《地下工程》课程教学大纲
课程英文名称：Underground Engineering 课程编号：193990410 课程类别：专业课 课程性质：选修课 学 分： 3
学 时：48 (其中：讲课学时：32 课程设计学时：16 上机学时：0 ) 适用专业：土木工程本科专业 开课部门：土木工程与建筑学院
一、课程教学目的和课程性质
地下工程是土木工程专业公共选修专业课，本课程的知识和技术可直接应用于科研和生产实际，以获得关于地下工程总体上的认识。本课程的基本理论和技术是土木工程专业岩土工程与地下工程方向必需了解的专业基础知识。本课程对地下空间工程的特性和利用形态、明挖法修建的地下工程、盾构法修建的地下工程、掘进机法修建的地下工程、矿山法修建的地下工程等方面进行概述性介绍，使学生对地下工程知识有一个总体而全面的了解，将大大提高拓宽学生的专业知识面，增进学生的工程概念，因而也是学生基本素质教学的组成部分。
二、本课程与相关课程的关系
先修课程：《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《岩体力学》、《土力学》、《基础工程》、《结构设计原理》、《岩土锚固及支挡工程》。
后续课程：《地铁与轻轨》
三、课程的主要内容及基本要求
(一)理论学时部分
本课程对学生的基本要求是：(1)掌握主要地下工程的利用形态；(2)掌握深基坑工程的计算原理和设计方法；(3)掌握盾构法修建的地下工程原理和施工方法以及盾构设备基本类型与选型；(4)掌握TBM法修建的地下工程设计原理和施工方法以及TBM基本类型与构造；(5)掌握矿山法修建的地下工程设计原理和施工方法。
第一单元 地下工程概述 (6学时) [知 识 点]
(1)地下空间工程的特性和利用：地下工程的空间种类；地下工程的空间特性；地下空间的优缺点。(2)地下工程的利用形态：为人类生存、确保安全加以
利用的地下工程(生活、地下储藏设施)；伴随城市发展而加以利用的地下工程(地下商业街、地下停车场、地下铁道、市政地下管道、能源供给设施、上下水道设施)；伴随科学技术发展而利用的地下工程(地下生产工厂、水力发电站、原子能发电站、废弃地下处理设施)；大规模国土的有效的地下工程(铁路设施、公路设施、海峡通道工程)；防御和减少灾害的地下设施(灾害及防灾的地下设施、防护建筑、储备设施、防御洪水灾害的地下坝与地下河)。
[重 点]
地下商业街、地下停车场、地下铁道、铁路与公路设施的规划与设计。 [难 点]
铁路与公路设施的规划与设计。 [基本要求]
1、识 记：地下街；标志设施；引导标志；诱导标志；折返线；存车线；渡线；联络线；车辆段出入线；中间站；换乘站；区域站；起(终)点站；联络站；枢纽站；城市中心站；郊区站；机车车辆限界；基本建筑限界；隧道建筑限界；直线隧道的净空；洞身衬砌；洞门。
2、领 会：理解地下商业街、地下停车场、地下铁道、铁路及公路隧道等其它地下工程规划与设计的基本原则。
3、简单应用：运用所学的知识，能够进行商业街、地下停车场、地下铁道、铁路及公路设施等地下工程的简单平纵横断面的设计。
4、综合应用：运用所学的知识，能够进行商业街、地下停车场、地下铁道、铁路及公路隧道等其它地下工程简单规划与设计。
[实践与练习]
1、要求学生认真思考每章课后复习题； 2、要求学生认真练习每章课后的问题与应用。 [考核要求]
1、理解和运用地下空间特性的相关知识； 2、理解和运用地下工程的利用形态相关知识。 第二单元 明挖法修建的地下工程 (8学时) [知 识 点]
(1)明挖法的基本概念：明挖法的施工方法；明挖法的工程应用。(2)明挖法修建的浅埋式地下工程：矩形闭合框架结构和尺寸；作用在隧道框架结构上的荷载；矩形框架的内力计算；框架结构件截面设计。(3)深基坑工程：支护结构上的荷载；无支护开挖的基础工程；排桩式支护结构；深层搅拌桩支护结构；深基坑的土层锚杆支护结构和土钉墙结构；基坑工程的监测。(4)地下连续墙：地下
