1、第一篇第一篇 地下工程概述地下工程概述第第3 3章章 地下結構計算理論地下結構計算理論 計算理論發(fā)展概況計算理論發(fā)展概況 地下工程設計方法地下工程設計方法 設計內(nèi)容概述設計內(nèi)容概述1.3.1 1.3.1 地下結構計算理論的發(fā)展地下結構計算理論的發(fā)展 早期的地下工程建設都是沿用適宜于地面工程的理論和方法來指導地下工程的設計與施工。經(jīng)過較長時間的實踐，才逐漸認識到地下結構受力、變形的特點，并形成以考慮從地層對結構變形的約束為特點的地下結構計算理論和方法。 同時，地下結構計算理論的形成，與巖土力學理論的發(fā)展是密不可分的。土力學的發(fā)展促進了松散地層圍巖穩(wěn)定的發(fā)展，巖體力學的發(fā)展促進了圍巖自承能力和支護

2、結構理論的進一步飛躍。隨著新奧法施工技術、監(jiān)測技術、計算機模擬技術的發(fā)展，地下工程支護結構理論正在逐漸成為一門完善的學科。地下結構計算理論發(fā)展經(jīng)歷了5個階段：剛性結構階段彈性結構階段連續(xù)介質階段數(shù)值模擬階段可靠度分析階段1.3.1.1 1.3.1.1 剛性結構階段剛性結構階段 剛性結構階段的地下工程多為厚度較大的磚石拱形結構，剛性結構階段的地下工程多為厚度較大的磚石拱形結構，抗拉強度低，接縫較多，容易斷裂。為了維護結構的穩(wěn)定，通抗拉強度低，接縫較多，容易斷裂。為了維護結構的穩(wěn)定，通常將這種地下結構近似為不變形的剛性結構。計算模式為結構常將這種地下結構近似為不變形的剛性結構。計算模式為結構力學中

3、的力學中的壓力線理論壓力線理論。 假定：地下磚石結構為絕對剛體組成的三鉸拱靜定體系，假定：地下磚石結構為絕對剛體組成的三鉸拱靜定體系，鉸的位置分別在墻底和拱頂，所受荷載為上覆巖體重力，結構鉸的位置分別在墻底和拱頂，所受荷載為上覆巖體重力，結構截面上內(nèi)力完全按靜力平衡條件求出。截面上內(nèi)力完全按靜力平衡條件求出。 以最大橫推力以最大橫推力HmaxHmax和最小橫推力和最小橫推力HminHmin的比值的比值K K的大小控制結的大小控制結構的穩(wěn)定性，要求：構的穩(wěn)定性，要求： 25. 1minmaxHHK 最大橫推力最大橫推力Hmax: Hmax: 假定壓力線通過頂拱斷面的最低點和墻腳斷面假定壓力線通過

4、頂拱斷面的最低點和墻腳斷面的最外點。的最外點。 最小橫推力最小橫推力HminHmin：假定壓力線通過頂拱斷面的最高點和墻腳斷面假定壓力線通過頂拱斷面的最高點和墻腳斷面的最內(nèi)點。的最內(nèi)點。 1919世紀的地下工程都是基于這種理論，沒有考慮圍巖的自承能世紀的地下工程都是基于這種理論，沒有考慮圍巖的自承能力。作用在結構上的荷載有豎向壓力和水平側壓力，力。作用在結構上的荷載有豎向壓力和水平側壓力，側壓力系數(shù)為側壓力系數(shù)為： 海姆理論海姆理論( (靜水壓力理論靜水壓力理論) )： 朗肯理論朗肯理論（松散體理論）：（松散體理論）： 金尼克理論金尼克理論（彈性理論）：（彈性理論）： 這種理論偏于保守，所設計

