地下工程（第2版）

绪论1

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第1篇地下空间资源及开发利用价值

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第1章地下空间资源及开发利用价值7

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11地下空间利用的基本概念7

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111地下空间的含义7

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112地下空间利用的历史沿革7

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113地下空间发展的宏观背景10

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12地下空间资源的潜在与实际价值11

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121地下空间资源11

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122开发地下空间的战略意义13

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123地下空间的城市功能15

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124地下空间的开发价值与综合效益16

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13地下空间的防灾及环境特性18

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131地下空间抗御外部灾害的能力18

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132地下空间的内部防灾要求20

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133地下空间与生态环境21

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134地下空间的内部环境要求23

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14地下空间开发的法律与政策问题24

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141法律问题24

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142政策问题26

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第2篇地下工程设计

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第2章地下工程地质环境及围岩分级(类)29

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21概述29

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22围岩结构分类及其破坏特征30

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221岩体结构分类31

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222地下工程围岩失稳破坏性态31

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23围岩的初始应力场32

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231围岩的初始应力场的组成——自重应力场和构造应力场32

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232围岩的初始应力场的变化规律与影响因素33

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233围岩的初始应力场的确定方法35

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24围岩稳定性的影响因素及围岩分级因素与指标的选择41

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241影响围岩稳定性的主要因素42

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242分级(类)的因素指标及其选择44

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25国内外主要地下工程围岩分级(类)标准46

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251国内主要地下工程围岩分级(类)标准47

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252国外主要围岩分类系统简介62

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第3章交通地下工程规划67

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31地下工程投资分析67

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32交通地下工程规划68

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321山岭隧道的规划68

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322水底隧道的规划72

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323城市地下铁道的规划75

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33交通隧道的限界与构造形式77

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331交通隧道结构的限界与净空要求77

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332铁路隧道曲线地段断面加宽79

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333交通隧道结构的构造形式82

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第4章地下结构的设计方法86

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41地下结构的设计内容与目的86

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42地下结构的具体设计计算方法87

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421容许应力法87

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422破损阶段法88

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423极限状态法——按结构可靠度设计88

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424支护设计的特征曲线法88

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425支护结构的工程类比设计法90

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43地下结构设计的方法论90

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第5章地下结构计算理论92

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5.1地下结构的受力特点和力学计算模型92

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5.2荷载结构模型中荷载的计算方法94

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5.2.1荷载（作用）及其分类、组合94

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5.2.2主动围岩压力的计算97

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5.2.3围岩被动反力的计算103

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5.2.4地下水压力和浮力的计算104

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5.2.5地震力的计算105

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5.3地下结构内力的计算方法107

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5.3.1荷载结构法107

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5.3.2地层结构法116

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第6章交通地下工程支护结构类型及参数设计127

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61地下工程围岩与支护结构的共同作用127

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611围岩特征曲线127

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612支护结构的补给曲线（支护特征曲线）128

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613围岩与支护结构的相互作用130

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62支护结构的设计原则131

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621对支护结构的基本要求131

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622支护结构类型的选择和设计132

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63铁路隧道支护类型的选择和设计参数133

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64公路隧道支护类型的选择和设计参数142

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641支护（衬砌）类型及其选择142

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642分离式独立双洞隧道复合式衬砌设计参数142

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643小净距及连拱隧道支护类型选择及设计参数143

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65盾构隧道衬砌结构类型选择与参数设计144

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651盾构隧道衬砌结构类型选择144

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652横截面内轮廓和结构尺寸拟定148

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653盾构法施工时特殊地段的衬砌149

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第7章地下工程防水151

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71地下工程防水的重要性151

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72地下工程中常遇的地下水151

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73地下工程防水设计原则和要求152

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731设计原则152

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732设计要求154

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74地下工程防水等级和设防要求155

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741地下工程的防水等级155

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742地下工程的防水设防要求155

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75地下工程防排水系统157

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76地下工程防水层的材料158

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761卷材防水层158

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762涂料防水层159

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763塑料防水板防水层159

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764膨润土(纳米)板(毯)防水层160

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77地下工程混凝土结构自防水162

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78地下工程混凝土结构细部构造防水163

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781变形缝防水163

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782施工缝防水构造164

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783后浇带防水165

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79盾构法隧道结构防水166

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791管片防水167

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792管片接缝防水167

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710北京地铁区间暗挖隧道复合式衬砌可穿刺自愈合材料防水新技术与新工艺173

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7101地铁暗挖隧道复合式衬砌防水技术及工艺发展历史173

