越江海盾构隧道合理覆土厚度--详细介绍

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 当前位置:店销书,专著 建筑 建筑 建筑 越江海盾构隧道合理覆土厚度
   
越江海盾构隧道合理覆土厚度
作者:袁大军
书名:越江海盾构隧道合理覆土厚度
定价:¥ 160 元
光盘: 
丛书名:  
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开本: 小16K
标准书号: 978-7-03-058323-9
字数(千): 312
页数: 260
出版日期: 2020-12-7
发行号: TU-1691.0101
装帧: 精装
点击热度: 762
最新印刷日期:    
 
编辑推荐
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获奖情况
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图书介绍
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  本书采用室内土工试验、室内模型试验、现场试验和理论分析等手段,从盾构泥水劈裂、开挖面稳定控制、抗浮安全等多方面探究合理覆土厚度问题,提出了越江海泥水盾构隧道合理覆土厚度的计算模型和方法,并在南京长江隧道等工程得到了成功应用。
  本书内容深入浅出,既有理论解释,也有室内试验、现场试验及设计案例等,并配有大量的图片,对盾构隧道工程设计、施工和管理有较大的借鉴意义。本书可供隧道工程等相关科研人员、技术人员及高等院校相关专业的师生参考。
 
前言
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  我第一次实际接触盾构隧道,是在当时世界最大直径越海盾构隧道——东京湾海底隧道工地,硕士期间从事的研究也是小覆土的泥水劈裂问题,也就是从那时起与越江海盾构隧道的覆土厚度问题结缘。
  人类在硬岩中修建隧道由来已久,可如何在软土中修建隧道,一直困扰着人类。泰晤士河隧道是第一条采用盾构技术在软土地质条件下建设的隧道。当时在泰晤士河上已有不少桥梁,但桥梁的存在给河运带来诸多不便。盾构法的诞生解决了人类的重大困惑,即在软土中如何构筑隧道的问题,进一步说是在软土的河底如何构筑隧道的问题。盾构法之所以能在世界范围内得到广泛的应用,也在于其能够克服这一问题。直到今天,人类依然在为克服更复杂的地质和环境条件、更高的水压等问题努力着。
  越江海盾构隧道覆土厚度问题,涉及工程造价,更是关系到工程安全和运营安全的重大问题。越江海软土盾构隧道一般采用泥水盾构进行施工。由于这类隧道受到线路线形、地层性能和工程造价制约,一般要求覆土厚度尽可能薄,即小覆土区间。小覆土区间由于覆土浅,泥水压力和切削面稳定很难控制,易引发掘进面泥水喷发,导致切削面前方地层塌陷和江(海)水倒灌等重大事故。另外,隧道运营期间的抗浮安全也必须保证。在确保工程安全和运营安全的最小覆土厚度的基础上,结合具体工程特点、隧道功能及线性的要求,确定隧道的覆土厚度,我们称为合理覆土厚度,也就是“合理”的基本概念。
  本书的特点是采用室内土工试验、室内模型试验、现场试验、理论分析等手段,从盾构泥水劈裂、开挖面稳定控制及抗浮安全等多方面探究覆土厚度问题,提出越江海泥水盾构隧道合理覆土厚度的计算模型和方法,并在南京长江隧道、南京纬三路过江通道等工程得到成功应用。
本书是作者多年研究成果的一部分,其中有日本早稻田大学博士学位论文及相关发表论文的研究内容,也有归国后主持国家自然科学基金项目、国家重点基础研究发展计划(973计划)项目,以及多项越江海盾构隧道工程项目的研究成果,包括作者指导的黄清飞博士、刘学彦博士,以及于娇、王胤、宋为、刘念等硕士的部分研究成果。
  本书付梓之际,要感谢很多人。首先要感谢的是把我引领上盾构之路的早稻田大学森麟教授——我的硕士研究生导师,即使到今天,查看国际上有关盾构泥水劈裂相关文献,早稻田大学森麟研究室的论文也是最多的。当年在森麟教授的指导下,跟随师兄们一起挥汗做劈裂试验的情景至今依然历历在目。我的博士研究生导师小泉淳教授,他不仅指导我完成博士论文,而且至今依然指导和帮助着我。他多次到南京长江隧道工地考察、指导,并与我的课题组一起研讨。在我学成归国后,王梦恕院士指示我继续深入研究盾构,每每得知我研究取得点点进展,都充满激情地鼓励我。钱七虎院士是南京长江隧道和南京纬三路过江通道项目的专家组组长,每次课题汇报,他都表扬、鼓励我们,并嘱咐我们要结合工程做好课题。杨秀敏院士对我们课题鉴定给予了很高的评价。本书的研究成果也凝结着许多设计、施工及管理者的辛苦和汗水。他们是:南京长江隧道工程施工、管理及设计单位—中铁十四局工程常务副指挥王守慧、总工程师王华伟、工程部长陈健、管理公司郭信君总工程师,沙明元总机械师;中铁第四勘察设计院集团有限公司肖明清副总工程师、韩向阳总设计师;南京纬三路过江通道工程设计负责人、中交公路第二勘察设计院隧道与地下工程设计院郭小红院长和拓勇飞副院长等。
  本书的主要内容反映了本书作者及其课题组研究成果,李兴高教授等在项目研究中做了大量工作。在本书撰写过程中,课题组的博士研究生金大龙、吴俊、沈翔、王滕、金慧、毛家骅、王将、陆平、韩冰宇、王小宇、罗维平、王旭阳,硕士研究生曹赛赛、许亚楼、高振峰、许丽群等都参与了文献收集、图表绘制、校稿等工作,特此致谢。本书的出版得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)——“高水压越江海长大盾构隧道工程安全的基础研究”(2015CB057800)的资助,在此一并表示感谢。
本书呈现给读者的虽是作者及团队多年的研究成果,但仍觉粗浅,特别是泥水劈裂及伸展问题、高水压条件下考虑刀盘作用的开挖面稳定控制问题等,还需深入研究。这些问题,我们正在结合973计划开展后续研究。本书可以说仅仅是个开篇,相信在不久的将来会有新的研究成果与读者见面。
  覆土厚度越薄,江海水压力越大,工程风险就越大。适当地留有富余量是必要的。如本书能为读者提供这方面的参考和借鉴,将是我们的莫大荣幸。

