盾构隧道的理论研究与施工实践

第一篇 盾构隧道管片接头荷载试验与结构计算理论

绪论

第1章 圆形隧道衬砌结构计算理论概述

1.1 衬砌结构计算理论的发展历史

1.2 衬砌结构设计模型的分类

1.3 衬砌结构计算模型的评析

1.4 衬砌结构设计现状及研究方向

1.5 本章小结

第2章 盾构隧道管片接头荷载试验研究

2.1 接头荷载试验概况

2.2 试验设备与方法

2.3 管片接头试验成果分析

2.4 接头抗弯刚度的经验公式

2.5 本章小结

第3章 盾构隧道管片接头试验的数值模拟

第一篇  盾构隧道管片接头荷载试验与结构计算理论

绪论

第1章  圆形隧道衬砌结构计算理论概述

1.1  衬砌结构计算理论的发展历史

1.2  衬砌结构设计模型的分类

1.3  衬砌结构计算模型的评析

1.4  衬砌结构设计现状及研究方向

1.5  本章小结

第2章  盾构隧道管片接头荷载试验研究

2.1  接头荷载试验概况

2.2  试验设备与方法

2.3  管片接头试验成果分析

2.4  接头抗弯刚度的经验公式

2.5  本章小结

第3章  盾构隧道管片接头试验的数值模拟

3.1  衬垫材料的压缩回弹试验

3.2  接头力学模型的建立

3.3  接头力学模型的验证

3.4  接头力学特性的模拟

3.5  本章小结

第4章  盾构隧道一次衬砌力学计算模型

4.1  常用计算方法概述

4.2  梁-非线性弹簧模型的建立与验证

4.3  穿黄隧洞一次衬砌受力计算

4.4  若干参数对衬砌内力的影响

4.5  本章小结

第5章  双层衬砌接头荷载试验及相互作用模型

5.1  双层衬砌接头荷载试验设计

5.2  双层衬砌接头试验结果分析

5.3  内外衬砌截面内力分配计算

5.4  接合面相互作用模型的提出及验证

5.5  不同模型对计算结果的影响

5.6  本章小结

第6章  盾构隧道双层衬砌力学计算模型

6.1  双层衬砌设计技术现状

6.2  双层衬砌力学模型的建立

6.3  穿黄隧洞双层衬砌联合受力计算

6.4  不同模型的计算结果对比

6.5  考虑内外衬顶拱初始缝隙的内力计算

6.6  本章小结

第7章  盾构隧道管片接头三维有限元分析

7.1  概述

7.2  有限元分析软件的选取及简介

7.3  有限元分析模型的建立

7.4  计算结果分析

7.5  本章小结

第8章  研究成果总结及展望

8.1  主要研究成果

8.2  主要研究结论

8.3  发展趋势及有待研究的内容

第二篇  盾构施工的理论分析、数值仿真及试验研究

第9章  硬岩掘进机(TBM)的掘进性能数值仿真

9.1  常用预测模型简介

9.2  切削力模型

9.3  掘进参数计算

9.4  计算实例——秦岭隧道TB880E隧道掘进机

9.5  关于TB880E滚刀布置优化的讨论

9.6  本章小结

第10章  混合式盾构机的掘进性能数值仿真

10.1  混合式盾构机的特点及应用情况

10.2  切削力计算模型

10.3  仿真计算实例

10.4  本章小结

第11章  盾构机刀盘刀具优化布置探讨

11.1  盾构机及使用概况

11.2  1638号盾构机刀具布置存在的问题

11.3  刀具布置调整方案

11.4  纯滚刀方案切削参数计算结果

11.5  混合刀具方案切削参数计算结果

11.6  本章小结

第12章  硬岩中盾构机刀具磨损的检测方法

12.1  刀具失效的判断方法

12.2  运用掘进参数检测滚刀失效的原理

12.3  滚刀磨损或失效的判断方法

12.4  应用实例

12.5  本章小结

第13章  硬岩盾构隧道滚刀损坏机理的力学分析与应用

13.1  引言

13.2  滚刀损坏的主要形式及原因

13.3  滚刀损坏机理的力学分析

13.4  滚刀不转或过载的临界贯人度计算

13.5  计算结果分析及应用示例

13.6  本章小结

第14章  线路转弯引起的盾构隧道衬砌环扭转机理分析

14.1  概述

14.2  施工条件及衬砌环扭转概况

14.3  弯道段衬砌环扭转机理分析

14.4  计算结果及分析

14.5  本章小结

第15章  盾构隧道施工引起的地面沉降数学模型研究

15.1  工程背景

15.2  沉降观测方法

15.3  沉降槽分布模型

15.4  沉降随时间的发展模型

15.5  沉降量概率分布的统计分析

15.6  本章小结

第16章  硬岩盾构隧道主要质量问题及原因分析

16.1  概述

16.2  硬岩盾构隧道常见质量问题

