《岩溶区盾构隧道溶洞形态精细表征与稳定性评判方法》紧密围绕“精细化”这一主旨，重点解释了复杂形态干溶洞及充水溶洞的“精细化重构”问题，实现了不规则溶洞的可视化重构和数值模拟计算；提出了溶洞复杂形态多层次表征参数与傅里叶普适性表征因子，实现了溶洞高度不规则几何形态的“精细化表征”；建立了复杂形态溶洞与盾构隧道之间的临界安全距离预测模型；研制了富水岩溶地层盾构施工围岩稳定性模型试验系统；揭示了盾构开挖扰动与承压岩溶渗透双重作用下围岩多物理场演化规律；实现了赋存不规则形态溶洞下盾构隧道施工稳定性的“精细化评判”。综合上述研究成果，开发了复杂形态溶洞多参数表征及稳定评判软件，为溶洞灾害源的“精细化处治”提供指导。
全书以理论技术分析为基础，结合相关工程案例，深入浅出地介绍了富水岩溶地层盾构隧道复杂岩溶构造的精细探测、定量表征和稳定评判，可为科研人员、高等院校相关专业的师生、工程技术人员提供参考。

第1章 绪论
1.1 国内外研究现状
1.1.1 溶洞精细化探测及形态表征方面
1.1.2 溶洞对隧道围岩稳定性影响方面
1.1.3 溶洞与隧道安全距离研究方面
1.2 技术内容、研究现状与发展趋势
1.2.1 技术内容
1.2.2 研究现状
1.2.3 发展趋势
第2章 泉域地层岩溶发育机制与特征研究
2.1 区域地质水文特征研究
2.1.1 区域地质特征
2.1.2 区域水文特征
2.1.3 典型泉水成因
2.2 岩溶发育机制及模式
2.2.1 岩溶发育机制
2.2.2 岩溶发育模式
2.3 岩溶发育特征研究
2.3.1 溶洞规模大小
2.3.2 溶洞充填类型
2.3.3 溶洞发育高程统计
2.3.4 溶洞与地铁隧道空间位置关系
第常复杂形态溶洞激光测量与重构方法
3.1 复杂形态溶洞激光定量化探测现状
3.1.1 干溶洞三维激光定量探测
3.1.2 充水溶洞三维激光探测
3.2 充水溶洞多波长激光衰减特性试验系统
3.2.1 多波长激光发射模组
3.2.2 溶洞水环境模拟模块
3.2.3 水质浑浊度及激光衰减性测量模块
3.3 试验结果与优化选型方案
3.3.1 激光衰减系数
3.3.2 同一波长、不同溶解介质下激光衰减规律
3.3.3 同一介质、不同激光波长下激光衰减规律
3.3.4 不同功率激光衰减规律
3.3.5 激光最大探测距优化方案
3.4 复杂形态溶洞精细化重构方法
3.4.1 溶洞激光自动扫描系统
3.4.2 复杂形态溶洞点云坐标求解
第4章 杂形态溶洞模型数值计算与定量化表征方法
4.1 基于Geomagic-Comsol耦合的复杂形态溶洞稳定性分析
4.1.1 不规则溶洞几何模型构建思路
4.1.2 复杂形态溶洞Geomagic点云降噪与模型重构
4.1.3 复杂形态溶洞Geomagic-Comsol耦合数值模型接口
4.2 简化模型与复杂形态溶洞力学性能分析
4.2.1 溶洞模型几何形态分类
4.2.2 球状与类球状形态溶洞模型
4.2.3 方体与类方体形态溶洞模型
4.2.4 复杂形态溶洞围岩受力性能
4.3 不规则溶洞几何形态多层次表征方法
4.3.1 多层次参数表征思路
4.3.2 第一层次参数表征参数
4.3.3 第二层次参数表征参数
4.3.4 第三层次参数表征参数
4.4 复杂形态溶洞几何边界二维傅里叶变换
4.4.1 溶洞剖面形心坐标计算方法
4.4.2 溶洞几何边界傅里叶离散变换方法
4.5 基于傅里叶离散变换的溶洞形态普适性表征方法
4.5.1 傅里叶形态表征因子
4.5.2 既定形态溶洞傅里叶表征因子变化规律
4.5.3 傅里叶表征因子与多层次表征参数响应关系
4.5.4 溶洞三维形态表征方法
第5章 复杂形态充水溶洞与盾构隧道临界安全距离确定方法
5.1 隧道与前方溶洞临界安全距离确定方法
5.1.1 极限分析法上限定理
5.1.2 三维破坏模型
5.1.3 临界安全距离确定方法
5.1.4 参数敏感度分析
5.2 隧道环向充水溶洞临界安全距离确定方法
5.2.1 溶洞位于隧道环向上方三维破坏模型（Model I）
5.2.2 环向上方临界安全距离计算（Model I）
5.2.3 环向上方参数敏感度分析（Model I）
5.2.4 溶洞位于隧道环向下方三维破坏模型（Model Ⅱ）
5.2.5 环向下方临界安全距离计算（Model Ⅱ）
5.2.6 环向下方参数敏感度分析（Model Ⅱ）
5.3 溶洞形态表征因子在数值模拟中的考量
5.3.1 溶洞正直方位定义
5.3.2 正直方位溶洞边界形态表征
5.4 复杂形态溶洞临界安全距离数值试验分析
5.4.1 围岩稳定性判据
5.4.2 数值试验设计
5.4.3 数值计算模型
5.5 隧道前方复杂形态溶洞临界安全距离预测模型
5.5.1 规则形态溶洞临界安全距离数值验证
5.5.2 复杂形态溶洞临界安全距离数值结果
5.5.3 复杂形态溶洞临界安全距离预测模型
5.6 隧道环向复杂形态溶洞临界安全距离预测模型
5.6.1 规则形态环向上方溶洞临界安全距离数值验证（Model I）
5.6.2 复杂形态环向上方溶洞临界安全距离数值结果（Model I）
5.6.3 复杂形态环向上方溶洞临界安全距离预测模型（Model I）
5.6.4 规则形态环向下方溶洞临界安全距离数值验证（Model Ⅱ）
5.6.5 复杂形态环向下方溶洞临界安全距离数值结果（Model Ⅱ）
5.6.6 复杂形态溶洞环向下方临界安全距离预测模型（Model Ⅱ）
第6章 复杂形念承压溶洞对盾构隧道围岩稳定性影响模型试验
6.1 试验方案设计
6.1.1 试验目的
6.1.2 试验方案
6.2 模型试验相似理论与相似材料研制
6.2.1 岩石物理力学参数测试
6.2.2 流固耦合相似理论
6.2.3 流固耦合相似材料研制
6.3 富水岩溶地层盾构掘进模型试验系统研发
6.3.1 三维可视化模型箱体
6.3.2 复合式EPB盾构掘进模拟系统
6.3.3 复杂形态溶洞3D打印模拟系统