隧道預(yù)支護(hù)原理與施工技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《隧道預(yù)支護(hù)原理與施工技術(shù)》從巖體工程性質(zhì)和隧道圍巖的變形與破壞規(guī)律的研究出發(fā)，圍繞隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程必須遵循的力學(xué)規(guī)律，針對(duì)隧道災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理、隧道設(shè)計(jì)理論統(tǒng)一性和適用性、隧道受力獨(dú)立性、隧道支護(hù)平衡穩(wěn)定性、隧道施工方法合理性判別原則、特殊問(wèn)題的治理措施等問(wèn)題逐一展開(kāi)研究，全書(shū)系統(tǒng)地闡述了隧道預(yù)支護(hù)原理及其在各類(lèi)圍巖中的應(yīng)用，提出了隧道施工方案的合理性判別原則，強(qiáng)調(diào)隧道施工技術(shù)的核心是基本維持圍巖原始狀態(tài)，以達(dá)到充分發(fā)揮圍巖自承能力的目的?！　≡摃?shū)理論聯(lián)系實(shí)踐，實(shí)用性強(qiáng)，可供從事隧道工程及相鄰學(xué)科的工程技術(shù)人員參考使用，也可作為高等院校隧道工程專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 巖體工程性質(zhì)1.1 巖石的力學(xué)特性1.1.1 巖石的變形性質(zhì)1.1.2 巖石的強(qiáng)度性質(zhì)1.2 巖體結(jié)構(gòu)1.2.1 結(jié)構(gòu)面的成因類(lèi)型1.2.2 結(jié)構(gòu)面特征及其對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響1.2.3 軟弱夾層1.2.4 結(jié)構(gòu)體特征1.3 巖體力學(xué)特性1.3.1 巖體的變形特征1.3.2 巖體的強(qiáng)度特性1.4 巖體工程分類(lèi)1.4.1 巖體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型劃分1.4.2 巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）分級(jí)1.4.3 《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）分級(jí)1.5 地應(yīng)力分布的基本規(guī)律1.6 天然應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算1.6.1 自重應(yīng)力場(chǎng)1.6.2 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)1.7 小結(jié)第2章 隧道圍巖的變形與破壞2.1 隧道圍巖穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境2.1.1 內(nèi)在因素2.1.2 外部因素2.2 隧道圍巖失穩(wěn)實(shí)例分析2.2.1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)因素2.2.2 設(shè)計(jì)因素2.2.3 施工因素2.3 隧道圍巖變形破壞的基本類(lèi)型2.3.1 隧道圍巖變形破壞的形態(tài)2.3.2 隧道圍巖破壞的力學(xué)機(jī)理2.4 洞室圍巖穩(wěn)定的經(jīng)典歷史工程實(shí)例2.5 小結(jié)第3章 隧道預(yù)支護(hù)原理3.1 隧道工程技術(shù)要點(diǎn)3.2 隧道圍巖的平衡穩(wěn)定問(wèn)題3.2.1 平衡概念3.2.2 巖體累進(jìn)性破壞3.2.3 不穩(wěn)定平衡工程事故分析3.3 隧道預(yù)支護(hù)原理3.3.1 完整圍巖3.3.2 有一定自承能力的圍巖3.3.3 破碎圍巖或自承能力很差的圍巖3.4 小結(jié)第4章 自穩(wěn)性好的圍巖預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用4.1 完整硬質(zhì)圍巖4.2 穩(wěn)定性一般的Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)硬質(zhì)巖及穩(wěn)定性較好的Ⅳ級(jí)圍巖4.3 巖石錨桿支護(hù)作用4.3.1 塊狀結(jié)構(gòu)巖體4.3.2 層狀結(jié)構(gòu)巖體4.4 錨桿和噴射混凝土協(xié)調(diào)作用4.5 錨噴支護(hù)類(lèi)比設(shè)計(jì)4.6 小結(jié)第5章 淺埋自穩(wěn)差的圍巖預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用5.1 概述5.2 淺埋暗挖法預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1 計(jì)算機(jī)模擬開(kāi)挖分析5.2.2 經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法分析5.3 淺埋暗挖法施工5.3.1 施工方案5.3.2 施工方法5.4 淺埋破碎巖體中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算5.4.1 根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）求解5.4.2 按Terzaqhi理論確定圍巖作用于襯砌頂部的壓力5.4.3 鋼拱架受力分析5.5 小結(jié)第6章 深埋自穩(wěn)差圍巖的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用6.1 概述6.2 支護(hù)能量最小原理6.3 導(dǎo)洞適度超前預(yù)支護(hù)全斷面施工方法6.3.1 下導(dǎo)洞適度超前全斷面施工方法的依據(jù)6.3.2 