越江海盾構隧道合理覆土厚度--詳細介紹

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 當前位置:店銷書,專著 建筑 建筑 建筑 越江海盾構隧道合理覆土厚度
   
越江海盾構隧道合理覆土厚度
作者:袁大軍
書名:越江海盾構隧道合理覆土厚度
定價:¥ 160 元
光盤: 
叢書名:  
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樣章下載: 僅供會員下載,請先注冊才能下載
開本: 小16K
標準書號: 978-7-03-058323-9
字數(千): 312
頁數: 260
出版日期: 2020-12-7
發行號: TU-1691.0101
裝幀: 精裝
點擊熱度: 1142
最新印刷日期:    
 
編輯推薦
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獲獎情況
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圖書介紹
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  本書采用室內土工試驗、室內模型試驗、現場試驗和理論分析等手段,從盾構泥水劈裂、開挖面穩定控制、抗浮安全等多方面探究合理覆土厚度問題,提出了越江海泥水盾構隧道合理覆土厚度的計算模型和方法,并在南京長江隧道等工程得到了成功應用。
  本書內容深入淺出,既有理論解釋,也有室內試驗、現場試驗及設計案例等,并配有大量的圖片,對盾構隧道工程設計、施工和管理有較大的借鑒意義。本書可供隧道工程等相關科研人員、技術人員及高等院校相關專業的師生參考。
 