5、的襯砌厚度將偏大。這種理論偏于保守，所設計的襯砌厚度將偏大。1)245(tan211.3.1.2 1.3.1.2 彈性結構階段彈性結構階段 隨著混凝土材料的出現(xiàn)及在地下工程中的應用，不僅使得結構體系隨著混凝土材料的出現(xiàn)及在地下工程中的應用，不僅使得結構體系的整體性加強，而且結構尺寸顯得輕巧、柔性，出現(xiàn)了按的整體性加強，而且結構尺寸顯得輕巧、柔性，出現(xiàn)了按彈性連續(xù)拱形彈性連續(xù)拱形框架模型框架模型進行內(nèi)力分析的方法。這種方法至今還在地下工程設計中采用。進行內(nèi)力分析的方法。這種方法至今還在地下工程設計中采用。根據(jù)考慮圍巖對結構變形的約束作用不同又可細分為三個階段：根據(jù)考慮圍巖對結構變形的約束作用不同

6、又可細分為三個階段：（1 1）不計圍巖抗力階段）不計圍巖抗力階段（2 2）假定彈性抗力階段）假定彈性抗力階段（3 3）彈性地基梁階段）彈性地基梁階段 這三個階段反映了人們對地下結構受力狀態(tài)認識的逐漸深入過程。這三個階段反映了人們對地下結構受力狀態(tài)認識的逐漸深入過程。 （1 1）不計圍巖抗力階段）不計圍巖抗力階段 進步：進步：認為圍巖壓力不能簡單地等于上覆巖體重力，而是圍認為圍巖壓力不能簡單地等于上覆巖體重力，而是圍巖松動圈內(nèi)那部分巖土體的重力，松動圈范圍的大小與圍巖類巖松動圈內(nèi)那部分巖土體的重力，松動圈范圍的大小與圍巖類型及地下工程跨度有關。型及地下工程跨度有關。 普氏理論普氏理論：松動體為拋

7、物線形：松動體為拋物線形 fab11)245tan(01bHaaaa太沙基理論太沙基理論：松動體為矩形：松動體為矩形 缺陷：缺陷：沒有認識到圍巖的自承能力。不考慮結構變形時將受到?jīng)]有認識到圍巖的自承能力。不考慮結構變形時將受到圍巖的約束而使結構變形受到限制這一客觀事實。圍巖的約束而使結構變形受到限制這一客觀事實。 （2 2）假定彈性抗力階段）假定彈性抗力階段 圍巖抗力：圍巖抗力：地下結構由于圍巖壓力作用產(chǎn)生變形的時候，圍巖地下結構由于圍巖壓力作用產(chǎn)生變形的時候，圍巖必然會阻止結構的進一步變形，這種約束作用稱為圍巖抗力。必然會阻止結構的進一步變形，這種約束作用稱為圍巖抗力。 方法：假定不同的彈性

8、抗力分布模型來考慮圍巖抗力，使地下方法：假定不同的彈性抗力分布模型來考慮圍巖抗力，使地下結構的內(nèi)力分析較好地符合實際受力狀態(tài)。結構的內(nèi)力分析較好地符合實際受力狀態(tài)。 彈性抗力的分布與襯砌的變形相對應。彈性抗力的分布與襯砌的變形相對應。 康姆列爾法康姆列爾法：假定彈性抗力的分布為直線（三角形或梯形）。：假定彈性抗力的分布為直線（三角形或梯形）。 缺點：過高估計了地層彈性抗力的作用，使結構設計偏于不安缺點：過高估計了地層彈性抗力的作用，使結構設計偏于不安全。全。 朱拉夫、布加耶娃法朱拉夫、布加耶娃法：提出了月牙形分布的彈性抗力模式，而：提出了月牙形分布的彈性抗力模式，而且要求彈性抗力與結構的變形曲

9、線一致，彈性抗力的大小與圍巖且要求彈性抗力與結構的變形曲線一致，彈性抗力的大小與圍巖的壓縮變形量呈正比。的壓縮變形量呈正比。 優(yōu)點：根據(jù)結構變形特征來確定抗力分布，降低了主觀隨意性，優(yōu)點：根據(jù)結構變形特征來確定抗力分布，降低了主觀隨意性，抗力分布假定較為合理?？沽Ψ植技俣ㄝ^為合理。 （3 3）彈性地基梁階段）彈性地基梁階段 彈性地基梁：彈性地基梁：指擱置在一定彈性性質的地基上的梁，如條形基礎，鐵指擱置在一定彈性性質的地基上的梁，如條形基礎，鐵軌下的枕木等。由于梁的各點都支承在彈性地基上，因而可使梁的變形軌下的枕木等。由于梁的各點都支承在彈性地基上，因而可使梁的變形減少、剛度提高。減少、剛度提高