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7102可穿刺、自愈合防水材料174

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7103地铁区间暗挖隧道复合式衬砌可穿刺、自愈合材料防水新技术及新工艺179

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7104工程应用结论188

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第8章地下工程结构设计示例189

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81算例说明189

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82明挖车站结构计算案例189

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821工程概况189

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822内力计算192

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823计算结果分析203

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83洞桩（柱）法车站结构计算案例204

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831工程概况204

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832内力计算207

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833计算结果分析227

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84盾构法区间隧道计算案例228

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841工程概况228

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842正常使用阶段内力计算231

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843计算结果分析238

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85矿山法区间隧道计算案例238

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851工程概况238

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852内力计算242

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853计算结果分析252

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第3篇地下水控制

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第9章地下水赋存及运动的基本理论255

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91岩土中水的存在形式255

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911气态水255

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912结合水255

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913重力水256

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914毛细水256

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915固态水257

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916矿物水257

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92岩土的水理性质257

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921容水性258

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922持水性258

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923给水性258

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924透水性259

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925毛细性259

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93地下水的赋存260

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931包气带与饱水带260

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932含水层与隔水层260

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933不同埋藏条件的地下水261

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934水文地质单元与水文地质边界263

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935不同岩土介质中的地下水265

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94地下水的运移267

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941地下水的渗流267

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942渗流的基本定律269

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95流向井的地下水运动270

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951地下水的稳定井流270

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952地下水的非稳定井流273

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953地下水流向直线边界附近完整井的运动277

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954井群干扰的计算280

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96地下水的渗透破坏作用281

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961流砂281

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962管涌282

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963突涌282

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第10章施工降水方案与设计计算284

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101施工降水的特点、作用、原则和方法284

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1011施工降水的特点284

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1012施工降水的作用285

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1013施工降水方案的制定原则285

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1014施工降水方法的选择286

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102制定施工降水方案应掌握的资料286

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1021地质、水文地质资料286

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1022基坑支护结构设计资料287

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1023工程场地周边的环境状况资料287

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103水文地质勘察的内容及要求287

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1031勘察孔布置287

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1032抽水试验288

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1033水文地质参数计算289

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104降水设计计算292

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1041降水参数的确定292

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1042基坑涌水量计算293

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1043单井出水能力计算297

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1044降水井数量及间距的确定298

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1045水位降深检验298

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第11章地下工程施工降水技术299

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111管井降水299

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1111管井降水及自渗降水的工作特性及适用条件299

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1112管井设计300

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1113管井施工302

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1114管井降水维护管理307

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1115工程实例308

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112辐射井降水312

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1121辐射井降水的原理及特点312

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1122辐射井设计312

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1123辐射井施工314

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1124工程实例320

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113轻型井点降水324

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1131轻型井点降水原理及适用条件324

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1132轻型井点种类及特点324

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1133轻型井点布置325

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1134轻型井点施工326

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1135轻型井点降水维护管理329

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114喷射井点降水329

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1141喷射井点降水的原理及适用条件329

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1142喷射井点施工330

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115真空管井降水332

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1151真空管井降水系统的工作原理及适用条件332

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1152真空管井降水设计332

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1153施工工艺333

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1154抽水系统的自动控制334

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1155工程实例334

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116明排降水339

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1161明排降水的特点及适用条件339

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1162明排降水施工339

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117降水监测与管理339

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1171水位观测339

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1172水量观测340

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1173出水含砂量监测341

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1174建、构筑物及地面沉降监测341

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第12章地下工程施工降水引起的环境问题及对策343

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121降水引发的地面沉降343

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1211地面沉降的发生机制343

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1212地质环境模式与地面沉降345

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1213地层的固结特性与地面沉降345

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1214地面沉降预测计算346

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1215降水引发地面沉降的一般规律347

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122地下水回灌348

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1221回灌井的布设348

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1222回灌水质要求349

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1223管井回灌技术350

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1224回灌过程中经常出现的问题及处理方法351

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123工程降水与水资源的再利用353

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第13章水泥土搅拌桩帷幕354

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131概述354

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1311水泥土搅拌法的特点354

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1312水泥土搅拌桩的作用354

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132水泥土搅拌桩的加固机理355

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1321水泥的水解和水化反应355

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1322土颗粒与水泥水化物的作用355

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1323碳酸化作用355

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133水泥土的物理力学性质356

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133１物理性质356

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133２力学性质356