破碎圍巖預(yù)支護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題6.4 深埋破碎巖體中支護(hù)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算6.4.1 按普氏理論計(jì)算6.4.2 根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論計(jì)算6.4.3 圍巖壓力的確定6.4.4 鋼拱架的受力分析和支護(hù)形式確定6.5 破碎巖體隧道支護(hù)的有限元分析6.5.1 隧道開(kāi)挖后塑性區(qū)的擴(kuò)展分析6.5.2 松弛區(qū)巖體破壞過(guò)程的有限元分析6.6 小結(jié)第7章 深埋大變形圍巖的預(yù)支護(hù)原理應(yīng)用7.1 概述7.2 大變形隧道變形特征7.2.1 工程實(shí)例7.2.2 變形特征7.3 大變形隧道的分類(lèi)7.3.1 高地應(yīng)力大變形隧道7.3.2 膨脹巖大變形隧道7.4 大變形隧道的支護(hù)理念和支護(hù)技術(shù)7.4.1 明確大變形的控制性因素7.4.2 重視巖體結(jié)構(gòu)分析7.4.3 正確認(rèn)識(shí)塑性圈的作用7.4.4 合理確定預(yù)留變形量7.4.5 分步驟構(gòu)建支護(hù)體系7.4.6 大變形隧道支護(hù)技術(shù)7.5 支護(hù)優(yōu)化原理7.5.1 優(yōu)化目標(biāo)7.5.2 優(yōu)化機(jī)理7.6 小結(jié)第8章 隧道施工方案合理性判別原則8.1 圍巖破壞與支護(hù)的理論分析8.2 判別原則的提出8.2.1 充分發(fā)揮圍巖的自承能力和基本維持圍巖的原始狀態(tài)8.2.2 預(yù)支護(hù)原理的正確運(yùn)用是前提8.2.3 開(kāi)挖能量最小原理8.3 判別原則的綜合運(yùn)用8.3.1 Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)圍巖8.3.2 Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)圍巖8.3.3 Ⅴ級(jí)圍巖8.3.4 Ⅵ級(jí)圍巖8.3.5 施工順序分析8.4 連拱隧道合理施工順序8.4.1 雙連拱隧道的中墻問(wèn)題8.4.2 雙連拱隧道的偏壓?jiǎn)栴}8.4.3 連拱隧道施工工法8.5 凈距隧道合理施工順序8.5.1 小凈距隧道兩洞體相互影響問(wèn)題8.5.2 小凈距隧道仰拱的施工問(wèn)題8.5.3 小凈距隧道施工工法8.5.4 小凈距隧道后行洞對(duì)先行洞二襯影響的有限元分析8.6 小結(jié)第9章 隧道受力獨(dú)立性9.1 隧道結(jié)構(gòu)受力獨(dú)立性概念9.2 連拱隧道斷面受力獨(dú)立性設(shè)計(jì)與施工9.2.1 隧道跨度對(duì)圍巖穩(wěn)定作用分析9.2.2 傳統(tǒng)斷面9.2.3 改進(jìn)斷面9.2.4 優(yōu)化斷面9.3 小凈距隧道受力獨(dú)立性設(shè)計(jì)與施工9.4 雙車(chē)道連拱隧道模型合理斷面試驗(yàn)研究9.4.1 模型斷面設(shè)計(jì)9.4.2 連拱傳統(tǒng)斷面、改進(jìn)斷面及合理斷面模型試驗(yàn)9.5 小結(jié)第10章 隧道圍巖穩(wěn)定與施工安全技術(shù)10.1 預(yù)支護(hù)原理的正確運(yùn)用是確保隧道圍巖穩(wěn)定的前提10.2 合理的施工過(guò)程是確保圍巖基本維持原始狀態(tài)的關(guān)鍵10.2.1 非線(xiàn)性力學(xué)行為10.2.2 隧道施工過(guò)程的力學(xué)描述10.2.3 施工過(guò)程的空間效應(yīng)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響10.2.4 施工過(guò)程的時(shí)間效應(yīng)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響10. 3初期支護(hù)施工順序基本認(rèn)識(shí)10.4 軟弱破碎圍巖隧道施工與支護(hù)順序10.4.1 隧道施工順序10.4.2 加強(qiáng)支護(hù)與合理安排支護(hù)順序10.5 塊體坍塌圍巖隧道施工與支護(hù)順序10.6 用新奧法思想處理塌方10.7 淺埋小凈距隧道開(kāi)挖順序研究10.7.1 引言10.7.2 模型建立10.7.3 工況10.7.4 結(jié)果分析10.7.5 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)10.8 某隧道整體下沉分析及治理建議10.8.1 工程概況10.8.2 隧道施工方案和事故分析10.8.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)及分析10.8.4 處理建議10.8.5 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)10.9 小結(jié)第11章 結(jié)構(gòu)襯砌與防水設(shè)計(jì)11.1 結(jié)構(gòu)襯砌設(shè)計(jì)11.1.1 一般性要求11.1.2 初期支護(hù)設(shè)計(jì)11.1.3 二次襯砌設(shè)計(jì)11.2 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)11.2.1 歷史工程結(jié)構(gòu)防水措施的借鑒11.2.2 防水的原則11.2.3 防水系統(tǒng)11.3 小結(jié)第12章 隧道特殊問(wèn)題12.1 隧道邊仰坡問(wèn)題12.1.1 邊坡失穩(wěn)機(jī)理與穩(wěn)定性影響因素12.1.2 仰邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致隧道塌方工程實(shí)例12.1.3 工程措施12.2 圍巖失穩(wěn)問(wèn)題12.2.1 塌方12.2.2 掉塊12.3 巖爆問(wèn)題12.3.1 巖爆機(jī)理和預(yù)測(cè)12.3.2 巖爆的防治措施12.4 涌水和突泥問(wèn)題12.4.1 隧道涌水發(fā)生的條件12.4.2 隧道涌水工程實(shí)例12.4.3 隧道突泥災(zāi)害的發(fā)生條件和影響因素12.4.4 隧道突泥事故工程實(shí)例12.5 巖溶問(wèn)題12.6 有害氣體問(wèn)題12.7 小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　隧道圍巖的變形與破壞　　2.1 隧道圍巖穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境　　巖體由巖塊和結(jié)構(gòu)面組成，并且賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中。