10、。與普通梁的區(qū)別：與普通梁的區(qū)別：1）普通梁超靜定次數(shù)有限，而彈性地基梁與基礎連續(xù)接觸，有無數(shù)個）普通梁超靜定次數(shù)有限，而彈性地基梁與基礎連續(xù)接觸，有無數(shù)個支座，因此彈性地基梁有無數(shù)個超靜定次數(shù)。支座，因此彈性地基梁有無數(shù)個超靜定次數(shù)。2）普通梁的支座通?？醋鲃傂灾ё?，即略去地基的變形，只考慮梁的）普通梁的支座通?？醋鲃傂灾ё?，即略去地基的變形，只考慮梁的變形。彈性地基梁則必須同時考慮地基的變形，梁與地基是共同變形的。變形。彈性地基梁則必須同時考慮地基的變形，梁與地基是共同變形的。 彈性地基梁法：彈性地基梁法：將隧道襯砌邊墻視為支撐在兩個豎直的彈性地基上將隧道襯砌邊墻視為支撐在兩個豎直的彈性地

11、基上的拱圈，可以計算在主動荷載作用下拱圈和邊墻的內(nèi)力。的拱圈，可以計算在主動荷載作用下拱圈和邊墻的內(nèi)力。 局部變形理論局部變形理論： 1 1）圓環(huán)地基局部變形理論）圓環(huán)地基局部變形理論計算圓形隧道襯砌計算圓形隧道襯砌 2 2）側墻局部變形理論）側墻局部變形理論計算拱形直墻襯砌結構計算拱形直墻襯砌結構 共同變形理論共同變形理論： 按地層共同變形的原理計算地下結構的方法。不但考慮了圍巖力按地層共同變形的原理計算地下結構的方法。不但考慮了圍巖力學特性，而且還考慮了各部分巖土體壓縮的相互影響，比局部變形理學特性，而且還考慮了各部分巖土體壓縮的相互影響，比局部變形理論更合理。論更合理。 1.3.1.3

12、1.3.1.3 連續(xù)介質階段連續(xù)介質階段 隨著巖體力學這門學科的形成和發(fā)展，將地下結構與圍巖作隨著巖體力學這門學科的形成和發(fā)展，將地下結構與圍巖作為一個共同受力體系，按連續(xù)介質力學方法求解，可以得到結構為一個共同受力體系，按連續(xù)介質力學方法求解，可以得到結構以及圍巖內(nèi)部任何位置的應力與位移，不僅能得到彈性解，還能以及圍巖內(nèi)部任何位置的應力與位移，不僅能得到彈性解，還能得到彈塑性及粘彈塑性解。得到彈塑性及粘彈塑性解。 結構與圍巖之間的相互作用與巖體的初始應力狀態(tài)、巖體的結構與圍巖之間的相互作用與巖體的初始應力狀態(tài)、巖體的特性、支護結構的特性、接觸條件以及支護時間等有關。特性、支護結構的特性、接觸

13、條件以及支護時間等有關。 由連續(xù)介質力學模型求解地下結構的解析解是一個非常困難、由連續(xù)介質力學模型求解地下結構的解析解是一個非常困難、復雜的課題。目前僅對圓形隧洞襯砌有較多的研究成果。復雜的課題。目前僅對圓形隧洞襯砌有較多的研究成果。1.3.1.4 1.3.1.4 數(shù)值模擬階段數(shù)值模擬階段 連續(xù)介質力學方法可以得出簡單、規(guī)則斷面結構的解析解，連續(xù)介質力學方法可以得出簡單、規(guī)則斷面結構的解析解，但對于任意形狀的結構是非常困難的。但對于任意形狀的結構是非常困難的。 計算機技術和數(shù)值模擬計算的發(fā)展，使得計算機技術和數(shù)值模擬計算的發(fā)展，使得地下結構的數(shù)值模地下結構的數(shù)值模擬方法擬方法成為了理論界和工程

