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第1章 绪论 1

1.1 地铁工程问题安全性综述 1

1.1.1 地铁工程问题安全性内涵 1

1.1.2 地铁工程问题安全等级划分 2

1.1.3 地铁工程问题安全性预测预报 3

1.1.4 地铁工程问题安全性控制 5

1.2 地铁工程问题安全性研究进展 5

1.2.1 地下工程安全性分析研究进展 5

1.2.2 地下工程结构研究方法进展 6

1.2.3 隧道及地下工程火灾研究方法进展 8

1.3 反演理论及其工程应用研究进展 9

1.3.1 反演理论研究概况 9

1.3.2 地铁工程力学反分析数学描述 10

1.3.3 反分析数值反演方法及其应用 11

1.4 本书主要研究内容 12

参考文献 14

第2章 深基坑工程安全性分析及其应用 18

2.1 深基坑安全性分析概述 18

2.2 深基坑变形机理 19

2.2.1 深基坑底部土体回弹和隆起 19

2.2.2 围护结构变形 20

2.2.3 深基坑周围地层位移 21

2.3 深基坑工程安全性判定及控制 22

2.3.1 动态预报过程 22

2.3.2 深基坑工程安全性判别 26

2.3.3 深基坑工程监测方案优化与安全性控制 29

2.4 深基坑施工过程仿真及地表沉降量验证分析 35

2.4.1 深基坑工程概况 35

2.4.2 围护结构特点及监测方案 37

2.4.3 本构模型和单元参数 39

2.4.4 深基坑模型构建 48

2.4.5 围护结构仿真分析 49

2.4.6 深基坑开挖及地表沉降仿真 50

2.4.7 实测与仿真数据对比分析 55

2.5 带阳角深基坑变形特征仿真与实测对比分析 60

2.5.1 阳角基坑工程研究进展 60

2.5.2 工程背景及环境概况 61

2.5.3 有限元分析原理及其实现 62

2.5.4 带阳角土岩组合基坑变形特性分析 69

2.5.5 现场测试分析 73

参考文献 75

第3章 隧道工程安全性仿真与实测对比分析 77

3.1 常用隧道施工方法分析 77

3.1.1 典型的隧道施工方法 77

3.1.2 隧道施工方法的选择 80

3.2 隧道施工过程仿真和安全性预报 81

3.2.1 隧道开挖施工过程仿真的计算方法 81

3.2.2 位移量和安全性的预报 83

3.3 隧道施工引起地表沉降的神经网络预测 84

3.3.1 地铁施工引起地表沉降概述 84

3.3.2 ANN预测技术及其应用 84

3.3.3 地表沉降规律分析 91

3.3.4 BP神经网络模型构建及程序编制 92

3.3.5 仿真与实测对比分析 95

3.3.6 结果分析 100

3.4 双线隧道CRD开挖过程仿真及地表沉降分析 100

3.4.1 双线隧道的CRD开挖概述 100

3.4.2 工程概况及监测方案 104

3.4.3 隧道本构模型及结构单元选取 107

3.4.4 隧道施工数值模型构建 110

3.4.5 CRD法开挖过程数值仿真 112

3.4.6 CRD法施工对地表建筑物的影响 116

3.5 基于差异进化的爆破振速参数反演分析 118

3.5.1 爆破振速研究概述 119

3.5.2 差异进化算法 120

3.5.3 基于DE的爆破振速参数识别 121

3.5.4 工程应用 122

3.5.5 结果分析 126

3.6 隧道爆破施工对地表建筑物的微振动效应分析 130

3.6.1 爆破地震波的产生机理 130

3.6.2 爆破地震波的类型 131

3.6.3 爆破振动效应的控制参数分析 132

3.6.4 工程实例概况 133

3.6.5 爆破地震波控制验算 134

3.6.6 结果分析 137

3.7 地铁隧道爆破对建筑物微振动影响仿真分析 137

3.7.1 有限元模型的建立及特性分析 138

3.7.2 爆破地震波选取 139

3.7.3 建筑结构在爆破地震波作用下的动力响应分析 139

3.7.4 爆破地震波幅值对结构的微振动响应影响 145

3.7.5 爆破地震波频率对结构的微振动响应影响 149

3.7.6 爆破地震波持续时间对结构的微振动响应影响 154

参考文献 158

第4章 盾构施工过程仿真与安全性分析 161

4.1 盾构施工引起的地表沉降机理分析 161