                                                              作  者    
                                                           2018年7月3日

 
 
图书目录
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第一章  绪论    1
1.1  越江(河)海盾构隧道技术    1
1.1.1  越江(河)海盾构隧道工程建设概况    1
1.1.2  越海盾构隧道工程的特点    6
1.2  国内外越江海隧道覆土厚度现状    8
1.2.1  钻爆法(矿山法)越江海隧道覆土厚度现状    9
1.2.2  越江海盾构隧道覆土厚度现状    12
1.3  合理覆土厚度问题的提出    13
1.4  本章小结    14
参考文献    15
第二章  合理覆土厚度的基本概念    18
2.1 “合理”的概念及意义    18
2.2  考虑盾构掘进泥水劈裂的极限覆土厚度    19
2.3  考虑盾构开挖面主动失稳的极限覆土厚度    21
2.4  基于抗浮稳定的盾构隧道极限覆土厚度    24
2.5  特殊条件下的安全覆土厚度    26
2.6  合理覆土厚度的确定    26
2.7  本章小结    27
参考文献    28
第三章  土体的泥水劈裂力学特性    33
3.1  泥水劈裂现象    33
3.2  泥水劈裂的理论    33
3.2.1  水力劈裂地层发生条件和机理    34
3.2.2  水力劈裂地层理论分析    35
3.3  室内三轴劈裂试验    45
3.3.1  试验仪器研制与试样材料选择    45
3.3.2  黏土水力劈裂试验研究    51
3.3.3  黏土泥水劈裂试验研究    55
3.4  劈裂压力及影响因素    59
3.4.1  劈裂压力模型    59
3.4.2  劈裂压力影响因素    61
3.5  本章小结    68
参考文献    68
第四章  泥水劈裂伸展及喷发    69
4.1  泥水劈裂和喷发现象    69
4.2  现场泥水劈裂试验Ⅰ    70
4.3  泥水劈裂的发生及伸展压力    72
4.3.1  劈裂伸展现象    72
4.3.2  劈裂持续压力及劈裂伸展流量    73
4.3.3  劈裂伸展速度的理论方程    74
4.3.4  有效劈裂伸展压力及劈裂伸展流量    74
4.4  现场泥水劈裂试验Ⅱ    76
4.4.1  现场泥水劈裂仪和试验步骤    76
4.4.2  试验场地和试验孔布置    77
4.4.3  泥水喷发和劈裂面描述    78
4.4.4  空气压力和流量变化    80
4.4.5  劈裂压力的确定    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  模型验证及修正    85
4.5.3  敏感度分析    87
4.6  劈裂伸展与盾构泥水劈裂现象的关系    89
4.7  本章小结    92
参考文献    93
第五章  盾构掘进泥水喷发判定标准    95
5.1  超大直径盾构机泥水劈裂现象的实际验证试验    95
5.1.1  试验概况    95
5.1.2  试验内容    97
5.1.3  试验结果分析    100
5.2  盾构掘进模型泥水劈裂试验    102
5.2.1  盾构模型试验机及配套设备    102
5.2.2  模型试验内容    104
5.2.3  模型试验结果分析    105
5.3  盾构掘进泥水劈裂力学模型和喷发的判定标准    107
5.3.1  盾构掘进泥水劈裂力学模型    107
5.3.2  发生泥水喷发的判定标准    108
5.3.3  泥水喷发计算案例    109
参考文献    111
第六章  开挖面、滑裂面形状及稳定性分析    112
6.1  开挖面稳定模型试验    112
6.1.1  试验原理和模型设计    112
6.1.2  试验步骤和试验工况    115
6.1.3  试验材料和材料特性    119
6.1.4  侧向土压力及其分布    121