14、界非常常見的分析手段。成為了理論界和工程界非常常見的分析手段。 有限元法：有限元法：ANSYSANSYS、ADINAADINA、ABAQUSABAQUS、3D-3D-、2D-2D- 有限差分法：有限差分法：FLACFLAC、FLAC3DFLAC3D 離散元法：離散元法：UDECUDEC、3DEC3DEC 邊界單元法邊界單元法 塊體元法塊體元法 流形元法流形元法1.3.1.5 1.3.1.5 可靠度分析階段可靠度分析階段 因為地下結構所處地質環(huán)境復雜，不確定的因素遠比地因為地下結構所處地質環(huán)境復雜，不確定的因素遠比地面結構多，從而產(chǎn)生了以概率與數(shù)理統(tǒng)計為基礎的地下工程可靠面結構多，從而產(chǎn)生了以概

15、率與數(shù)理統(tǒng)計為基礎的地下工程可靠度分析理論。度分析理論。 屬于一種不確定性分析方法（風險問題）：屬于一種不確定性分析方法（風險問題）： 紐曼法紐曼法 最大熵法最大熵法 響應面法響應面法 蒙特蒙特- -卡洛法卡洛法 攝動法攝動法1.3.1.6 1.3.1.6 現(xiàn)代支護理論與傳統(tǒng)支護理論的區(qū)別現(xiàn)代支護理論與傳統(tǒng)支護理論的區(qū)別新奧工法傳統(tǒng)工法新奧工法新奧工法(NATM)傳統(tǒng)傳統(tǒng)美國鋼支保工法美國鋼支保工法（ASSMASSM） （1 1）對圍巖和圍巖壓力的認識方面）對圍巖和圍巖壓力的認識方面 傳統(tǒng)支護：洞室塌落的松動壓力為圍巖壓力。傳統(tǒng)支護：洞室塌落的松動壓力為圍巖壓力。 現(xiàn)代支護：圍巖具有自承能力，

16、圍巖壓力為支護阻止圍巖變形現(xiàn)代支護：圍巖具有自承能力，圍巖壓力為支護阻止圍巖變形的形變壓力。的形變壓力。 （2 2）圍巖和支護間的相互關系）圍巖和支護間的相互關系 傳統(tǒng)支護：圍巖和支護分開考慮，圍巖是荷載，支護是承載結傳統(tǒng)支護：圍巖和支護分開考慮，圍巖是荷載，支護是承載結構，屬于構，屬于“荷載荷載結構結構”體系。體系。 現(xiàn)代支護：圍巖和支護為一統(tǒng)一體，組成現(xiàn)代支護：圍巖和支護為一統(tǒng)一體，組成“圍巖圍巖支護支護”結構結構體系共同參與工作。體系共同參與工作。 （3 3）支護功能和作用原理）支護功能和作用原理 傳統(tǒng)支護：支護是承受荷載的。傳統(tǒng)支護：支護是承受荷載的。 現(xiàn)代支護：及時穩(wěn)定和加固圍巖?，F(xiàn)

17、代支護：及時穩(wěn)定和加固圍巖。 （4 4）設計計算方法）設計計算方法 傳統(tǒng)支護：確定作用在支護上的荷載。傳統(tǒng)支護：確定作用在支護上的荷載。 現(xiàn)代支護：荷載是開挖前巖體的初始地應力，由圍巖和支護共現(xiàn)代支護：荷載是開挖前巖體的初始地應力，由圍巖和支護共同承擔。同承擔。 （5 5）支護形式和工藝）支護形式和工藝 傳統(tǒng)支護：斷面較大的襯砌結構。傳統(tǒng)支護：斷面較大的襯砌結構。 現(xiàn)代支護：噴錨支護，新奧法施工?，F(xiàn)代支護：噴錨支護，新奧法施工。 （6 6）設計方法）設計方法 工程類比工程類比結構力學法結構力學法數(shù)值法數(shù)值法信息化設計法信息化設計法 1.3.2 1.3.2 地下結構的設計方法地下結構的設計方法