由于構(gòu)造作用、風(fēng)化作用等原因，巖體內(nèi)部分布許多結(jié)構(gòu)面，它們把巖體切割成各種形狀和大小的巖塊，整個(gè)巖體在某個(gè)初始應(yīng)力狀態(tài)下處于一定的平衡狀態(tài)，開(kāi)挖使隧道圍巖發(fā)生卸荷回彈和應(yīng)力重分布。如果盧巖強(qiáng)度比較大，不會(huì)因卸荷回彈和應(yīng)力狀態(tài)的變化而發(fā)生顯著的變形和破壞，那么開(kāi)挖出的隧道就不需要采取任何加固措施而能保持穩(wěn)定。但是，有時(shí)或因隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)的變化大，或因巖體強(qiáng)度低，以致圍巖適應(yīng)不了回彈應(yīng)力和重分布應(yīng)力的作用而喪失其穩(wěn)定性。此時(shí)，如果不加固或者雖然加固但未保證其質(zhì)量，都會(huì)引起隧道圍巖的破壞，對(duì)隧道的施工和營(yíng)運(yùn)造成危害.存國(guó)內(nèi)外的隧道建造史上，這樣的事故屢見(jiàn)不鮮?！　∷淼拦こ趟龅降牡刭|(zhì)條件，諸如地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地下水等都是千差萬(wàn)別的。這給隧道的設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)了很大的不可避免的“不確定性”。同時(shí)也應(yīng)該指出，多數(shù)條件下，隧道工程中使用的某一種類(lèi)型的支護(hù)結(jié)構(gòu)或某一種施工方法都有很大的地質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性。例如臺(tái)階法可以適應(yīng)大部分中等程度的地質(zhì)條件；噴混凝土支護(hù)在采用一定的措施情況下，幾乎可以適應(yīng)絕大多數(shù)的地質(zhì)條件等。這就說(shuō)明，針對(duì)不同的工程目的是可以把與之相應(yīng)的地質(zhì)條件進(jìn)行概括、歸納并加以分類(lèi)、分級(jí)，從而為隧道工程設(shè)計(jì)、施工提供一定的基礎(chǔ)條件。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外把地下圍巖分級(jí)分類(lèi)，并以此作為地下工程技術(shù)基礎(chǔ)研究的重要內(nèi)容之一，同時(shí)作為巖體力學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一，從定性和定量上進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐，獲得了一定的成果?！　∮绊懰淼绹鷰r穩(wěn)定性的地質(zhì)環(huán)境因素大體上可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是客觀存在的地質(zhì)環(huán)境因素或者稱(chēng)為內(nèi)在因素；另一類(lèi)是人為的主觀因素或者稱(chēng)為外部因素。內(nèi)在因素是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的基本決定性因素，主要包括：圍巖初始應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)、圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、巖石的基本性質(zhì)和地下水狀態(tài)等。外部因素是通過(guò)內(nèi)在因素的作用而起作用的，主要包括：施工方法、支護(hù)措施、隧道的形狀、尺寸及隧道的埋深等。　　2.1.1 內(nèi)在因素　　1.圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)　　巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)一般指兩個(gè)方面，一個(gè)是自重應(yīng)力，一個(gè)是構(gòu)造應(yīng)力。巖體中某一截面的自重應(yīng)力是指上方覆蓋巖體的自重產(chǎn)生的應(yīng)力；構(gòu)造應(yīng)力是指地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所積蓄的應(yīng)力。各種地質(zhì)構(gòu)造形跡會(huì)使大部分地應(yīng)力獲得釋放，但也極大地?cái)_亂了自重應(yīng)力的初始狀態(tài)?！　∷淼朗窃诰哂幸欢ǖ膽?yīng)力歷史和應(yīng)力場(chǎng)的圍巖中修建的。因此，圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)的狀態(tài)極大地影響著在其中發(fā)生的一切力學(xué)現(xiàn)象。修建隧道就必須了解初始應(yīng)力場(chǎng)的狀態(tài)及其對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。　　……

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