隧道预支护原理与施工技术

第1章岩体工程性质

1.1岩石的力学特性

1.1.1岩石的变形性质

1.1.2岩石的强度性质

1.2岩体结构

1.2.1结构面的成因类型

1.2.2结构面特征及其对岩体力学性质的影响

1.2.3软弱夹层

1.2.4结构体特征

1.3岩体力学特性

1.3.1岩体的变形特征

1.3.2岩体的强度特性

1.4岩体工程分类

1.4.1岩体的结构类型划分

1.4.2岩体基本质量指标(BQ)分级

1.4.3《公路隧道设计规范》(JTGD702004)分级

1.5地应力分布的基本规律

1.6天然应力场的计算

1.6.1自重应力场

1.6.2构造应力场

1.7小结

第2章隧道围岩的变形与破坏

2.1隧道围岩稳定的地质环境

2.1.1内在因素

2.1.2外部因素

2.2隧道围岩失稳实例分析

2.2.1工程地质和水文地质因素

2.2.2设计因素

2.2.3施工因素

2.3隧道围岩变形破坏的基本类型

2.3.1隧道围岩变形破坏的形态

2.3.2隧道围岩破坏的力学机理

2.4洞室围岩稳定的经典历史工程实例

2.5小结

第3章隧道预支护原理

3.1隧道工程技术要点

3.2隧道围岩的平衡稳定问题

3.2.1平衡概念

3.2.2岩体累进性破坏

3.2.3不稳定平衡工程事故分析

3.3隧道预支护原理

3.3.1完整围岩

3.3.2有一定自承能力的围岩

3.3.3破碎围岩或自承能力很差的围岩

3.4小结

第4章自稳性好的围岩预支护原理应用

4.1完整硬质围岩

4.2稳定性一般的Ⅱ级和Ⅲ级硬质岩及稳定性较好的Ⅳ级围岩

4.3岩石锚杆支护作用

4.3.1块状结构岩体

4.3.2层状结构岩体

4.4锚杆和喷射混凝土协调作用

4.5锚喷支护类比设计

4.6小结

第5章浅埋自稳差的围岩预支护原理应用

5.1概述

5.2浅埋暗挖法预支护结构设计

5.2.1计算机模拟开挖分析

5.2.2经验类比法分析

5.3浅埋暗挖法施工

5.3.1施工方案

5.3.2施工方法

5.4浅埋破碎岩体中隧道支护结构的理论计算

5.4.1根据《公路隧道设计规范》(JTGD702004)求解

5.4.2按Terzaqhi理论确定围岩作用于衬砌顶部的压力

5.4.3钢拱架受力分析

5.5小结

第6章深埋自稳差围岩的预支护原理应用

6.1概述

6.2支护能量最小原理

6.3导洞适度超前预支护全断面施工方法

6.3.1下导洞适度超前全断面施工方法的依据

6.3.2破碎围岩预支护应注意的问题

6.4深埋破碎岩体中支护结构的理论计算

6.4.1按普氏理论计算

6.4.2根据统计理论计算

6.4.3围岩压力的确定

6.4.4钢拱架的受力分析和支护形式确定

6.5破碎岩体隧道支护的有限元分析

6.5.1隧道开挖后塑性区的扩展分析

6.5.2松弛区岩体破坏过程的有限元分析

6.6小结

第7章深埋大变形围岩的预支护原理应用

7.1概述

7.2大变形隧道变形特征

7.2.1工程实例

7.2.2变形特征

7.3大变形隧道的分类

7.3.1高地应力大变形隧道

7.3.2膨胀岩大变形隧道

7.4大变形隧道的支护理念和支护技术

7.4.1明确大变形的控制性因素

7.4.2重视岩体结构分析

7.4.3正确认识塑性圈的作用

7.4.4合理确定预留变形量

7.4.5分步骤构建支护体系

7.4.6大变形隧道支护技术

7.5支护优化原理

7.5.1优化目标

7.5.2优化机理

7.6小结

第8章隧道施工方案合理性判别原则

8.1围岩破坏与支护的理论分析

8.2判别原则的提出

8.2.1充分发挥围岩的自承能力和基本维持围岩的原始状态

8.2.2预支护原理的正确运用是前提

8.2.3开挖能量最小原理

8.3判别原则的综合运用

8.3.1Ⅰ级和Ⅱ级围岩

8.3.2Ⅲ级和Ⅳ级围岩

8.3.3Ⅴ级围岩

8.3.4Ⅵ级围岩

8.3.5施工顺序分析

