21世纪以来，我国城市现代化建设过程中逐步加大了对地下空间的开发力度，涌现了城市公路隧道、轨道交通隧道、综合管廊隧道及电力电缆隧道等多种类型城市隧道，并向网络化和深层化发展。然而，由于选线、施工技术和经济成本等因素限制，隧道不可避免遇到上覆土层厚度较薄的情况，考虑到地表高层建筑物、车辆等荷载复杂多变，易因施工参数调整不当引发地层失稳破坏，特别是在上软下硬、上硬下软和土石交互等强度差异明显的复合地层中。隧道围岩稳定性的评价及失稳破坏状态的研究可为施工方案优化、地层加固方案制定等提供理论支持。极限分析方法避免复杂的岩土体本构关系，理论基础严格，被广泛应用于围岩稳定性研究。其中，结合有限元方法的极限分析方法可以快速求解岩土体的稳定性并给出清晰的土体塑性流动特征，是研究围岩稳定性的有效手段。
目前，采用极限分析上限法研究浅覆隧道围岩稳定性的报道已有很多，也得到了较多有意义的结果，但对复杂环境下隧道围岩失稳地层破坏机制的描述较为粗糙。本书针对传统极限分析上限法的不足，依次提出了刚体平动运动单元自适应上限有限元法、塑性单元自适应加密上限有限元法、基于二阶锥规划上限有限元法，可在计算过程中自动搜索出最优滑动面，获得较为精确的上限解和精细化的破坏模式。
主要内容如下:
1
论述了可实现节点坐标自适应调整的刚体平动运动单元自适应上限有限法，并针对条形基础地基承载力、非圆单洞及双洞隧道围岩稳定性算例进行分析。
2
提出了两种塑性单元自适应加密算法与基于二阶锥规划的上限有限元数值计算方法，并将算法拓展至轴对称问题的研究。
3
利用上限有限元对隧道稳定性与破坏模式开展系统的计算分析。 考虑了隧道轮廓形状、复合地层、注浆层等多因素对稳定性的影响。
4
探讨刚性滑块上限法，总结了均质地层、 注浆加固隧道的隧道失稳破坏模式与速度场构建方法，提出刚性块体上限法计算流程。
5
引入岩土体非关联流动法则的影响， 应用极限分析上限法及编制的非线性规划极限分析程序，求解考虑岩土体非关联流动特性的隧道失稳破坏问题。
本书理论与实际并重，研究成果为地下工程围岩稳定性研究提供了更为准确的研究手段以及更符合实际的定量评价指标，可供地下工程领域从事设计、施工和科研相关工作的技术人员使用，亦可供高等院校相关专业师生参考。
中国工程院院士何川评价：
该书提出了基于自适应策略的上限有限元分析方法，完善了刚性滑块上限分析法，系统揭示了复杂环境隧道失稳地层破坏机制及地层破坏关键区域。该书内容翔实、论证充分，理论与实践并重，提高了现场施工人员对隧道失稳地层塌陷灾变机制的认识和地层塌陷事故预警能力。该书非常值得隧道及地下工程领域从事设计、施工和科研相关工作的技术人员及院校师生参考和品读，衷心希望该书的出版能够推进我国隧道施工风险分析和控制水平！
本文摘编自《基于上限法的地下工程破坏机理及应用》一书，有删减，图片来源于该书，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-080219-4
张 箭 丰土根 梁 禹 陈子昂 等 著
责任编辑：黄 梅
本书针对浅埋隧道围岩稳定性课题，以极限分析上限法作为主要手段，系统研究复杂环境下隧道失稳极限荷载和破坏机制等问题。全书共6章，介绍了岩土塑性力学极限分析基本理论，提出节点位置自适应调整的刚体平动运动单元上限有限元法和基于网格自适应加密的塑性变形单元上限有限元法实现流程，采用上述方法系统分析了隧道在均质地层、上软下硬地层、注浆加固情况下的稳定性与破坏模式的变化规律，并提出了适用于复杂环境的隧道稳定性刚性滑块上限分析方法。
本书结合工程实际，研究体系科学全面，可供地铁、水利、矿山、国防等系统从事岩土与地下工程的科技人员及相关专业院校师生参考。
（本文编辑：洪弘）
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