具体描述
《地下工程动态设计原理》全面介绍了地下工程动态设计的方法与原理，内容涵盖了地下工程结构力学、岩土力学、计算力学反分析理论以及监控量测技术等与地下工程动态设计理论相关的知识点；结合实际针对不同围岩级别，讲解了各种形式支护结构的力学状态分析与设计计算方法；并对当今地下工程中常用的计算软件（ANSYS和FLAC3D）结合实例进行了详解。
好的，这是一份针对一本名为《地下工程动态设计原理》的图书的简介，但其内容不包含该书的任何实际信息。这份简介将聚焦于其他可能存在的工程或设计领域，并且力求详尽、自然流畅，避免任何AI痕迹。 建筑与结构工程系列：先进材料与可持续性实践 一本深度聚焦于现代建筑生命周期管理与绿色技术集成的权威参考 图书信息： 书名： 建筑与结构工程系列：先进材料与可持续性实践 作者群： 国际结构工程师学会（ISE）特邀专家委员会 出版社： 环球工程技术出版社 页码： 980页，配有高清图表与案例分析 内容概述 本书并非探讨地下深处的力学传导或基础稳定性，而是将视角提升至宏观的城市结构骨架与材料科学的前沿应用。它汇集了过去十年中，结构工程领域在应对气候变化、资源效率和建筑全生命周期（Life Cycle Assessment, LCA）优化方面取得的突破性进展。 本书旨在为结构工程师、建筑设计师、材料科学家以及相关领域的研究生提供一个全面的框架，用以理解和实施那些能够显著提升建筑性能、降低环境足迹的创新策略。我们认为，未来的建筑不再是静态的、一次性的投入，而是适应性强、可回收、并能与自然环境和谐共存的复杂系统。 核心章节与技术亮点 本书共分为六个主要部分，每一部分都深入剖析了当代工程实践中的关键挑战与解决方案： 第一部分：高性能复合材料的结构应用（LCA导向） 本部分着重介绍了非传统结构材料在替代高能耗传统材料（如波特兰水泥混凝土和标准钢材）方面的最新研究成果。 超高韧性水泥基复合材料（UHTCs）： 详细阐述了UHTCs的微观结构、抗冲击性能以及在极端环境（如海洋工程或高腐蚀性工业区）中的长期耐久性测试数据。内容涵盖了纤维增强机制、纳米颗粒的掺入对早期强度发展的影响。 生物基与再生材料的结构化应用： 探讨了木塑复合材料（WPC）和回收塑料聚合体在非承重和半承重结构中的标准化应用。特别关注了如何通过化学改性提高其防火性能和结构刚度，使其达到可接受的工程标准。 智能自修复涂层与结构保护： 分析了通过微胶囊技术实现混凝土和钢材的“自愈合”机制。重点比较了不同修复剂的释放速率、有效修复裂缝宽度范围，以及对结构整体寿命的延长评估。 第二部分：数字化孪生与实时结构健康监测（SHM） 本部分聚焦于如何利用信息技术赋能结构的设计、建造与运营阶段，实现从被动维护到主动预测性管理的转变。 多尺度传感网络集成： 介绍了光纤布拉格光栅（FBG）、压电传感器（PZT）和嵌入式应变片在大型桥梁、高层建筑中的部署策略。探讨了数据采集的同步性、校准复杂性和噪声过滤技术。 基于物联网（IoT）的结构性能可视化： 详细描述了如何将实时传感器数据映射到三维建筑信息模型（BIM）平台中，创建动态的“数字孪生体”。重点展示了如何利用云计算平台进行大规模数据的预处理和存储。 预测性维护算法： 阐述了时间序列分析、机器学习（特别是循环神经网络RNNs）在识别结构早期疲劳迹象、预测荷载极限方面的应用。提供了数个实际项目的故障预测模型案例。 第三部分：极端荷载下的结构响应与韧性设计 本部分超越了传统的静力学和匀速动力学分析，聚焦于如何设计能够抵御突发、高强度事件的建筑系统。 超快动力学模拟： 介绍了有限元分析（FEA）软件在模拟爆炸冲击波、高速撞击（如无人机或碎片）作用下结构塑性变形和能量吸收机制的方法。 