8.4连拱隧道合理施工顺序

8.4.1双连拱隧道的中墙问题

8.4.2双连拱隧道的偏压问题

8.4.3连拱隧道施工工法

8.5净距隧道合理施工顺序

8.5.1小净距隧道两洞体相互影响问题

8.5.2小净距隧道仰拱的施工问题

8.5.3小净距隧道施工工法

8.5.4小净距隧道后行洞对先行洞二衬影响的有限元分析

8.6小结

第9章隧道受力独立性

9.1隧道结构受力独立性概念

9.2连拱隧道断面受力独立性设计与施工

9.2.1隧道跨度对围岩稳定作用分析

9.2.2传统断面

9.2.3改进断面

9.2.4优化断面

9.3小净距隧道受力独立性设计与施工

9.4双车道连拱隧道模型合理断面试验研究

9.4.1模型断面设计

9.4.2连拱传统断面、改进断面及合理断面模型试验

9.5小结

第10章隧道围岩稳定与施工安全技术

10.1预支护原理的正确运用是确保隧道围岩稳定的前提

10.2合理的施工过程是确保围岩基本维持原始状态的关键

10.2.1非线性力学行为

10.2.2隧道施工过程的力学描述

10.2.3施工过程的空间效应对围岩稳定性的影响

10.2.4施工过程的时间效应对围岩稳定性的影响

10.3初期支护施工顺序基本认识

10.4软弱破碎围岩隧道施工与支护顺序

10.4.1隧道施工顺序

10.4.2加强支护与合理安排支护顺序

10.5块体坍塌围岩隧道施工与支护顺序

10.6用新奥法思想处理塌方

10.7浅埋小净距隧道开挖顺序研究

10.7.1引言

10.7.2模型建立

10.7.3工况

10.7.4结果分析

10.7.5几点认识

10.8某隧道整体下沉分析及治理建议

10.8.1工程概况

10.8.2隧道施工方案和事故分析

10.8.3现场监控量测及分析

10.8.4处理建议

10.8.5几点认识

10.9小结

第11章结构衬砌与防水设计

11.1结构衬砌设计

11.1.1一般性要求

11.1.2初期支护设计

11.1.3二次衬砌设计

11.2结构防水设计

11.2.1历史工程结构防水措施的借鉴

11.2.2防水的原则

11.2.3防水系统

11.3小结

第12章隧道特殊问题

12.1隧道边仰坡问题

12.1.1边坡失稳机理与稳定性影响因素

12.1.2仰边坡失稳导致隧道塌方工程实例

12.1.3工程措施

12.2围岩失稳问题

12.2.1塌方

12.2.2掉块

12.3岩爆问题

12.3.1岩爆机理和预测

12.3.2岩爆的防治措施

12.4涌水和突泥问题

12.4.1隧道涌水发生的条件

12.4.2隧道涌水工程实例

12.4.3隧道突泥灾害的发生条件和影响因素

12.4.4隧道突泥事故工程实例

12.5岩溶问题

12.6有害气体问题

12.7小结

参考文献

　　本书围绕隧道结构设计、施工及养护全过程必须符合力学规律，回答隧道灾害的发生机理、隧道设计理论统一性和适用性、隧道受力独立性、隧道支护平衡稳定性问题、隧道施工合理方法判别原则、特殊问题的治理措施等问题来展开。通过熟悉这些内容，可以进一步提高设计、施工及养护人员(管理、技术、工人)理解隧道结构符合力学规律、合理工艺保证的重要性，达到熟练、快速、有效应用设计理论和工法，确保隧道工程质量和效益。　　本书从岩体工程性质和隧道围岩的变形与破坏规律的研究出发，围绕隧道结构设计与施工过程必须遵循的力学规律，针对隧道灾害的发生机理、隧道设计理论统一性和适用性、隧道受力独立性、隧道支护平衡稳定性、隧道施工方法合理性判别原则、特殊问题的治理措施等问题逐一展开研究，全书系统地阐述了隧道预支护原理及其在各类围岩中的应用，提出了隧道施工方案的合理性判别原则，强调隧道施工技术的核心是基本维持围岩原始状态，以达到充分发挥围岩自承能力的目的。　　该书理论联系实践，实用性强，可供从事隧道工程及相邻学科的工程技术人员参考使用，也可作为高等院校隧道工程专业及相关专业本科生和研究生的教学参考书。