隧道预支护原理与施工技术PDF电子书下载

第1章　岩体工程性质 1

1.1　岩石的力学特性 1

1.1.1　岩石的变形性质 1

1.1.2　岩石的强度性质 2

1.2　岩体结构 4

1.2.1　结构面的成因类型 4

1.2.2　结构面特征及其对岩体力学性质的影响 5

1.2.3　软弱夹层 8

1.2.4　结构体特征 8

1.3　岩体力学特性 9

1.3.1　岩体的变形特征 9

1.3.2　岩体的强度特性 10

1.4　岩体工程分类 13

1.4.1　岩体的结构类型划分 13

1.4.2　岩体基本质量指标（BQ）分级 14

1.4.3　《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）分级 15

1.5　地应力分布的基本规律 16

1.6　天然应力场的计算 18

1.6.1 自重应力场 18

1.6.2　构造应力场 19

1.7　小结 19

第2章　隧道围岩的变形与破坏 20

2.1　隧道围岩稳定的地质环境 20

2.1.1 内在因素 20

2.1.2　外部因素 22

2.2　隧道围岩失稳实例分析 23

2.2.1　工程地质和水文地质因素 23

2.2.2　设计因素 25

2.2.3　施工因素 26

2.3　隧道围岩变形破坏的基本类型 27

2.3.1　隧道围岩变形破坏的形态 27

2.3.2　隧道围岩破坏的力学机理 28

2.4　洞室围岩稳定的经典历史工程实例 30

2.5　小结 33

第3章　隧道预支护原理 34

3.1　隧道工程技术要点 34

3.2　隧道围岩的平衡稳定问题 36

3.2.1　平衡概念 36

3.2.2　岩体累进性破坏 37

3.2.3　不稳定平衡工程事故分析 39

3.3　隧道预支护原理 41

3.3.1　完整围岩 45

3.3.2　有一定自承能力的围岩 45

3.3.3　破碎围岩或自承能力很差的围岩 46

3.4　小结 47

第4章　自稳性好的围岩预支护原理应用 48

4.1　完整硬质围岩 48

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 49

4.3　岩石锚杆支护作用 51

4.3.1　块状结构岩体 51

4.3.2　层状结构岩体 52

4.4　锚杆和喷射混凝土协调作用 53

4.5　锚喷支护类比设计 54

4.6　小结 55

第5章　浅埋自稳差的围岩预支护原理应用 56

5.1　概述 56

5.2　浅埋暗挖法预支护结构设计 59

5.2.1　计算机模拟开挖分析 59

5.2.2　经验类比法分析 60

5.3　浅埋暗挖法施工 62

5.3.1　施工方案 62

5.3.2　施工方法 63

5.4　浅埋破碎岩体中隧道支护结构的理论计算 70

5.4.1 根据《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）求解 70

5.4.2　按Terzaqhi理论确定围岩作用于衬砌顶部的压力 71

5.4.3　钢拱架受力分析 71

5.5　小结 71

第6章　深埋自稳差围岩的预支护原理应用 73

6.1　概述 73

6.2　支护能量最小原理 74

6.3　下导洞适度超前预支护全断面施工方法 75

6.3.1　下导洞适度超前全断面施工方法的依据 76

6.3.2　破碎围岩预支护应注意的问题 76

6.4　深埋破碎岩体中支护结构的理论计算 76

6.4.1　按普氏理论计算 77

6.4.2　根据统计理论计算 77

6.4.3　围岩压力的确定 77

6.4.4　钢拱架的受力分析和支护形式确定 78

6.5　破碎岩体隧道支护的有限元分析 89

6.5.1　隧道开挖后塑性区的扩展分析 89

6.5.2　松弛区岩体破坏过程的有限元分析 93

6.6　小结 99

第7章　深埋大变形围岩的预支护原理应用 100

7.1　概述 100

7.2　大变形隧道变形特征 100

7.2.1　工程实例 100

7.2.2　变形特征 103

7.3　大变形隧道的分类 104

7.3.1　高地应力大变形隧道 104

7.3.2　膨胀岩大变形隧道 105

7.4　大变形隧道的支护理念和支护技术 105

7.4.1 明确大变形的控制性因素 105

7.4.2　重视岩体结构分析 106

7.4.3　正确认识塑性圈的作用 106

7.4.4　合理确定预留变形量 107

7.4.5　分步骤构建支护体系 107

7.4.6　大变形隧道支护技术 107