前言
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  我第一次實際接觸盾構隧道,是在當時世界最大直徑越海盾構隧道——東京灣海底隧道工地,碩士期間從事的研究也是小覆土的泥水劈裂問題,也就是從那時起與越江海盾構隧道的覆土厚度問題結緣。
  人類在硬巖中修建隧道由來已久,可如何在軟土中修建隧道,一直困擾著人類。泰晤士河隧道是第一條采用盾構技術在軟土地質條件下建設的隧道。當時在泰晤士河上已有不少橋梁,但橋梁的存在給河運帶來諸多不便。盾構法的誕生解決了人類的重大困惑,即在軟土中如何構筑隧道的問題,進一步說是在軟土的河底如何構筑隧道的問題。盾構法之所以能在世界范圍內得到廣泛的應用,也在于其能夠克服這一問題。直到今天,人類依然在為克服更復雜的地質和環境條件、更高的水壓等問題努力著。
  越江海盾構隧道覆土厚度問題,涉及工程造價,更是關系到工程安全和運營安全的重大問題。越江海軟土盾構隧道一般采用泥水盾構進行施工。由于這類隧道受到線路線形、地層性能和工程造價制約,一般要求覆土厚度盡可能薄,即小覆土區間。小覆土區間由于覆土淺,泥水壓力和切削面穩定很難控制,易引發掘進面泥水噴發,導致切削面前方地層塌陷和江(海)水倒灌等重大事故。另外,隧道運營期間的抗浮安全也必須保證。在確保工程安全和運營安全的最小覆土厚度的基礎上,結合具體工程特點、隧道功能及線性的要求,確定隧道的覆土厚度,我們稱為合理覆土厚度,也就是“合理”的基本概念。
  本書的特點是采用室內土工試驗、室內模型試驗、現場試驗、理論分析等手段,從盾構泥水劈裂、開挖面穩定控制及抗浮安全等多方面探究覆土厚度問題,提出越江海泥水盾構隧道合理覆土厚度的計算模型和方法,并在南京長江隧道、南京緯三路過江通道等工程得到成功應用。
本書是作者多年研究成果的一部分,其中有日本早稻田大學博士學位論文及相關發表論文的研究內容,也有歸國后主持國家自然科學基金項目、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目,以及多項越江海盾構隧道工程項目的研究成果,包括作者指導的黃清飛博士、劉學彥博士,以及于嬌、王胤、宋為、劉念等碩士的部分研究成果。
  本書付梓之際,要感謝很多人。首先要感謝的是把我引領上盾構之路的早稻田大學森麟教授——我的碩士研究生導師,即使到今天,查看國際上有關盾構泥水劈裂相關文獻,早稻田大學森麟研究室的論文也是最多的。當年在森麟教授的指導下,跟隨師兄們一起揮汗做劈裂試驗的情景至今依然歷歷在目。我的博士研究生導師小泉淳教授,他不僅指導我完成博士論文,而且至今依然指導和幫助著我。他多次到南京長江隧道工地考察、指導,并與我的課題組一起研討。在我學成歸國后,王夢恕院士指示我繼續深入研究盾構,每每得知我研究取得點點進展,都充滿激情地鼓勵我。錢七虎院士是南京長江隧道和南京緯三路過江通道項目的專家組組長,每次課題匯報,他都表揚、鼓勵我們,并囑咐我們要結合工程做好課題。楊秀敏院士對我們課題鑒定給予了很高的評價。本書的研究成果也凝結著許多設計、施工及管理者的辛苦和汗水。他們是:南京長江隧道工程施工、管理及設計單位—中鐵十四局工程常務副指揮王守慧、總工程師王華偉、工程部長陳健、管理公司郭信君總工程師,沙明元總機械師;中鐵第四勘察設計院集團有限公司肖明清副總工程師、韓向陽總設計師;南京緯三路過江通道工程設計負責人、中交公路第二勘察設計院隧道與地下工程設計院郭小紅院長和拓勇飛副院長等。
  本書的主要內容反映了本書作者及其課題組研究成果,李興高教授等在項目研究中做了大量工作。在本書撰寫過程中,課題組的博士研究生金大龍、吳俊、沈翔、王滕、金慧、毛家驊、王將、陸平、韓冰宇、王小宇、羅維平、王旭陽,碩士研究生曹賽賽、許亞樓、高振峰、許麗群等都參與了文獻收集、圖表繪制、校稿等工作,特此致謝。本書的出版得到了國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)——“高水壓越江海長大盾構隧道工程安全的基礎研究”(2015CB057800)的資助,在此一并表示感謝。
本書呈現給讀者的雖是作者及團隊多年的研究成果,但仍覺粗淺,特別是泥水劈裂及伸展問題、高水壓條件下考慮刀盤作用的開挖面穩定控制問題等,還需深入研究。這些問題,我們正在結合973計劃開展后續研究。本書可以說僅僅是個開篇,相信在不久的將來會有新的研究成果與讀者見面。
  覆土厚度越薄,江海水壓力越大,工程風險就越大。適當地留有富余量是必要的。如本書能為讀者提供這方面的參考和借鑒,將是我們的莫大榮幸。

                                                              作  者    
                                                           2018年7月3日

 
 