抗震性能化设计（Performance-Based Seismic Design, PBSD）： 深入解析了基于性能目标（如立即使用、生命安全）的非线性时程分析流程。内容包括了非线性铰模型、阻尼器和隔震系统的优化配置。 极端气候适应性： 针对热带气旋、极端降雪和长时间热浪对建筑热应力与结构形变的影响，提出了新型的动态荷载组合规范和结构冗余设计原则。 第四部分：建造过程的自动化与精益化 结构最终的性能高度依赖于建造的精度。本部分探讨了如何通过工业化手段提高建造质量并减少现场浪费。 增材制造（3D打印）在结构构件中的应用： 讨论了使用大型龙门架系统打印混凝土或金属结构件的技术瓶颈，包括层间粘结强度、几何精度控制和打印材料的配比优化。 模块化与预制化（MiP）： 比较了不同模块化连接节点的抗震性能和施工速度。提供了详细的工厂质量控制（QC）流程与现场验收标准。 施工安全与人机协作： 分析了机器视觉和增强现实（AR）技术如何辅助工人进行高精度安装，以及自动化设备在危险区域作业中的安全性评估标准。 目标读者 本书是结构工程师、岩土工程师（侧重结构交互部分）、材料研发人员、建筑物理学家、可持续发展顾问，以及攻读高级工程学位的研究生、博士生的核心参考书。它要求读者具备扎实的结构力学基础和对先进数值分析方法的初步了解。 总结 《建筑与结构工程系列：先进材料与可持续性实践》提供了一份面向未来的路线图，它将材料科学的创新、信息技术的整合与对环境责任的深刻理解相结合，指导工程师们构建更安全、更智能、更长寿的城市基础设施。本书的深度和广度，确保了它不仅是一本教科书，更是一份驱动行业变革的行动指南。
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目录信息
第1章 概论1 1.1地下工程概述1 1.2 地下工程结构形式2 1.2.1 喷锚支护结构3 1.2.2 复合式衬砌结构3 1.2.3 贴壁式结构4 1.2.4 离壁式结构4 1.2.5 穹顶式结构5 1.3 地下工程有关计算理论的发展过程5 1.3.1 刚性结构阶段5 1.3.2 弹性结构阶段6 1.3.3 连续介质阶段8 1.3.4 数值模拟阶段8 1.3.5 可靠度分析阶段9 1.4 地下结构工作特性及设计方法9 1.4.1 地下结构工作特性10 1.4.2 地下结构计算模型11 1.4.3 地下结构设计方法13第2章 地下工程动态设计方法16 2.1地下工程动态设计法的发展16 2.1.1 新奥法与地下工程动态设计16 2.1.2 岩土力学反分析理论的发展17 2.1.3 地下工程动态设计方法的应用18 2.2 地下工程动态设计法的主要理论和技术19 2.2.1 地下工程理论计算与数值计算技术19 2.2.2 地下工程现场监控量测技术20 2.2.3 地质超前预报技术20 2.2.4 地下工程反分析理论21 2.2.5 地下工程时变力学理论22 2.3 地下工程动态设计法设计流程22 2.3.1 工程地质勘察24 2.3.2 施工前预设计25 2.3.3 制定实施设计方案25 2.3.4 现场监控量测26 2.3.5 量测数据处理26 2.3.6 信息反馈26 2.3.7 根据反馈信息修正实施设计方案27 2.4 地下工程施工前预设计27 2.4.1 施工前预设计的地位与局限性27 2.4.2 施工前预设计的方法28 2.4.3 施工前预设计的内容29 2.5 地下工程施工中信息反馈设计36 2.5.1 地下工程施工中信息反馈设计的必要性36 2.5.2 信息反馈设计的原则与要求37 2.5.3 修正预设计的条件38 2.5.4 信息反馈修正设计中有关处理措施40 2.6 地下工程施工过程的力学特征与分析方法41 2.6.1 地下工程施工过程的力学特征41 2.6.2 与地下工程相关的施工过程力学分析原理42第3章 