4.1.1 盾构施工过程概述 161

4.1.2 盾构隧道的地表沉降机理及其影响因素 162

4.1.3 地表沉降的安全性判断与控制标准分析 167

4.2 盾构隧道施工建模影响因素仿真分析 170

4.2.1 盾构施工建模影响因素 170

4.2.2 模型构建及监测点选择 171

4.2.3 建模因素对比分析 173

4.2.4 建模因素分析结果 177

4.3 土压平衡双线盾构隧道施工引起地表沉降分析 178

4.3.1 双线地铁隧道引起地表沉降概述 178

4.3.2 工程概况 179

4.3.3 FLAC3D仿真 182

4.3.4 仿真与实测数据对比 183

4.3.5 仿真结果分析 186

4.4 厚硬岩层盾构隧道施工对地下管线影响分析 186

4.4.1 盾构施工对地下管线影响概述 187

4.4.2 工程概况 187

4.4.3 模型选取 188

4.4.4 数值仿真分析 189

4.4.5 计算结果分析 190

4.4.6 验证分析 193

4.5 盾构接收井施工仿真及地表沉降分析 195

4.5.1 工程概况 195

4.5.2 模型选择 198

4.5.3 数值仿真分析 198

4.5.4 仿真与实测结果对比分析 200

参考文献 203

第5章 地铁施工过程火灾仿真与安全性分析 206

5.1 地铁施工过程火灾研究概述 206

5.1.1 地铁施工过程火灾的特点 206

5.1.2 地铁施工过程火灾研究方法综述 207

5.1.3 国内外地铁施工过程火灾研究现状 207

5.2 均匀温度场条件下盾构隧道管片热辐射性能分析 209

5.2.1 计算流程 209

5.2.2 FLAC3D模型参数确定 209

5.2.3 火灾时期管片的热力分析 211

5.2.4 模型受力分析 212

5.3 非均匀温度场盾构隧道衬砌热传导性能分析 216

5.3.1 隧道火灾时期热能传递概述 216

5.3.2 本构模型构建 216

5.3.3 火灾时期管片的热力分析 218

5.3.4 结果分析 221

5.4 基于FDS的地铁车站施工过程火灾仿真分析 222

5.4.1 地铁车站施工过程火灾概述 222

5.4.2 FDS仿真应用概述 222

5.4.3 FDS计算步骤 222

5.4.4 模型构建 224

5.4.5 仿真结果及分析 226

参考文献 231

第6章 地铁施工过程风险监控预警技术 233

6.1 地铁施工风险监控预警技术概述 233

6.1.1 地铁工程风险的内涵 233

6.1.2 地铁工程风险分析与管理现状 235

6.1.3 工程风险管理 237

6.1.4 地铁施工过程风险预警动力机制 239

6.2 深基坑围护结构变形远程监测预警装备技术 242

6.2.1 深基坑围护结构监测预警技术概述 242

6.2.2 深基坑结构变形监测物联网框架 242

6.2.3 监控系统的物理结构 243

6.2.4 系统软件体系 244

6.2.5 预警功能介绍及实例分析 246

6.2.6 结果分析 248

6.3 长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统构建 249

6.3.1 长大隧道健康状况监测诊断装备系统研究概述 249

6.3.2 长大隧道健康状况监测诊断装备系统组成 249

6.3.3 长大隧道传感器布设 252

6.3.4 影响长大隧道健康状况因素 253

6.3.5 健康诊断指标判定标准确定 256

6.3.6 工程实例分析 259

参考文献 261

第7章 地铁工程安全性分析方法的拓展 264

7.1 Duncan-Chang E-B模型软化技术研究 264

7.1.1 Duncan-Chang E-B模型存在的缺陷 265

7.1.2 Duncan-Chang E-B模型及其改进 265

7.1.3 Duncan-Chang E-B改进模型的二次开发 266

7.1.4 模型计算与比较 266

7.1.5 结果分析 269

7.2 基于差异进化支持向量机的坑外土体沉降预测 269

7.2.1 概述 269

7.2.2 坑外岩土体沉降预测的DE-SVM方法 270

7.2.3 实例分析 274

7.2.4 结果分析 277

参考文献 277