目前，我國有關(guān)的各個(gè)行業(yè)部門(mén)幾乎都頒布了與其相關(guān)的地下工程設計規程，設計人員所要做的工作似乎僅僅是根據地質(zhì)勘探資料和業(yè)主提出的任務(wù)照本（規程）操作，其工作成果通常也僅體現設計者的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平和對規程的現解和掌握程度。根據多年從事煤礦井巷及采礦技術(shù)和管理工作經(jīng)驗，筆者認為，地下工程的設計過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)決策過(guò)程。在此過(guò)程中，設計者要進(jìn)行目標確定、條件分析、背景資料檢驗和評價(jià)、工程項目的實(shí)施方案制定等項工作。完成這些工作不僅要求設計者必須掌握相關(guān)的技術(shù)知識，而且還須考慮社會(huì )、經(jīng)濟、法律及美學(xué)等因素。因此，不應將地下工程設計視作單純的技術(shù)工作。

　　1 地下工程的設計步驟

　　地下工程設計是一項包涵多種因素的工作。為了使所設計的地下工程結構在穩定性、安全性和經(jīng)濟效益3個(gè)方面均達到理想的效果，設計應按以下步驟進(jìn)行：

　�。�1）設計目標及問(wèn)題的確定。在著(zhù)手設計之前，設計人員應首先確定擬設計工程應達到的目標，或者說(shuō)，設計人員應全面了解業(yè)主建此工程的目的和需求。此外，設計者還須了解擬建工程在建設和運營(yíng)階段可能會(huì )出現的困難。

　�。�2）信息收集。這一階段工作包括對有關(guān)信息的收集、處理和篩選，以找出待處理問(wèn)題的典型特征。要收集的信息是多方面的，既包括礦產(chǎn)資源勘探成果信息和水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘察成果信息，也包括待建工程的環(huán)境現狀、同類(lèi)工程建筑經(jīng)驗等信息。

　�。�3）方案設計。在此階段，設計人員根據工程委托方的需求和已收集到的信息設計出數個(gè)初步方案。在設計初步方案時(shí)，設計者可以提出一定的假設，或嘗試不同的模式（數學(xué)模型或物理模型）。

　�。�4）方案比較和綜合。本階段也可理解為決策階段。在本階段，設計人員根據業(yè)主及其他專(zhuān)家對各初步方案的反饋意見(jiàn)，總結各初步方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提出1個(gè)可供實(shí)施的具體方案。該實(shí)施方案應包括設計思想、計算模型、計算依據、計算方法、成果預測、成本估計、工程進(jìn)度安排、實(shí)驗結果等項內容。

　�。�5）方案評價(jià)和檢驗。設計方案提出后，設計人員必須會(huì )同業(yè)主和其他有關(guān)專(zhuān)家一起對方案進(jìn)行評價(jià)，即將所提出的方案與原始假設、設計說(shuō)明、現場(chǎng)實(shí)際情況、業(yè)主要求和限制條件等進(jìn)行比較。設計方案評價(jià)應當運用工程學(xué)的觀(guān)點(diǎn)。如果在評價(jià)中發(fā)現設計有缺陷或有更好的方案，設計人員則須返回到前面的某個(gè)階段，重新開(kāi)始設計。

　�。�6）提出建議。結論和建議是整個(gè)設計的精髓，其中對問(wèn)題的解決方案要有明確的闡述，指出設計的局限性，并指出應如何實(shí)施所設計的方案。

　　2 地下工程的設計方法

　　地下工程的設計內容包括工程選址、工程規模的確定、工程建筑結構方位與排列布置方式的選擇、掘進(jìn)程序安排、掘進(jìn)方式與支護結構的選擇等。

　　與地面工程建筑結構設計所不同的是，地下工程結構設計不僅要考慮應力、應變等可量化的因素，而且還需考慮巖性、時(shí)效等多種難以量化的因素。因此，地下工程設計所使用的方法往往是多種方法的綜合。常涉及3種方法：理論分析法、觀(guān)測比擬法、經(jīng)驗類(lèi)比法。

　　理論分析法用于分析和確定硐室圍巖及支護結構的應力和應變。該方法包括解析法、數值法（有限差分法、有限單元法、邊界元法、離散元法等）和相似模擬法等。

　　觀(guān)測比擬法主要用于驗證已執行設計的可靠性，為設計的調整或修改提供依據。

　　經(jīng)驗類(lèi)比法是通過(guò)對已建成的地下工程結構的觀(guān)測結果和穩定性條件分析，歸納出對工程有利或不利的條件類(lèi)型，然后根據待建工程的條件類(lèi)屬提出相應的結構措施。目前，經(jīng)驗類(lèi)比法是地下工程設計最常用的方法。例如，根據工程巖體的結構類(lèi)型確定掘進(jìn)和支護方式就屬于經(jīng)驗類(lèi)比法。

　　應當指出的是，任何設計方法都是建立在工程地質(zhì)信息基礎之上的。工程地質(zhì)信息包括巖體的巖性和結構特征、待建工程所處位置的原始應力場(chǎng)、地下水的賦存和逕流條件等。

　　3 結 語(yǔ)

　　一份優(yōu)秀的設計是地下工程結構安全、高效建設和運行的基本保障；而設計人員的扎實(shí)基礎知識，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗以及清晰、正確的設計思想是優(yōu)秀設計的基本保障。我國的地下工程界今后在培養設計人員的過(guò)程中，不僅要重視知識和經(jīng)驗的培養，而且更應重視設計思路的培養。