隧道盾构掘进土力学 国家“973”项目研究成果PDF电子书下载

第1篇 盾构施工简介 1

第1章 盾构法施工概述 1

1.1 隧道施工的发展历史 1

1.2 盾构施工简介 3

第2章 盾构的基本结构和分类 5

2.1 盾构的基本结构 5

2.2 盾构的分类 9

第3章 盾构施工的事故举例及施工发展趋势 13

3.1 盾构施工事故举例 13

3.2 盾构施工的发展趋势 14

参考文献 17

第2篇 土力学的基础理论 19

第4章 大变形分析 19

4.1 变形、运动和变形梯度 19

4.2 微体积和微面积的变化 20

4.3 微线段的变形——伸长和剪切 21

4.4 变形梯度张量的极分解与刚体转动 22

4.5 应变张量 25

4.6 运动分析 26

第5章 土力学控制方程 29

5.1 质量守恒 29

5.2 动量和动量矩守恒 30

5.3 Cauchy公式和Cauchy应力 31

5.4 控制方程 32

5.5 名义应力张量 33

5.6 Lagrange型控制方程 33

5.7 共轭应力张量 34

第6章 土体的弹塑性本构模型 36

6.1 屈服条件的一般形式 36

6.2 加载曲面和加载准则 37

6.3 Drucker公设 38

6.4 弹塑性本构方程 38

第7章 土力学中的稳定性问题与强度理论 41

7.1 土体和岩石的应变软化行为与应变局部化 41

7.2 沙土中的剪切带分析 43

7.3 土体的Mohr-Coulomb强度理论 50

第8章 渗流理论 53

8.1 地下水的贮存形式 53

8.2 地下水运动规律 56

8.3 渗透力与渗透变形 57

8.4 渗流基本微分方程 58

参考文献 60

第3篇 盾构掘进界面稳定性和地表隆降分析第9章 概述 63

9.1 掘进面失稳研究方法 63

9.2 盾构掘进中的地表隆起和沉降 69

9.3 地表沉降分析方法 71

第10章 均匀土层掘进面的稳定性分析 75

10.1 确定均匀土层掘进面极限支护压力 76

10.2 沙土地层掘进面稳定性数值模拟计算与分析 78

10.3 黏土地层掘进面稳定性数值模拟计算与分析 100

10.4 本章小结 119

第11章 多层土层盾构隧道掘进面的稳定性分析 121

11.1 多层土层掘进面稳定性的数值分析 121

11.2 掘进面支护压力大小对围岩变形的影响规律研究 124

11.3 掘进面稳定性影响因素敏感性分析 127

11.4 多层土层掘进面极限支护压力计算模型 129

11.5 本章小结 142

第12章 盾构隧道掘进面稳定的强度折减安全系数法 143

12.1 概述 143

12.2 强度折减法介绍 143

12.3 工程算例概况 145

12.4 强度折减法确定掘进面稳定的可行性 146

12.5 影响稳定安全系数的参数敏感性分析 150

12.6 本章小结 153

13章 基于遗传规划的盾构隧道掘进地表最大沉降预测 154

13.1 遗传规划算法及其特点和结构 154

13.2 初始群体的形成 156

13.3 适应度的评价方法及基本算子 157

13.4 验证遗传规划非线性回归的可行性 160

13.5 盾构隧道掘进引起地表沉降的遗传规划模型 162

13.6 本章小结 165

第14章 考虑刀盘开口面积的掘进面稳定性分析 166

14.1 刀盘设计 166

14.2 考虑开口作用下掘进面稳定性数值模拟 167

14.3 掘进面稳定性影响因素敏感性分析 170

14.4 本章小结 184

第15章 盾构隧道掘进面稳定性分析的软件集成 185

15.1 系统总体设计构思 185

15.2 系统的主要功能 186

15.3 系统操作说明 187

15.4 工程实例 188

15.5 本章小结 193

附录：盾构隧道掘进面支护压力预测的fish语言 194

参考文献 212

第4篇 考虑渗流的掘进面稳定性分析第16章 沙土地层掘进面失稳分析 216

16.1 计算模型与材料参数 216

16.2 影响隧道掘进面稳定性的因素分析 216

16.3 沙土地层掘进面变形与破坏规律 227

第17章 黏土地层掘进面失稳分析 229

17.1 计算模型与材料参数 229

17.2 影响隧道掘进面稳定性的因素分析 229

17.3 黏土地层掘进面变形与破坏规律 235

第18章 掘进面稳定分析的垂直条分法 237

18.1 垂直条分法 237

18.2 分层土上覆土压力计算 239

18.3 渗流分析 240

18.4 支护力估算 241

18.5 数值分析 243

18.6 工程实例分析 246

18.7 本章小结 248

第19章 泥浆渗透对泥水盾构掘进面稳定性的影响 249

19.1 泥水盾构掘进面稳定机理 249

19.2 考虑泥浆渗透的掘进面稳定性分析 250

19.3 工程实例 258

19.4 本章小结 261

第20章 实施超前注浆管棚支护的隧道掘进面稳定性分析 262

20.1 隧道超前预支护技术 262

20.2 实施管棚支护的掘进面稳定极限分析 263

20.3 工程实例分析 266

20.4 本章小结 271

第21章 考虑盾构掘进速度的隧道掘进面稳定分析 272

21.1 稳态条件下的流体流动 272

21.2 考虑盾构掘进速度的渗流分析 273

21.3 考虑盾构掘进速度的掘进面稳定机理 278

21.4 本章小结 282

附录：有限单元数值计算程序TME（主程序） 282

参考文献 285