圖書目錄
...........................................................................................................................................
第一章  緒論    1
1.1  越江(河)海盾構隧道技術    1
1.1.1  越江(河)海盾構隧道工程建設概況    1
1.1.2  越海盾構隧道工程的特點    6
1.2  國內外越江海隧道覆土厚度現狀    8
1.2.1  鉆爆法(礦山法)越江海隧道覆土厚度現狀    9
1.2.2  越江海盾構隧道覆土厚度現狀    12
1.3  合理覆土厚度問題的提出    13
1.4  本章小結    14
參考文獻    15
第二章  合理覆土厚度的基本概念    18
2.1 “合理”的概念及意義    18
2.2  考慮盾構掘進泥水劈裂的極限覆土厚度    19
2.3  考慮盾構開挖面主動失穩的極限覆土厚度    21
2.4  基于抗浮穩定的盾構隧道極限覆土厚度    24
2.5  特殊條件下的安全覆土厚度    26
2.6  合理覆土厚度的確定    26
2.7  本章小結    27
參考文獻    28
第三章  土體的泥水劈裂力學特性    33
3.1  泥水劈裂現象    33
3.2  泥水劈裂的理論    33
3.2.1  水力劈裂地層發生條件和機理    34
3.2.2  水力劈裂地層理論分析    35
3.3  室內三軸劈裂試驗    45
3.3.1  試驗儀器研制與試樣材料選擇    45
3.3.2  黏土水力劈裂試驗研究    51
3.3.3  黏土泥水劈裂試驗研究    55
3.4  劈裂壓力及影響因素    59
3.4.1  劈裂壓力模型    59
3.4.2  劈裂壓力影響因素    61
3.5  本章小結    68
參考文獻    68
第四章  泥水劈裂伸展及噴發    69
4.1  泥水劈裂和噴發現象    69
4.2  現場泥水劈裂試驗Ⅰ    70
4.3  泥水劈裂的發生及伸展壓力    72
4.3.1  劈裂伸展現象    72
4.3.2  劈裂持續壓力及劈裂伸展流量    73
4.3.3  劈裂伸展速度的理論方程    74
4.3.4  有效劈裂伸展壓力及劈裂伸展流量    74
4.4  現場泥水劈裂試驗Ⅱ    76
4.4.1  現場泥水劈裂儀和試驗步驟    76
4.4.2  試驗場地和試驗孔布置    77
4.4.3  泥水噴發和劈裂面描述    78
4.4.4  空氣壓力和流量變化    80
4.4.5  劈裂壓力的確定    81
4.5  劈裂伸展模型和修正    83
4.5.1  劈裂伸展模型    83
4.5.2  模型驗證及修正    85
4.5.3  敏感度分析    87
4.6  劈裂伸展與盾構泥水劈裂現象的關系    89
4.7  本章小結    92
參考文獻    93
第五章  盾構掘進泥水噴發判定標準    95
5.1  超大直徑盾構機泥水劈裂現象的實際驗證試驗    95
5.1.1  試驗概況    95
5.1.2  試驗內容    97
5.1.3  試驗結果分析    100
5.2  盾構掘進模型泥水劈裂試驗    102
5.2.1  盾構模型試驗機及配套設備    102
5.2.2  模型試驗內容    104
5.2.3  模型試驗結果分析    105
5.3  盾構掘進泥水劈裂力學模型和噴發的判定標準    107
5.3.1  盾構掘進泥水劈裂力學模型    107
5.3.2  發生泥水噴發的判定標準    108
5.3.3  泥水噴發計算案例    109
參考文獻    111
第六章  開挖面、滑裂面形狀及穩定性分析    112
6.1  開挖面穩定模型試驗    112
6.1.1  試驗原理和模型設計    112
6.1.2  試驗步驟和試驗工況    115
6.1.3  試驗材料和材料特性    119
6.1.4  側向土壓力及其分布    121
6.1.5  土層位移和滑裂面形狀    125
6.2  最小支護壓力模型建立    133
6.2.1  模型假定    133
6.2.2  三維計算模型    133
6.2.3  簡化二維計算模型    143
6.3  模型驗證和應用    148
6.3.1  模型驗證    148
6.3.2  模型預測    152
6.4  本章小結    153
參考文獻    153
第七章  考慮掘進面穩定的泥水壓力設定范圍研究    155
7.1  泥水壓力設定范圍的提出背景    155
7.2  泥水壓力設定上限    155
7.2.1  地層劈裂抗力的初估    155
7.2.2  地層劈裂抗力的測定    156
7.2.3  泥水壓力設定上限    157
7.3  泥水壓力設定下限    157