连续墙的破坏形式和设计计算的主要内容；地下连续墙荷载结构法设计计算；地下连续墙设计计算的数值分析法；地下连续墙的施工。(4)沉管工程：沉管的结构设计；管段的制作及浮运；管段的沉没与水下连接；沉管隧道的地基处理。
[重 点]
支护结构上的荷载；无支护开挖的基础工程；排桩式支护结构；深层搅拌桩支护结构；深基坑的土层锚杆支护结构和土钉墙结构；地下连续墙的破坏形式和设计计算的主要内容；地下连续墙荷载结构法设计计算。
[难 点]
深基坑的土层锚杆支护结构；地下连续墙荷载结构法设计计算。 [基本要求]
1、识 记：顺筑法；逆筑法；分部开挖法；主动土压力；静止土压力；被动土压力；荷载结构法；修正荷载结构法；沉管；抗浮安全系数；船台法；干坞法；分吊法；扛吊法；骑吊法；拉沉法；水下混凝土法；水力压接法。
2、领 会：理解和掌握好明挖法修建的浅埋地下工程、深基坑工程、地下连续墙、沉管等其它地下工程荷载结构设计基本原理和方法。
3、简单应用：运用所学的知识，能够进行简单的基坑如无支护的基坑工程的设计。
4、综合应用：运用所学的知识，能够进行排桩式支护、深层搅拌桩支护、土层锚杆和土钉墙结构的支护设计。
[实践与练习]
1、要求学生认真思考每章课后复习题； 2、要求学生认真练习每章课后的问题与应用。 [考核要求]
1、理解和运用明挖法修建的浅埋式地下工程的相关知识； 2、理解和运用深基坑的相关知识； 3、理解和运用地下连续墙的相关知识。 第三单元 盾构法修建的地下工程 (6学时) [知 识 点]
(1)盾构法发展历史及基本概念：盾构法的发展历程；盾构法的基本概念。(2)盾构设备类型及其选型：盾构设备的组成；盾构设备的分类；特种盾构设备的发展；盾构设备选型分析；盾构设备选型实例。(3)盾构法隧道设计：总体设计；管片衬砌结构设计；设计计算方法；相关结构设计；盾构隧道衬砌结构防水设计。(4)盾构法隧道施工：管片制造、存储与搬运；盾构的始发与到达；盾构法隧道施工组织与管理；辅助工法；盾构法在隧道及地下工程中的应用。
[重 点]
盾构设备选型分析；总体设计；管片衬砌结构设计；设计计算方法。 [难 点]
管片衬砌结构设计；设计计算方法。 [基本要求]
1、识 记：盾构法；切口环；支承环；盾尾；泥水平衡式盾构；土压平衡式盾构；压气法；冻结法。
2、领 会：理解和掌握好盾构设备类型及其选型、盾构法隧道设计以及盾构法隧道施工。
3、简单应用：根据工程概况选择合理的盾构的类型。
4、综合应用：根据工程概况和地质条件，能够进行隧道盾构法简单的设计和施工组织管理。
[实践与练习]
1、要求学生认真思考每章课后复习题； 2、要求学生认真练习每章课后的问题与应用。 [考核要求]
1、理解和运用隧道盾构法选型、设计、施工等的相关知识； 第四单元 掘进机法修建的地下工程 (6学时) [知 识 点]
(1)TBM法及其应用： TBM法；TBM法的应用。(2)TBM的结构类型及构造：全断面隧道TBM的类型；TBM的构造及工作原理。(3)TBM法隧道的支护技术。(4)TBM法隧道的施工技术：TBM法隧道的施工流程；TBM法隧道施工技术要点；TBM法隧道的辅助工法。
[重 点]
全断面隧道TBM的类型；TBM的构造及工作原理；TBM法隧道的支护技术
[难 点]
TBM法隧道的支护技术 [基本要求]
1、识 记：掘进机；TBM法；RSR法；RQD法；松弛荷载法； 2、领 会：理解和掌握好TBM法的结构类型及工作原理、BM法隧道的支护技术以及TBM法隧道的施工技术；
3、简单应用：根据工程概况和地质条件选择合理的TBM类型； 4、综合应用：根据工程概况和地质条件，能够进行隧道TBM法简单的支
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