16.3  质量问题的原因分析

16.4  减少隧道质量问题的主要措施

16.5  本章小结

第17章  土压平衡式盾构掘进试验及数学模型研究

17.1  工程概况

17.2  盾构掘进试验

17.3  盾构掘进速度数学模型推导

17.4  刀盘扭矩数学模型推导

17.5  掘进参数对掘进速度和扭矩的影响分析

17.6  本章小结

第18章  盾构隧道围岩压力的现场监测试验研究

18.1  研究背景

18.2  监测断面的地质条件

18.3  监测元件及布置

18.4  监测结果及分析

18.5  围岩压力监测值与理论值的对比

18.6  本章小结

第19章  管片内力与变形的现场监测试验研究

19.1  概述

19.2  管片衬砌结构

19.3  监测断面的布置

19.4  测量元件及埋设

19.5  试验监测结果

19.6  监测结果的计算分析

19.7  本章小结

第三篇  盾构隧道附属工程及相关应用技术研究

第20章  盾构施工对建筑物基础沉降影响的评估

20.1  工程概况

20.2  地表沉降常用计算方法评析

20.3  地表沉降影响范围计算

20.4  本章小结

第21章  地铁车站顶部龙门吊轨道基础设计计算

21.1  工程概况

21.2  车站顶板上部龙门吊轨道基础设计计算

21.3  车站结构外侧龙门吊桩基轨道梁设计计算

21.4  本章小结

第22章  大跨度地铁车站顶板临时支撑设计与安装

22.1  工程概况

22.2  加固方法

22.3  设计计算

22.4  钢管支撑的制作、安装

22.5  本章小结

第23章  地下连续墙泥浆槽壁稳定的分析

23.1  破坏体模型及其受力分析

23.2  破坏体尺寸及安全系数的计算

23.3  不同方法计算结果的对比

23.4  各种因素对槽壁稳定的影响

23.5  本章小结一

第24章  盾构机姿态参数的测量及计算方法研究

24.1  概述

24.2  盾构姿态参数的描述

24.3  盾构姿态的常用测量方法

24.4  盾构姿态的测量及计算方法

24.5  测量精度评价

24.6  应用实例

24.7  本章小结

第25章  盾构施工污水净化处理及再利用研究

25.1  研究背景

25.2  研究内容及技术指标

25.3  污水处理试验及处理工艺选择

25.4  施工污水处理流程设计

25.5  实施情况及主要技术创新

25.6  效益分析及应用前景分析

25.7  项目推广应用可行性研究

25.8  本章小结

第26章  盾构技术在广州地铁的应用与发展

26.1  盾构的起源及发展

26.2  广州地铁的规划及发展回顾

26.3  广州地铁盾构技术的特点与发展

26.4  本章小结

后记

    本书是作者从事盾构隧道课题研究、现场试验以及盾构施工项目管理工作10余年的理论研究与施工实践的总结。全书按研究领域分为衬砌结构计算理论、盾构施工理论分析与现场试验、盾构附属工程计算实例及相关应用技术等三篇，共26章。主要内容包括：盾构隧道管片接头荷载试验、盾构管片接头受力与变形的三维有限元分析、盾构隧道一次衬砌和双层衬砌结构计算理论、掘进机掘进性能数值仿真模拟、盾构机刀盘刀具优化布置、硬岩盾构隧道盘形滚刀损坏机理的力学分析与应用、盾构施工引起的地面沉降数学模型、盾构掘进参数数学模型、线路转弯引起的盾构隧道衬砌环扭转力学分析、盾构隧道围岩压力及管片内力与变形的现场监测试验研究、盾构隧道主要质量问题及原因分析、盾构施工废水净化处理及再利用研究以及盾构附属工程相关计算实例等。

    目前，我国盾构隧道中采用二次衬砌的工程还很少，大多数情况下，二次衬砌的内力计算在设计中被省略，作为承载结构的二次衬砌的受力计算方法还不成熟。具有内衬的盾构隧道双层衬砌结构计算理论在国内还少有人研究，本书可以提供有益的参考；此外，国内盾构机绝大部分依靠进口，对刀盘、刀具布置研究很少，掘进机掘进性能数值仿真模拟则填补了国内这个领域的技术空白，对盾构机刀盘刀具设计及优化布置具有重要参考价值。

    本书可供从事土木工程、城市轨道交通、隧道工程、盾构机制造等领域设计与施工的工程技术人员、科研人员以及大专院校相关专业师生作为技术参考资料。

        本书是作者从事盾构隧道课题研究、现场试验以及盾构施工项目管理工作10余年的理论研究与施工实践的总结。全书按研究领域分为衬砌结构计算理论、盾构施工理论分析与现场试验、盾构附属工程计算实例及相关应用技术等三篇，共25章。

    该书可供土木工程、城市轨道交通、隧道工程、盾构机制造等领域设计与施工工程技术人员阅读使用。