18、地下結構有關理論的發(fā)展演化是人們對地下結構的工作特性了解和認識逐步深化的結果；同時，計算理論的發(fā)展也為人們認識地下結構的工作特性提供了新手段。 地下結構的工作特性地下結構的工作特性 地下結構計算模型地下結構計算模型 地下結構設計方法地下結構設計方法1.3.2.1 1.3.2.1 地下結構的工作特性地下結構的工作特性 （1 1）地下結構在施工階段就進入工作狀態(tài)，在施工階段和使用）地下結構在施工階段就進入工作狀態(tài)，在施工階段和使用階段有不同的工作狀態(tài)。階段有不同的工作狀態(tài)。 （2 2）圍巖地質條件對地下結構設計影響很大。）圍巖地質條件對地下結構設計影響很大。 （3 3）圍巖具有一定的自承能力。）圍

19、巖具有一定的自承能力。 （4 4）地下水的賦存狀態(tài)對地下結構的設計施工產(chǎn)生巨大影響。）地下水的賦存狀態(tài)對地下結構的設計施工產(chǎn)生巨大影響。 （5 5）施工方法和施工時機對圍巖及地下支護結構的穩(wěn)定有制約）施工方法和施工時機對圍巖及地下支護結構的穩(wěn)定有制約作用。（勤支護、早封閉、弱擾動）作用。（勤支護、早封閉、弱擾動） （6 6）多期支護對改善地下結構穩(wěn)定有明顯積極作用。）多期支護對改善地下結構穩(wěn)定有明顯積極作用。1.3.2.2 1.3.2.2 地下結構計算模型地下結構計算模型 （1 1）地下結構力學模型必須滿足的條件）地下結構力學模型必須滿足的條件 1 1）與實際工作狀態(tài)一致，能反映圍巖的實際狀態(tài)

20、以及圍巖與支）與實際工作狀態(tài)一致，能反映圍巖的實際狀態(tài)以及圍巖與支護結構的接觸狀態(tài)。護結構的接觸狀態(tài)。 2 2）荷載假定應與施工和使用階段荷載發(fā)生的情況一致。）荷載假定應與施工和使用階段荷載發(fā)生的情況一致。 3 3）計算出的應力狀態(tài)要與經(jīng)過長時間使用的結構所發(fā)生的應力）計算出的應力狀態(tài)要與經(jīng)過長時間使用的結構所發(fā)生的應力變化和破壞現(xiàn)象一致。變化和破壞現(xiàn)象一致。 4 4）計算模型中的參數(shù)與實際一致。）計算模型中的參數(shù)與實際一致。 5 5）計算模型適用范圍應盡可能廣泛，具有普遍性和能被反復檢）計算模型適用范圍應盡可能廣泛，具有普遍性和能被反復檢驗。驗。 （2 2）地下結構計算模型）地下結構計算模型

21、 1 1）結構力學的計算模型）結構力學的計算模型 以支護結構為承載主體，圍巖為荷載的來源，同時考慮圍巖以支護結構為承載主體，圍巖為荷載的來源，同時考慮圍巖對支護結構的變形約束作用。對支護結構的變形約束作用。 也稱為荷載也稱為荷載結構模型。結構模型。 2 2）連續(xù)介質力學的計算模型）連續(xù)介質力學的計算模型 視圍巖為承載主體，支護結構約束圍巖向隧道內(nèi)變形，稱為視圍巖為承載主體，支護結構約束圍巖向隧道內(nèi)變形，稱為連續(xù)介質力學模型，也稱為巖體力學模型。連續(xù)介質力學模型，也稱為巖體力學模型。 也稱為圍巖也稱為圍巖結構模型。結構模型。 3 3）收斂）收斂約束模型約束模型 圍巖變形圍巖變形支護阻力圖支護阻力

