21世紀以來，我國城市現代化建設過程中逐步加大了對地下空間的開發力度，涌現了城市公路隧道、軌道交通隧道、綜合管廊隧道及電力電纜隧道等多種類型城市隧道，并向網絡化和深層化發展。然而，由于選線、施工技術和經濟成本等因素限制，隧道不可避免遇到上覆土層厚度較薄的情況，考慮到地表高層建筑物、車輛等荷載復雜多變，易因施工參數調整不當引發地層失穩破壞，特別是在上軟下硬、上硬下軟和土石交互等強度差異明顯的復合地層中。隧道圍巖穩定性的評價及失穩破壞狀態的研究可為施工方案優化、地層加固方案制定等提供理論支持。極限分析方法避免復雜的巖土體本構關系，理論基礎嚴格，被廣泛應用于圍巖穩定性研究。其中，結合有限元方法的極限分析方法可以快速求解巖土體的穩定性并給出清晰的土體塑性流動特征，是研究圍巖穩定性的有效手段。

目前，采用極限分析上限法研究淺覆隧道圍巖穩定性的報道已有很多，也得到了較多有意義的結果，但對復雜環境下隧道圍巖失穩地層破壞機制的描述較為粗糙。本書針對傳統極限分析上限法的不足，依次提出了剛體平動運動單元自適應上限有限元法、塑性單元自適應加密上限有限元法、基于二階錐規劃上限有限元法，可在計算過程中自動搜索出最優滑動面，獲得較為精確的上限解和精細化的破壞模式。

主要內容如下:

1

論述了可實現節點坐標自適應調整的剛體平動運動單元自適應上限有限法，并針對條形基礎地基承載力、非圓單洞及雙洞隧道圍巖穩定性算例進行分析。

2

提出了兩種塑性單元自適應加密算法與基于二階錐規劃的上限有限元數值計算方法，并將算法拓展至軸對稱問題的研究。

3

利用上限有限元對隧道穩定性與破壞模式開展系統的計算分析。 考慮了隧道輪廓形狀、復合地層、注漿層等多因素對穩定性的影響。

4

探討剛性滑塊上限法，總結了均質地層、 注漿加固隧道的隧道失穩破壞模式與速度場構建方法，提出剛性塊體上限法計算流程。

5

引入巖土體非關聯流動法則的影響， 應用極限分析上限法及編制的非線性規劃極限分析程序，求解考慮巖土體非關聯流動特性的隧道失穩破壞問題。

本書理論與實際并重，研究成果為地下工程圍巖穩定性研究提供了更為準確的研究手段以及更符合實際的定量評價指標，可供地下工程領域從事設計、施工和科研相關工作的技術人員使用，亦可供高等院校相關專業師生參考。

中國工程院院士何川評價：

該書提出了基于自適應策略的上限有限元分析方法，完善了剛性滑塊上限分析法，系統揭示了復雜環境隧道失穩地層破壞機制及地層破壞關鍵區域。該書內容翔實、論證充分，理論與實踐并重，提高了現場施工人員對隧道失穩地層塌陷災變機制的認識和地層塌陷事故預警能力。該書非常值得隧道及地下工程領域從事設計、施工和科研相關工作的技術人員及院校師生參考和品讀，衷心希望該書的出版能夠推進我國隧道施工風險分析和控制水平！

本文摘編自《基于上限法的地下工程破壞機理及應用》一書，有刪減，圖片來源于該書，標題為編者所加。

《基于上限法的地下工程破壞機理及應用》

ISBN 978-7-03-080219-4
張 箭 豐土根 梁 禹 陳子昂 等 著

責任編輯：黃 梅

本書針對淺埋隧道圍巖穩定性課題，以極限分析上限法作為主要手段，系統研究復雜環境下隧道失穩極限荷載和破壞機制等問題。全書共6章，介紹了巖土塑性力學極限分析基本理論，提出節點位置自適應調整的剛體平動運動單元上限有限元法和基于網格自適應加密的塑性變形單元上限有限元法實現流程，采用上述方法系統分析了隧道在均質地層、上軟下硬地層、注漿加固情況下的穩定性與破壞模式的變化規律，并提出了適用于復雜環境的隧道穩定性剛性滑塊上限分析方法。
本書結合工程實際，研究體系科學全面，可供地鐵、水利、礦山、國防等系統從事巖土與地下工程的科技人員及相關專業院校師生參考。

（本文編輯：洪弘）

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