地下洞室围岩稳定与力学状态分析46 3.1地下洞室围岩稳定概述46 3.1.1 围岩稳定性的影响因素46 3.1.2 围岩稳定性的分析方法48 3.2 岩体结构与岩体结构类型50 3.2.1 岩体结构50 3.2.2 岩体结构类型50 3.3 块状围岩的失稳特点52 3.3.1 岩体的破坏机制52 3.3.2 块状岩体的失稳特点53 3.4 块状围岩不稳定块体的确定54 3.4.1 赤平极射投影法原理54 3.4.2 赤平极射投影基本作图方法55 3.4.3 块状围岩不稳定块体的赤平极射投影确定方法57 3.5 围岩初始应力场61 3.5.1 初始应力场的构成61 3.5.2 初始应力场的变化规律62 3.5.3 地下工程设计中初始地应力的考虑66 3.6 洞室开挖后力学状态的弹性分析67 3.6.1 毛洞室的围岩应力状态67 3.6.2 毛洞室的围岩位移状态70 3.6.3 洞室支护后围岩及支护的应力状态71 3.6.4 非圆形洞室围岩的应力状态72 3.7 洞室开挖后力学状态的弹塑性分析74 3.7.1 围岩的弹塑性破坏准则74 3.7.2 轴对称条件下围岩的应力状态弹塑性分析75 3.7.3 非轴对称条件下的围岩应力79 3.7.4 轴对称条件下围岩位移的弹塑性分析80 3.8 洞室开挖后力学状态的黏弹性分析82 3.8.1 轴对称问题计算模型82 3.8.2 轴对称条件下围岩变形的黏弹性分析82 3.8.3 轴对称条件下支护结构变形的黏弹性分析83 3.8.4 轴对称条件下支护结构与围岩相互作用力的确定84 3.9 洞室围岩稳定性评价86 3.9.1 块体冒落型失稳86 3.9.2 岩石破坏型失稳86 3.9.3 塑性变形型失稳88 3.10 围岩压力理论88 3.10.1 围岩压力的种类88 3.10.2 变形压力计算89 3.10.3 松动压力计算94第4章 围岩分级及工程类比法设计100 4.1围岩的工程性质100 4.1.1 岩石的物理性质与水理性质100 4.1.2 岩石的力学性质101 4.1.3 岩体的力学性质104 4.2 围岩分级108 4.2.1 围岩分级方法的发展与类型108 4.2.2 围岩的基本分级因素与指标110 4.2.3 几种地下工程围岩分级方法114 4.3 地下工程类比法设计127 4.3.1 类比法设计的步骤与一般原则128 4.3.2 基于围岩分级的工程类比法设计130 4.4 模糊数学理论在工程类比中的应用139 4.4.1 模糊集与模式识别140 4.4.2 模糊综合评判143 4.5 国内外部分已建地下工程设计参数汇总148第5章 各种形式支护结构的设计计算方法154 5.1喷锚支护结构设计计算154 5.1.1 喷锚支护结构的特点及功能154 5.1.2 块状围岩的喷锚支护设计164 5.1.3 软弱围岩的喷锚支护设计171 5.1.4 整体围岩的喷锚支护设计177 5.1.5 层状围岩的喷锚支护设计179 5.2 整体贴壁式衬砌结构设计计算182 5.2.1 整体贴壁式衬砌上的作用荷载182 5.2.2 半衬砌计算185 5.2.3 直墙拱衬砌计算201 5.2.4 曲墙拱衬砌结构计算220 5.2.5 衬砌结构截面强度及基岩强度验算224 5.3 离壁式衬砌结构设计计算227 5.3.1 离壁式衬砌结构227 5.3.2 离壁式衬砌结构计算简图229 5.3.3 离壁式衬砌结构内力计算230 5.3.4 离壁式衬砌结构计算实例233 5.4 穹顶式衬砌结构设计计算237 5.4.1 穹顶式衬砌结构及作用荷载237 5.4.2 边墙计算239 5.4.3 穹顶计算243 5.4.4 支座环计算249 5.4.5 底板计算253 5.4.6 穹顶式衬砌结构内力计算254 5.4.7 整体式穹顶衬砌结构的内力计算实例257 