22、圖 結構力學的計算模型結構力學的計算模型 荷載荷載結構模型都是以承受巖體松動、崩塌而產(chǎn)生的豎向結構模型都是以承受巖體松動、崩塌而產(chǎn)生的豎向和側向主動壓力為主要特征，但圍巖與支護的相互作用處理上有和側向主動壓力為主要特征，但圍巖與支護的相互作用處理上有不同做法：不同做法： a. a. 主動荷載模型主動荷載模型 不考慮圍巖對支護變形的約束作用，認為支護結構在主動不考慮圍巖對支護變形的約束作用，認為支護結構在主動荷載作用下可以自由變形，跟地面結構一樣。適用于軟弱地層、荷載作用下可以自由變形，跟地面結構一樣。適用于軟弱地層、圍巖與襯砌圍巖與襯砌“剛度比剛度比”較小的情況或襯砌與圍巖間有空隙、灌漿較小的

23、情況或襯砌與圍巖間有空隙、灌漿不密實等情況。不密實等情況。 b. b. 主動荷載加圍巖彈性約束模型主動荷載加圍巖彈性約束模型 圍巖對支護結構不僅施加主動荷載，還對支護結構施加被圍巖對支護結構不僅施加主動荷載，還對支護結構施加被動的彈性反力（圍巖限制支護變形而產(chǎn)生的反力，屬于被動性動的彈性反力（圍巖限制支護變形而產(chǎn)生的反力，屬于被動性質。）質。） c. c. 實地量測荷載模型實地量測荷載模型 以實地量測荷載代替主動荷載。實地量測荷載是圍巖與支護以實地量測荷載代替主動荷載。實地量測荷載是圍巖與支護結構相互作用的綜合反映，既包含圍巖的主動荷載，也包含彈性結構相互作用的綜合反映，既包含圍巖的主動荷載，

24、也包含彈性反力。反力。 當圍巖與支護接觸緊密時，有徑向荷載和切向荷載；當圍巖與支護接觸緊密時，有徑向荷載和切向荷載； 當圍巖與支護接觸不緊密時，只有徑向荷載。當圍巖與支護接觸不緊密時，只有徑向荷載。 切向荷載的存在，可以減小荷載分布的不均勻程度，大大切向荷載的存在，可以減小荷載分布的不均勻程度，大大減小結構中的彎矩。減小結構中的彎矩。 結構力學的計算模型結構力學的計算方法：用普通結構力學的方法求出超靜定結構力學的計算方法：用普通結構力學的方法求出超靜定體系的內(nèi)力和位移，即力法和位移法。體系的內(nèi)力和位移，即力法和位移法。 連續(xù)介質力學的計算模型連續(xù)介質力學的計算模型 圍巖圍巖結構模型，也稱為巖體

25、力學模型。將支護結構與圍結構模型，也稱為巖體力學模型。將支護結構與圍巖視為一個整體，按連續(xù)介質力學原理及變形協(xié)調(diào)條件分別計算巖視為一個整體，按連續(xù)介質力學原理及變形協(xié)調(diào)條件分別計算襯砌與圍巖的內(nèi)力，并據(jù)以驗算地層的穩(wěn)定性和進行結構界面設襯砌與圍巖的內(nèi)力，并據(jù)以驗算地層的穩(wěn)定性和進行結構界面設計。計。 這種計算模型是目前隧道體系設計中力求的或正在發(fā)展的這種計算模型是目前隧道體系設計中力求的或正在發(fā)展的模型，符合現(xiàn)代施工技術；特別適用于新奧法施工的支護結構模型，符合現(xiàn)代施工技術；特別適用于新奧法施工的支護結構噴錨支護和復合式襯砌。噴錨支護和復合式襯砌。 解析法：解析法：斷面規(guī)則的隧洞斷面規(guī)則的隧洞

26、 數(shù)值法數(shù)值法: : 任意斷面、非線性、非連續(xù)等任意斷面、非線性、非連續(xù)等 收斂收斂約束法約束法 收斂收斂約束模型，也稱為特征曲線模型，指利用圍巖的約束模型，也稱為特征曲線模型，指利用圍巖的收斂特征曲線與襯砌結構的支護特征曲線關系求出支護結構的收斂特征曲線與襯砌結構的支護特征曲線關系求出支護結構的類型和尺寸的模型。類型和尺寸的模型。 曲線曲線1 1為圍巖的收斂特征曲線為圍巖的收斂特征曲線圍巖的支護需求曲線，圍巖的支護需求曲線，按連續(xù)介質力學方法得到。橫坐標為洞壁位移按連續(xù)介質力學方法得到。橫坐標為洞壁位移u u，縱坐標為襯砌，縱坐標為襯砌對洞周圍巖的支護阻力對洞周圍巖的支護阻力P Pi i。

