spContent=隧道力学作为地下工程设计和建造的理论基础，在隧道与地下工程由“经验”到“科学”的发展过程中，起到了非常重要的主导作用。目前我国已成为名副其实的隧道大国，但由于隧道工程所涉及问题的复杂性，隧道工程出现的各种力学现象和过程还有待深入研究，《隧道力学》带你一起向着隧道强国的目标迈进。
隧道力学作为地下工程设计和建造的理论基础，在隧道与地下工程由“经验”到“科学”的发展过程中，起到了非常重要的主导作用。目前我国已成为名副其实的隧道大国，但由于隧道工程所涉及问题的复杂性，隧道工程出现的各种力学现象和过程还有待深入研究，《隧道力学》带你一起向着隧道强国的目标迈进。
—— 课程团队
课程概述
本课程是一门综合性较广的应用学科，是目前国内外一些高校隧道专业硕士研究生必修课程之一。其内容涵盖了隧道运营阶段以及施工过程中的隧道围岩-支护结构体系的各种不同计算方法的概念、原理以及具体的计算模型，具体包括隧道围岩的基本力学性质，隧道开挖后的力学行为，隧道衬砌支护的结构力学计算方法和岩体力学计算方法，隧道辅助施工措施的力学分析，隧道施工掌子面稳定性分析方法，盾构隧道的结构计算，以及爆破、富水、寒区等特殊荷载或环境下隧道结构力学响应分析方法等。
授课目标
本课程从隧道工程实际出发，紧密结合隧道工程施工及运营过程中存在的实际问题，从力学角度阐述其作用机理，建立其力学计算方法，注重对相关计算模型和计算方法的引申探讨。
通过本课程的教学, 使学生学会运用不同的力学计算方法，分析不同围岩条件下、不同隧道结构在各个不同施工阶段和运营阶段的安全性，提高各种复杂条件下分析和解决隧道工程实际问题的能力。
课程大纲
第1章 绪论
课时目标： 本章主要介绍隧道力学的基本概念、研究内容和发展历史，让大家对隧道力学有具体的认知和理解。
第2章 隧道围岩的基本力学性质
课时目标： 正确的理解和掌握隧道周边岩土体的基本力学性质，是合理进行隧道和地下工程设计和施工的前提。本章主要介绍隧道围岩的变形性质、强度性质、流变性质及相关的岩石强度理论。
2.1 岩石的变形特性
2.2 岩石的强度特性
2.3 摩尔-库伦强度理论
2.4 岩石的其他强度理论
2.5 岩石的流变特性
2.6 岩体的力学性质
第3章 隧道开挖后的力学行为
课时目标： 隧道的开挖施工实际上是一个应力状态的调整，并重新达到应力平衡的过程；隧道施工过程中每一步应力状态的改变都会对隧道结构体系的最终应力状态产生影响，从而都会对隧道的施工安全及稳定性产生影响。本章基于弹塑性力学理论，对隧道开挖后不同阶段的应力状态进行了分析。
3.1 隧道开挖前的初始应力状态
3.2 隧道开挖后的弹性应力状态
3.3 隧道开挖后的塑性应力状态
3.4 隧道开挖后的三次应力状态
3.5 隧道新奥法力学解析
第4章 隧道结构计算的结构力学方法
课时目标： 对于隧道与地下工程而言，其计算模型建立的核心是如何对围岩进行模拟，如何在计算模型中恰当正确的反映隧道衬砌结构与围岩的相互作用关系。本章主要介绍隧道结构计算的结构力学方法，包括矩阵位移法和力法。
4.1 隧道支护体系计算模型
4.2 隧道结构体系荷载的计算
4.3 隧道结构计算的矩阵位移法
4.4 拱形半衬砌隧道结构计算
4.5 拱形曲墙隧道结构计算
第5章 隧道结构计算的岩体力学方法
课时目标： 现代隧道施工技术的发展，特别是锚喷支护技术和新奥法在隧道施工中的应用，隧道开挖后能及时施作支护，约束围岩的变形，支护结构与围岩能共同变形，采用岩体力学方法能很好地体现隧道支护与围岩的这种相互作用，共同变形。本章主要介绍了隧道支护结构计算的一些常用岩体力学计算方法。
5.1 特征曲线法
5.2 剪切滑移破坏法
5.3 有限元数值计算方法（1）
5.4 有限元数值计算方法（2）
5.5 颗粒离散元数值计算方法