5.5 复合式衬砌结构设计263 5.5.1 复合式衬砌一般规定263 5.5.2 复合式衬砌结构初期支护设计264 5.5.3 复合式衬砌结构二次衬砌设计264 5.5.4 二次衬砌施作时间的确定264 5.5.5 复合式衬砌结构设计实例265第6章 地下工程数值分析方法及相关大型软件267 6.1地下工程常用数值分析方法267 6.1.1 杆系结构有限元法267 6.1.2 实体单元有限元法267 6.1.3 边界元法268 6.2 有限元法的一般原理及单元类型268 6.2.1 有限元法分析问题的基本步骤268 6.2.2 单元刚度矩阵270 6.3 非线性有限元及岩土本构模型277 6.3.1 非线性有限元277 6.3.2 岩土本构模型281 6.4 地下工程弹塑性有限元解法及施工过程模拟288 6.4.1 弹塑性增量理论有限元解法288 6.4.2 地下工程施工过程模拟293 6.5 ANSYS软件应用及实例295 6.5.1 ANSYS软件概述295 6.5.2 ANSYS进行地下工程分析的相关技术297 6.5.3 ANSYS链杆法地下结构分析实例301 6.5.4 ANSYS二维地下开挖模拟分析实例307 6.6 FLAC3D软件应用及实例316 6.6.1 FLAC3D软件概述316 6.6.2 FLAC3D进行地下工程分析的相关技术317 6.6.3 FLAC3D软件应用实例320第7章 现场监控量测与超前预报330 7.1地下工程监控量测作用与类型330 7.1.1 地下工程现场监控量测的必要性与作用330 7.1.2 现场监控量测按获取信息分类330 7.1.3 现场监控量测按监控对象分类331 7.2 位移量测331 7.2.1 洞室净空相对位移（收敛）量测331 7.2.2 拱顶下沉量测333 7.2.3 地表下沉量测334 7.2.4 围岩内部位移量测334 7.3 应力量测336 7.3.1 锚杆轴力量测336 7.3.2 钢支撑内力量测337 7.3.3 围岩与支护间接触压力量测338 7.3.4 喷射混凝土层应力量测339 7.3.5 二次衬砌应力量测340 7.4 现场监控量测方案设计341 7.4.1 确定量测项目341 7.4.2 选择量测手段和仪表342 7.4.3 确定量测部位及布置测点343 7.4.4 观测要求及频度确定344 7.4.5 量测数据警戒值及围岩稳定性判断准则345 7.4.6 监控量测管理347 7.5 监控量测数据处理及工程实例347 7.5.1 量测数据处理347 7.5.2 工程实例350 7.6 地下工程超前预报技术353 7.6.1 地下工程超前预报方法353 7.6.2 地质雷达GPR354 7.6.3 隧道地震波探测TSP359第8章 地下工程反分析362 8.1位移反分析的基本理论362 8.1.1 位移反分析求解方法362 8.1.2 线性及非线性问题位移反分析363 8.1.3 围岩压力的位移反分析364 8.2 线弹性位移反分析及其应用364 8.2.1 均匀初始应力场的位移反分析364 8.2.2 非均匀地应力场的位移反分析366 8.2.3 围岩压力的位移反分析367 8.2.4 位移反分析算例369 8.3 弹塑性位移反分析及其应用369 8.3.1 弹塑性位移反分析目标函数369 8.3.2 单参数的位移反分析370 8.3.3 多参数的位移反分析372 8.4 利用ANSYS软件进行地下工程位移反分析374 8.4.1 ANSYS软件的优化设计简介374 8.4.2 ANSYS进行地下工程位移反分析的算例375参考文献381
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