7.5　支护优化原理 109

7.5.1　优化目标 109

7.5.2　优化机理 110

7.6　小结 110

第8章　隧道施工方案合理性判别原则 112

8.1　围岩破坏与支护的理论分析 112

8.2　判别原则的提出 112

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 113

8.2.2　预支护原理的正确运用是前提 113

8.2.3　开挖能量最小原理 113

8.3　判别原则的综合运用 115

8.3.1 Ⅰ级和Ⅱ级围岩 115

8.3.2 Ⅲ级和Ⅳ级围岩 115

8.3.3　Ⅴ级围岩 116

8.3.4　Ⅵ级围岩 117

8.3.5　施工顺序分析 117

8.4　连拱隧道合理施工顺序 118

8.4.1　双连拱隧道的中墙问题 118

8.4.2　双连拱隧道的偏压问题 118

8.4.3　连拱隧道施工工法 119

8.5　小净距隧道合理施工顺序 121

8.5.1　小净距隧道两洞体相互影响问题 121

8.5.2　小净距隧道仰拱的施工问题 122

8.5.3　小净距隧道施工工法 122

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 124

8.6　小结 131

第9章　隧道受力独立性 132

9.1　隧道结构受力独立性概念 132

9.2　连拱隧道断面受力独立性设计与施工 132

9.2.1　隧道跨度对围岩稳定作用分析 132

9.2.2　传统断面 133

9.2.3　改进断面 133

9.2.4　优化断面 134

9.3　小净距隧道受力独立性设计与施工 135

9.4　双车道连拱隧道模型合理断面试验研究 136

9.4.1　模型断面设计 136

9.4.2　连拱传统断面、改进断面及合理断面模型试验 137

9.5　小结 139

第10章　隧道围岩稳定与施工安全技术 140

10.1　预支护原理的正确运用是确保隧道围岩稳定的前提 140

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 142

10.2.1　非线性力学行为 142

10.2.2　隧道施工过程的力学描述 142

10.2.3　施工过程的空间效应对围岩稳定性的影响 143

10.2.4　施工过程的时间效应对围岩稳定性的影响 145

10.3　初期支护施工顺序基本认识 148

10.4　软弱破碎围岩隧道施工与支护顺序 150

10.4.1　隧道施工顺序 150

10.4.2　加强支护与合理安排支护顺序 151

10.5　块体坍塌围岩隧道施工与支护顺序 153

10.6　用新奥法思想处理塌方 154

10.7　浅埋小净距隧道开挖顺序研究 155

10.7.1 引言 155

10.7.2　模型建立 155

10.7.3　工况 156

10.7.4　结果分析 156

10.7.5　几点认识 158

10.8　某隧道整体下沉分析及治理建议 158

10.8.1　工程概况 158

10.8.2　隧道施工方案和事故分析 159

10.8.3　现场监控量测及分析 161

10.8.4　处理建议 162

10.8.5　几点认识 162

10.9　小结 163

第11章　结构衬砌与防水设计 164

11.1　结构衬砌设计 164

11.1.1　一般性要求 164

11.1.2　初期支护设计 164

11.1.3　二次衬砌设计 165

11.2　结构防水设计 167

11.2.1　历史工程结构防水措施的借鉴 167

11.2.2　防水的原则 169

11.2.3　防水系统 169

11.3　小结 170

第12章　隧道特殊问题 172

12.1　隧道边仰坡问题 172

12.1.1　边坡失稳机理与稳定性影响因素 173

12.1.2　仰边坡失稳导致隧道塌方工程实例 174

12.1.3　工程措施 179

12.2　围岩失稳问题 180

12.2.1　塌方 180

12.2.2　掉块 183

12.3　岩爆问题 184

12.3.1　岩爆机理和预测 184

12.3.2　岩爆的防治措施 185

12.4　涌水和突泥问题 187

12.4.1　隧道涌水发生的条件 187

12.4.2　隧道涌水工程实例 188

12.4.3　隧道突泥灾害的发生条件和影响因素 190

12.4.4　隧道突泥事故工程实例 190

12.5　岩溶问题 191

12.6　有害气体问题 192

12.7　小结 193

参考文献 194