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134水泥土搅拌桩施工357

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1341施工顺序和工艺流程357

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1342施工要点358

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1343施工质量控制措施359

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1344改善搅拌桩强度的技术措施360

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135水泥土搅拌桩新发展361

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1351预钻孔成桩方式361

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1352TRD工法362

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第14章冻结帷幕363

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141概述363

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142冻结制冷系统363

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1421氨（氟利昂）-盐水冻结制冷系统363

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1422液氮冻结系统364

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143冻结温度场364

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1431冻结壁的形成364

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1432冻结壁温度场的影响因素365

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144冻胀和融沉效应366

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1441冻胀效应366

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1442融沉效应367

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145冻土强度367

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1451冻土的抗压强度367

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1452冻土的抗拉强度369

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1453冻土的抗剪强度370

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146盾构隧道联络通道冻结法设计370

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1461冻结壁设计370

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1462冻结孔设计373

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1463制冷系统设计373

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147冻结施工376

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1471冻结钻孔施工376

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1472穿透孔施工378

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1473冻结站安装378

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1474清水、盐水泵及管路安装379

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1475保温施工379

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1476冻结器连接安装379

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1477仪器仪表安装380

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1478溶解氯化钙和机组充氟、加油381

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1479积极冻结与维护冻结381

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14710结构充填注浆与融沉补偿注浆383

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14711冻结孔管封堵处理383

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148冻结施工监测384

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1481冻结站制冷系统运转监测384

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1482冻结制冷盐水温度、流量、冻结器回路监测384

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1483冻结温度场监测384

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1484泄压孔压力监测385

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1485冻胀力监测385

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149工程实例385

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1491工程概况385

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1492冻结方案设计388

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1493冻结施工392

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1494冻结效果392

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1495结构充填注浆及结构渗漏注浆395

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第15章高压喷射注浆帷幕396

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151概述396

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1511高压喷射注浆的分类396

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1512高压喷射注浆的作用397

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1513高压喷射注浆的特点397

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152浆液材料397

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1521浆液特性 397

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1522水泥浆材398

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153旋喷固结体的基本性状399

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154高压喷射注浆施工400

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1541设备和机具400

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1542高压喷射技术参数400

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1543施工准备401

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1544施工工艺401

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1545质量检验403

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155高压喷射注浆技术的新发展403

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1551全方位高压喷射注浆技术（MJS工法）403

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1552双高压旋喷注浆技术（RJP工法）404

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1553水平旋喷技术404

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第16章注浆帷幕407

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161概述407

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162注浆材料408

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1621注浆材料的分类及要求408

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1622注浆材料的主要性能409

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1623常用注浆浆液411

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1624注浆材料的选择420

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163注浆机理421

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1631渗透注浆421

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1632压密注浆421

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1633劈裂注浆421

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164常用的注浆施工工艺422

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1641全孔一次性注浆422

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1642分段后退式注浆422

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1643分段前进式注浆423

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1644袖阀管注浆423

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1645注浆顺序424

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165注浆试验425

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166注浆效果检验与评定427

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1661分析类方法427

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1662检查孔类方法428

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1663过程类方法428

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1664物探类方法429

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1665注浆效果评价标准429

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第17章地下连续墙与水下浇筑混凝土封底止水430

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171工程概况430

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172地质和水文条件430

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173水下开挖技术432

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174水下浇筑混凝土封底技术434

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第4篇地下工程施工

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第18章地下工程施工方法437

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181地下工程明挖法施工437

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182地下工程盖挖逆作法施工439

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183山岭隧道新奥法施工441

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1831山岭隧道工程特点441

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1832隧道施工方法及其选择442

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1833新奥地利隧道施工法——岩石地层的新奥法施工443

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184城市地下工程浅埋暗挖法施工449

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1841地铁区间隧道的浅埋暗挖法施工449

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1842地铁车站的暗挖法施工453

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1843城市地下工程暗挖法施工控制地层沉降的主要措施463

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185新意大利法隧道施工463

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186盾构法及TBM法施工466

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1861盾构法施工及其适用范围467

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1862盾构选型468

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1863盾构法施工473

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1864TBM施工简介476

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187沉埋管段隧道施工法477

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18.8地铁车站施工方法比选案例479

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18.8.1车站工程概况479

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18.8.2工程地质及水文地质概况480

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18.8.3车站施工方法的论证与方案比选481

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18.8.4地下水控制方案482

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18.8.5明（盖）挖部分的施工方案482

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18.8.6暗挖部分的施工方案485

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第19章地下工程施工监控量测489

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191地下工程施工监测意义489

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192监测方案的编制489

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193地下工程施工主要监测项目490

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194监测资料的整理分析与反馈496

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参考文献500

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