地铁工程是一项投资大、建设周期长、技术复杂的大型土木工程。与其他工程相比，地铁工程具有施工过程隐蔽、周边建（构）筑物密集、地质环境不确定、施工技术复杂等特点，势必造成工程在施工期内的风险大、灾害种类复杂。一旦出现事故，会造成重大人员伤亡或财产损失，产生极其严重的负面社会影响。
本专著以地铁工程为对象，对施工过程中隧道和深基坑稳定性、爆破震速对建筑物的影响，以及可能造成的工程事故进行数值仿真和实测校验分析。基于FLAC3D、FDS和MATLAB数值仿真，结合神经网络、差异进化算法、支持向量机等预测技术，实现对地铁施工过程安全性的定量分析及判定。
本专著旨在介绍作者近10年在地铁工程施工过程仿真及安全性分析技术、结合工程应用领域开展研究所取得的成果。主要介绍结合工程应用领域拓宽建立的安全性分析方法，涉及领域主要包括岩土工程、结构力学理论和技术，以及流固耦合作用影响下的富水软岩地层中工程施工过程仿真技术。工程应用方面，则将研究目标设定为根据施工监测所得到的结果，借助机理分析和反演分析，基于信息化施工技术，研究地铁工程建设安全性的动态预报与控制的途径、理论与方法。
自20世纪90年代起，随着经济建设的腾飞，我国在城市交通工程、市政建设、矿山、水利和水电等领域的基础设施建设得到了快速发展。其中，尤其是城市地铁工程的发展，更因其与人们日常生活密切相关而备受瞩目。地铁工程建设的快速发展，使地铁施工过程的安全性问题成为国内外专家学者关注的新课题，因为隧道及地铁车站等地下工程是直接在地层中建造，由此使其工程地质特征对各类建筑结构的优化选型及施工方法的合理选择必然会起制约作用。一般来说，对于隧道和地下结构工程的设计与施工，人们已经积累了丰富的经验； 然而由于岩土地层自身性质所具有的复杂性，而且在市区工程建设中对环境保护的要求较高，再加上岩土工程的建设规模越来越大、技术难度越来越高，以及对一些复杂工程问题的处理缺乏经验等原因，致使地下工程施工安全事故时有发生。例如，深基坑开挖施工中横向支撑和侧向围护结构的失稳破坏，或者因周围地层变形过大从而导致附近房屋及地下管道产生移位或开裂； 盾构隧道或顶管管道施工中，由盾构推进或管道顶进导致地面隆沉而引起的附近建筑物、构筑物的损坏； 高速公路建设中软土路基的过量沉降或车辆行驶易于遭遇的桥头跳车； 岩石隧道在穿越断层破碎带时易于塌方，穿越岩溶地带时易于遭遇突水涌泥，并导致灾难性事故发生等。
为了避免发生工程事故，人们从设计、施工方法优化和现场监测等方面对确保岩土工程施工的安全性进行了研究，并且都取得了丰硕成果。地铁工程的施工力学及其安全性问题研究均已取得巨大进展，所建立的计算方法不仅已可追踪施工开挖步骤等的影响，而且可根据由现场施工监测所得到的位移量随时间增长而变化的曲线，特别是借助反演分析方法，可确定地层材料的性态模型及其特性参数，进而对地铁施工过程形成可实现信息化施工与安全性预报，以及信息化设计与安全性控制的成套技术。
本专著共分7章，所介绍的内容主要是大连交通大学王洪德教授及其研究团队在这一领域中进行的研究工作和所取得的成果。著作内容包括辽宁工程技术大学安全科学与工程学院崔铁军博士、大连交通大学马云东教授的部分研究成果； 同时包括高秀鑫、张立漫、沈秀峰、秦玉宾等完成的学位论文成果。
这些研究成果不仅可大大丰富包含地铁工程在内的岩土力学理论内涵，而且可大大促进地铁工程施工技术的进步。
第1章为绪论，主要叙述地铁工程建设发展所面临的安全性问题，概述地铁工程施工全过程安全性分析、预测和控制的途径； 第2章主要研究不同类型的地铁车站深基坑施工过程仿真及安全性分析方法； 第3章主要采用数值仿真与实测对比分析等手段，结合人工神经网络和差异进化算法等预测技术，研究浅埋暗挖隧道施工过程对地表沉降量以及地表建（构）筑物的振动影响及安全性问题； 第4章通过对盾构施工过程仿真及施工引起地表沉降机理分析，研究盾构施工建模的影响因素，研究盾构施工对既有地下管线的影响程度； 第5章基于均匀和非均匀温度场条件，研究施工隧道火灾对衬砌结构的流固热耦合作用影响，仿真分析地铁车站火灾情景及最佳避灾路线； 第6章主要研究地铁施工过程远程监测预警技术； 第7章主要对地铁工程安全性分析问题作进一步拓展研究。
针对地铁工程施工过程的数值仿真及安全性分析
来源于工程建设发展的实际需要，研究工作的进展多数也都针对工程实践及其在采用这类方法时遇到的理论问题和实际问题。大连交通大学的研究人员遵循理论联系实际原则，在该领域结合工程实践开展研究，取得了较多研究成果，由此不仅对道路与城市轨道工程学科理论的发展起到了较好促进作用，而且在服务工程实践方面也做出了一定贡献。
地铁工程施工过程数值仿真及安全性分析是实践性极强的学科分支，发展该学科理论需要密切结合工程施工的实践，并应注重结合需要解决的工程问题开展研究工作。在地铁施工过程仿真和安全分析技术的研究方面虽已取得一些成果，但有待继续研究的课题却仍有很多，需要对其继续进行创造和完善。
限于水平，书中难免存在不足之处，敬请读者指正。对地铁工程施工过程进行数值仿真和安全性分析是城市轨道交通行业发展的需要，期盼这本专著的出版能够有助于学科理论研究的继续发展。
著者2013年2月