7.3.1  無地下水情況    158
7.3.2  有地下水情況    159
7.4  一般條件下盾構掘進泥水壓力設定范圍    159
7.5  特殊條件下盾構掘進泥水壓力設定范圍    160
7.5.1  穿越建筑物    160
7.5.2  高水壓淺覆土    162
7.5.3  帶壓換刀    163
7.6  本章小結    165
參考文獻    166
第八章  考慮泥水壓力可設定條件下的合理覆土厚度確定    167
8.1  覆土厚度對泥水壓力可設定范圍的影響    167
8.2  考慮施工因素的泥水壓力設定區間長度    168
8.2.1  支護壓差    168
8.2.2  壓力波動    170
8.2.3  帶壓換刀    171
8.3  滿足泥水壓力設定的合理覆土厚度    171
8.3.1  確定步驟    171
8.3.2  安全系數    172
8.3.3  案例分析    172
8.4  本章小結    173
參考文獻    173
第九章  基于抗浮穩定的盾構隧道合理覆土厚度研究    174
9.1  隧道上浮的土體變形和力學特性分析    174
9.1.1  黏土的土體變形和抗浮力學模型    174
9.1.2  砂土的土體變形和抗浮力學模型    176
9.1.3  土體變形的數值分析和抗浮力學模型驗證    180
9.2  施工期盾構隧道抗浮穩定的合理覆土厚度研究    184
9.3  運營期盾構隧道抗浮穩定的合理覆土厚度研究    186
9.4  討論    187
9.4.1  漿液重度    187
9.4.2  漿液浮力    188
9.4.3  相鄰環的側向摩阻力    189
9.4.4  安全系數    189
9.4.5  工程應用    190
9.5  本章小結    192
參考文獻    192
第十章  綜合確定泥水盾構隧道合理覆土厚度    194
10.1  考慮泥水壓力可設定的合理覆土厚度    194
10.1.1  泥水壓力上限    194
10.1.2  泥水壓力下限    195
10.1.3  泥水支護壓差    195
10.1.4  泥水壓力波動    196
10.1.5  帶壓換刀    196
10.1.6  合理覆土厚度確定    196
10.2  考慮抗浮穩定的合理覆土厚度    196
10.2.1  施工期合理覆土厚度    196
10.2.2  運營期合理覆土厚度    197
10.2.3  抗浮穩定的合理覆土厚度確定    197
10.3  水力沖刷    197
10.4  本章小結    197
參考文獻    198
第十一章  南京長江隧道高水壓、小覆土盾構安全掘進    199
11.1  南京長江隧道工程概況及背景    199
11.2  南京過江通道隧道段地質水文條件    199
11.3  典型斷面開挖面穩定性分析    201
11.3.1  泥水盾構開挖面穩定性原理    201
11.3.2  典型斷面選取    201
11.3.3  泥水盾構開挖面極限支護壓力計算    205
11.4  考慮泥水劈裂的壓力設定    206
11.5  高水壓、小覆土沖槽段的盾構安全掘進    208
11.5.1  沖槽段開挖面極限支護壓力計算    208
11.5.2  沖槽段盾構施工開挖面穩定數值模擬分析    209
11.5.3  江中沖槽段劈裂壓力的計算    215
11.5.4  各種計算方法下沖槽折線下方氣艙壓力匯總    216
11.6  本章小結    216
參考文獻    217
第十二章  南京緯三路過江通道的合理覆土設計    218
12.1  工程概況    218
12.2  地質水文條件    220
12.3  覆土厚度設定方法    223
12.4  覆土厚度建議值    224
12.5  本章小結    225
參考文獻    225
第十三章  媽灣跨海通道合理覆土厚度設計探討    226
13.1  概況    226
13.1.1  工程概況    226
13.1.2  隧道結構形式    226
13.1.3  航道開挖與岸壁構筑規劃    228
13.2  地質水文條件    230
13.3  基于大直徑泥水盾構掘進安全的最小覆土厚度    232
13.3.1  基于泥水壓力可設定的安全掘進最小覆土厚度    232
13.3.2  基于抗浮穩定的最小覆土厚度    234
13.4  考慮開挖卸荷及構筑加載影響的最小覆土厚度    235
13.4.1  媽灣盾構隧道數值模型    235
13.4.2  岸壁構筑加載效應下最小覆土厚度    238
13.4.3  航道開挖卸載效應下最小覆土厚度    242
13.5  覆土厚度建議值    247
13.6  本章小結    248
 
 
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