方法的选择276

10.2制定施工降水方案应掌握的资料276

10.2.1地质、水文地质资料277

10.2.2基坑支护结构设计资料277

10.2.3工程场地周边的环境状况资料277

10.3水文地质勘察的内容及要求278

10.3.1勘察孔布置278

10.3.2抽水试验278

10.3.3水文地质参数计算280

10.4施工降水设计计算282

10.4.1降水参数的确定282

10.4.2基坑涌水量计算284

10.4.3单井出水能力计算288

10.4.4降水井数量及间距的确定289

10.4.5水位降深检验289

第11章 地下工程施工降水技术290

11.1管井降水290

11.1.1管井降水及自渗降水的工作特性及适用条件290

11.1.2管井设计291

11.1.3管井施工294

11.1.4管井降水维护管理300

11.1.5工程实例300

11.2辐射井降水303

11.2.1辐射井降水原理及特点305

11.2.2辐射井设计305

11.2.3辐射井施工307

11.2.4工程实例314

11.3轻型井点降水318

11.3.1轻型井点降水原理及适用条件318

11.3.2轻型井点种类及特点318

11.3.3轻型井点布置320

11.3.4轻型井点施工320

11.3.5轻型井点降水维护管理324

11.4喷射井点降水324

11.4.1喷射井点降水原理及适用条件324

11.4.2喷射井点施工325

11.5真空管井降水327

11.5.1真空管井降水系统的工作原理及适用条件327

11.5.2真空管井降水设计328

11.5.3施工工艺328

11.5.4抽水系统的自动控制329

11.5.5工程实例330

11.6明排降水334

11.6.1明排降水的特点及适用条件334

11.6.2明排降水施工335

11.7降水监测与管理335

11.7.1水位观测335

11.7.2水量观测336

11.7.3出水含砂量监测336

11.7.4建、构筑物及地面沉降监测337

第12章 地下工程施工降水引起的环境问题及对策339

12.1施工降水引发的地面沉降339

12.1.1地面沉降的发生机制339

12.1.2地质环境模式与地面沉降341

12.1.3地层的固结特性与地面沉降342

12.1.4地面沉降预测计算343

12.1.5降水引发地面沉降的一般规律345

12.2地下水回灌345

12.2.1回灌井的布设345

12.2.2回灌水质要求346

12.2.3管井回灌技术347

12.2.4回灌过程中经常出现的问题及处理方法349

12.3施工降水与水资源的再利用351

第13章 地下工程施工方法355

13.1地下工程明挖法施工355

13.1.1放坡开挖基坑的设计与施工355

13.1.2有围护结构的基坑设计与施工360

13.2地下工程逆作法施工383

13.3山岭隧道新奥法施工386

13.3.1山岭隧道工程特点386

13.3.2隧道施工方法及其选择387

13.3.3新奥地利隧道施工法——岩石地层的新奥法施工387

13.4城市地下工程浅埋暗挖法施工395

13.4.1地铁区间隧道的浅埋暗挖法施工395

13.4.2地铁车站的浅埋暗挖法施工400

13.4.3城市地下工程暗挖法施工控制地层沉降的主要措施407

13.5盾构法施工407

13.5.1盾构法施工、盾构概貌及其适用范围408

13.5.2盾构选型409

13.5.3盾构法施工412

第14章 地下工程施工监控量测417

14.1地下工程施工监测意义417

14.2监测方案的编制417

14.3地下工程施工主要监测项目418

14.4监测资料的整理分析与反馈424

参考文献430