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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