5.6 块体离散元数值计算方法
第6 章 隧道辅助施工措施的力学分析
课时目标： 在软弱围岩隧道施工中，需要采取各类超前支护措施、各类拱脚补强措施、各类掌子面补强措施来对开挖面前方及周边围岩进行预加固、控制围岩变形、防止围岩坍塌、以保证隧道的施工安全。本章重点介绍了超前管棚、锁脚锚杆等辅助施工措施的力学计算模型。
6.1 隧道常用辅助施工措施
6.2 管棚作用的力学分析（1）
6.3 管棚作用的力学分析（2）
6.4 锁脚钢管的力学分析
6.5 拱脚地基荷载的计算
第7章 隧道施工工作面稳定性分析
课时目标： 隧道掌子面的稳定是确保隧道施工安全的关键，隧道施工事故绝大部分是因为掌子面失稳导致的；实际隧道设计、施工过程中，工程师们历来非常重视掌子面的稳定性分析。本章针对盾构法隧道和钻爆法隧道，较为系统的介绍了隧道掌子面稳定性分析的一些常用方法。
7.1 隧道掌子面失稳机理
7.2 盾构隧道掌子面稳定性分析
7.3 钻爆法隧道掌子面稳定性分析
7.4 极限分析法的基本原理
7.5 圆形盾构隧道掌子面稳定性极限分析法
第8章 盾构隧道管片结构力学计算模型
课时目标： 相比于传统隧道结构，盾构隧道衬砌是一种不连续的拼装式空间离散结构，盾构隧道结构分析的关键即在于如何将盾构隧道这一管状、线形的拼接形式的地下结构在其横向、纵向上合理离散，构建实用的横、纵向结构计算模型。本章较为系统的介绍了盾构管隧道常用的主要横、纵向结构计算模型。
8.1 盾构隧道概述
8.2 盾构隧道结构计算的荷载-结构模型（1）
8.3 盾构隧道结构计算的荷载-结构模型（2）
8.4 盾构隧道结构计算的地层-结构计算模型
8.5 盾构隧道纵向结构计算模型（1）
8.6 盾构隧道纵向结构计算模型（2）
第9章 隧道力学计算的特殊问题
课时目标： 隧道建造过程中会遇到各类复杂、特殊的地质环境，需要针对这些特殊情况下的隧道工程构建相应的计算模型，才能对隧道结构的安全性进行较为准确的分析计算。本章主要介绍了富水、寒区、地震、渗流等特殊荷载或环境下隧道结构力学响应的分析方法。
9.1 富水隧道衬砌水压力的计算
9.2 寒区隧道冻胀力的计算
9.3 隧道衬砌混凝土损伤计算理论与方法
9.4 隧道应力-渗流耦合计算分析
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预备知识
已完成：隧道工程、弹性力学、塑性力学、结构力学、岩体力学、工程地质等相关课程的学习。
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
教材：
施成华，雷明锋，贾朝军. 隧道力学[M]. 长沙：中南大学出版社，2022.3
参考书：
[1] 关宝树. 隧道力学概论[M].成都：西南交通大学出版社，1993.3
[2] 彭立敏，施成华. 隧道工程[M]. 长沙：中南大学出版社，2017.3
[3] 彭立敏，施成华. 地下铁道[M]. 长沙：中南大学出版社，2016.4
[4] 小泉淳主编，官林星译. 盾构隧道管片设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2012.3
[5] 张永兴，许明. 岩石力学（第三版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2015.8
[6] 李文江，朱永全. 隧道力学[M]. 北京：机械工业出版社，2013.11
[7] 孙钧. 隧道结构设计关键技术研究与应用[M]. 北京：人民交通出版社，2014.12
[8] 关宝树. 矿山法隧道关键技术[M]. 北京：人民交通出版社，2016.8
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