27、曲線曲線2 2為襯砌結構的支護特征曲線為襯砌結構的支護特征曲線襯砌結構的支護補襯砌結構的支護補給曲線，按結構力學方法得到。橫坐標為襯砌變形給曲線，按結構力學方法得到。橫坐標為襯砌變形u u，縱坐標為，縱坐標為襯砌結構受力襯砌結構受力P Pi i。 兩條曲線的交點縱坐標兩條曲線的交點縱坐標P Piminimin即為支護結構上的最終圍巖即為支護結構上的最終圍巖變形壓力，交點橫坐標即為支護結構的最終變形量變形壓力，交點橫坐標即為支護結構的最終變形量u umaxmax。 在求解上述兩個特征曲線時，一些復雜斷面的地下結構很在求解上述兩個特征曲線時，一些復雜斷面的地下結構很難得到解析解，必須采用數(shù)值方法，

28、或者采用等效圓法作近似估難得到解析解，必須采用數(shù)值方法，或者采用等效圓法作近似估算，等效圓半徑為：算，等效圓半徑為： AA洞室斷面面積。洞室斷面面積。 Ar 收斂約束模型計算簡圖1.3.2.3 1.3.2.3 地下結構的設計方法地下結構的設計方法 由于地下工程所處圍巖環(huán)境和工作狀態(tài)的特殊性，任何理論由于地下工程所處圍巖環(huán)境和工作狀態(tài)的特殊性，任何理論都不能取得十分滿意的計算結果。地面結構偏重于理論設計方法，都不能取得十分滿意的計算結果。地面結構偏重于理論設計方法，而地下結構的設計方法仍然是半經(jīng)驗半理論的局面，有時更依賴于而地下結構的設計方法仍然是半經(jīng)驗半理論的局面，有時更依賴于工程經(jīng)驗。工程經(jīng)

29、驗。 （1 1）經(jīng)驗設計法（工程類比法）經(jīng)驗設計法（工程類比法） 直接類比法、間接類比法直接類比法、間接類比法 （2 2）理論設計法）理論設計法 對經(jīng)驗法進行理論驗證。根據(jù)地質條件確定圍巖壓力，求出對經(jīng)驗法進行理論驗證。根據(jù)地質條件確定圍巖壓力，求出地下結構內(nèi)力、核算截面參數(shù)、繪制施工圖。地下結構內(nèi)力、核算截面參數(shù)、繪制施工圖。 （3 3）數(shù)值計算方法）數(shù)值計算方法（3 3）信息化設計方法（動態(tài)設計法）信息化設計方法（動態(tài)設計法） 地下工程的設計無法在開工前就做到一步到位，要廣泛采用地下工程的設計無法在開工前就做到一步到位，要廣泛采用經(jīng)驗借鑒、理論分析、現(xiàn)場量測技術、信息反饋、超前預報、動態(tài)經(jīng)驗借鑒、理論分析、現(xiàn)場量測技術、信息反饋、超前預報、動態(tài)調(diào)整相結合的動態(tài)設計法。調(diào)整相結合的動態(tài)設計法。信息化設計方法流程圖1.3.3 1.3.3 地下結構設計的內(nèi)容地下結構設計的內(nèi)容 地下工程設計階段：地下工程設計階段： 工藝設計工藝設計規(guī)劃設計規(guī)劃設計建筑設計建筑設計防護設計防護設計結構結構設計設計設備設計設備設計 防護設計防護設計 開挖進行的一次支護，一般采用噴錨支護，設計方法為經(jīng)驗開挖進行的一次支護，一般采用噴錨支護，設計方法為經(jīng)驗法