第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.3.1 围岩稳定性分析状况 2
1.3.2 围岩稳定性定量评价方法 3
1.3.3 隧洞的支护理论与实践发展历程 4
1.3.4 现代支护结构理论与结构类型 4
1.3.5 盾构隧道掘发展历程 6
1.3.6 盾构工作原理分类与地质超前预报 6
1.3.7 盾构施工方法 7
1.3.8 盾构法施工技术的发展与应用 8
1.4 国内外研究对本项目的启示 9
第2章 隧洞盾构工程与地应力环境 11
2.1 隧洞工程 11
2.2 隧洞施工设计 12
2.2.1 平面设计 12
2.2.2 纵断面设计 12
2.2.3 横断面设计 12
2.2.4 管片设计 12
2.2.5 混凝土与螺栓力学参数 15
2.3 程地质及水文情况 15
2.3.1 取水隧洞地质情况 15
2.3.2 取水隧洞水文地质情况 15
2.4 构造高地应力环境 16
2.4.1 高地应力的判别 17
2.4.2 地应力测试基本方法 18
2.4.3 隧洞群地应力确定 18
2.5 隧洞岩体工程地质特性 19
2.6 基岩输入地震波 23
第3章 隧洞盾构施工设计与计算分析 25
3.1 隧洞盾构施工设计 25
3.2 隧洞盾构衬砌构造 31
3.3 隧道盾构结构计算与分析 32
3.4 三维有限元时程分析 42
第4章 地应力环境隧洞围岩分级与盾构施工、开仓换刀 45
4.1 隧洞初始地应力的考虑 45
4.2 构造地应力条件下隧洞围岩稳定性分级与开挖支护考虑 45
4.2.1 隧洞岩体基本质量指标（BQ）评价 45
4.2.2 隧洞巴顿岩体质量指标（Q）分级 47
4.2.3 隧洞岩体地质力学指标值（RMR）分级 49
4.2.4 高地应力条件下施工中隧洞开挖支护类型判定 50
4.3 隧洞施工布置 50
4.4 盾构开仓换刀位置 50
第5章 隧洞盾构掘进施工关键技术 53
5.1 指导原则 53
5.2 施工关键技术 53
5.2.1 供风系统 53
5.2.2 盾构始发运输方案 54
5.2.3 软硬不均地段处理 54
5.2.4 线路中出现片麻岩捕掳体 55
5.2.5 穿越建构筑物 56
5.2.6 同步注浆和二次注浆 56
5.2.7 管片拼装与质量控制 57
5.3 隧洞盾构掘进过程中的安保措施 59
5.3.1 盾构掘进参数设定和优化 59
5.3.2 小半径曲线段掘进施工技术措施 60
5.3.3 地表变形预测、控制及监测反馈 60
5.3.4 隧洞地表沉降监测值单日变化速率超限分析 62
5.3.5 密闭空间施工安全保证措施 65
第6章 盾构开仓换刀安保措施 67
6.1 盾构开仓、换刀方案的选择 67
6.1.1 盾构开仓、换刀方法 67
6.1.2 开仓、换刀方式的选择标准 67
6.1.3 刀具更换标准 67
6.1.4 盾构机刀具配置 68
6.2 常压开仓换刀施工方案 69
6.2.1 工序步骤 69
6.2.2 常压开仓换刀控制要点 72
6.3 盾构刀具更换实例分析 73
6.4 风险分析及控制措施 75
6.4.1 风险源控制措施 75
6.4.2 安全质量技术保证措施 75
第7章 隧洞盾构法施工管片围岩质量雷达检测分析 77
7.1 雷达检测理论依据与工作原理 77
7.2 检测目标与应用 78
7.3 地质雷达在隧洞衬砌围岩施工质量检测特征 79
7.4 隧洞抗震措施与检测 81
7.5 隧洞管片围岩地质雷达检测分析 84
7.5.1 准备工作 84
7.5.2 雷达天线频率选择 84
7.5.3 测试参数选取 84
7.5.4 探地雷达松动圈探测成果 85
第8章 隧洞盾构法施工管片形变破损分析 177
8.1 隧洞盾构法施工管片形变破损 177
8.2 管片结构应力模拟方法 187
8.2.1 应力分析 187
8.2.2 有限元分析法 188
8.3 Stress Simulation模拟功能 189
8.4 盾构衬砌结构Stress Simulation模拟分析 190
第9章 隧洞盾构法与矿山法衬砌结构验算对比分析 205
9.1 结构验算基本依据 205
9.2 结构验算基本荷载类型 205
9.2.1 衬砌自重 205
9.2.2 水压力 207
9.2.3 灌浆压力 208
9.2.4 围岩压力 208
9.3 隧洞盾构法衬砌结构验算 209
9.3.1 考虑地震作用效应的圆形衬砌断面荷载状况Ⅰ验算 210
9.3.2 考虑地震作用效应的圆形衬砌断面荷载状况Ⅱ验算 214
9.4 隧洞矿山法衬砌结构验算 218
9.4.1 考虑地震作用效应的圆拱直墙形衬砌断面荷载状况Ⅰ验算 218
9.4.2 考虑地震作用效应的圆拱直墙形衬砌断面荷载状况Ⅱ验算 223
第10章 隧洞盾构法与矿山法施工稳定性数值模拟分析 229
10.1 材料单元 229
10.2 材料模型Mohr-Coulomb模型 230
10.3 Hardening-Soil模型（各向同性Hardening） 232
10.4 地震波作用原理 234
10.5 隧洞盾构法和矿山法施工衬砌稳定分析 235
10.6 隧洞盾构衬砌构造应力影响稳定分析 247
第11章 结论与展望 259
11.1 结论 259
11.2 展望 261
参考文献 262