6.1.5  土层位移和滑裂面形状    125
6.2  最小支护压力模型建立    133
6.2.1  模型假定    133
6.2.2  三维计算模型    133
6.2.3  简化二维计算模型    143
6.3  模型验证和应用    148
6.3.1  模型验证    148
6.3.2  模型预测    152
6.4  本章小结    153
参考文献    153
第七章  考虑掘进面稳定的泥水压力设定范围研究    155
7.1  泥水压力设定范围的提出背景    155
7.2  泥水压力设定上限    155
7.2.1  地层劈裂抗力的初估    155
7.2.2  地层劈裂抗力的测定    156
7.2.3  泥水压力设定上限    157
7.3  泥水压力设定下限    157
7.3.1  无地下水情况    158
7.3.2  有地下水情况    159
7.4  一般条件下盾构掘进泥水压力设定范围    159
7.5  特殊条件下盾构掘进泥水压力设定范围    160
7.5.1  穿越建筑物    160
7.5.2  高水压浅覆土    162
7.5.3  带压换刀    163
7.6  本章小结    165
参考文献    166
第八章  考虑泥水压力可设定条件下的合理覆土厚度确定    167
8.1  覆土厚度对泥水压力可设定范围的影响    167
8.2  考虑施工因素的泥水压力设定区间长度    168
8.2.1  支护压差    168
8.2.2  压力波动    170
8.2.3  带压换刀    171
8.3  满足泥水压力设定的合理覆土厚度    171
8.3.1  确定步骤    171
8.3.2  安全系数    172
8.3.3  案例分析    172
8.4  本章小结    173
参考文献    173
第九章  基于抗浮稳定的盾构隧道合理覆土厚度研究    174
9.1  隧道上浮的土体变形和力学特性分析    174
9.1.1  黏土的土体变形和抗浮力学模型    174
9.1.2  砂土的土体变形和抗浮力学模型    176
9.1.3  土体变形的数值分析和抗浮力学模型验证    180
9.2  施工期盾构隧道抗浮稳定的合理覆土厚度研究    184
9.3  运营期盾构隧道抗浮稳定的合理覆土厚度研究    186
9.4  讨论    187
9.4.1  浆液重度    187
9.4.2  浆液浮力    188
9.4.3  相邻环的侧向摩阻力    189
9.4.4  安全系数    189
9.4.5  工程应用    190
9.5  本章小结    192
参考文献    192
第十章  综合确定泥水盾构隧道合理覆土厚度    194
10.1  考虑泥水压力可设定的合理覆土厚度    194
10.1.1  泥水压力上限    194
10.1.2  泥水压力下限    195
10.1.3  泥水支护压差    195
10.1.4  泥水压力波动    196
10.1.5  带压换刀    196
10.1.6  合理覆土厚度确定    196
10.2  考虑抗浮稳定的合理覆土厚度    196
10.2.1  施工期合理覆土厚度    196
10.2.2  运营期合理覆土厚度    197
10.2.3  抗浮稳定的合理覆土厚度确定    197
10.3  水力冲刷    197
10.4  本章小结    197
参考文献    198
第十一章  南京长江隧道高水压、小覆土盾构安全掘进    199
11.1  南京长江隧道工程概况及背景    199
11.2  南京过江通道隧道段地质水文条件    199
11.3  典型断面开挖面稳定性分析    201
11.3.1  泥水盾构开挖面稳定性原理    201
11.3.2  典型断面选取    201
11.3.3  泥水盾构开挖面极限支护压力计算    205
11.4  考虑泥水劈裂的压力设定    206
11.5  高水压、小覆土冲槽段的盾构安全掘进    208
11.5.1  冲槽段开挖面极限支护压力计算    208
11.5.2  冲槽段盾构施工开挖面稳定数值模拟分析    209
11.5.3  江中冲槽段劈裂压力的计算    215
11.5.4  各种计算方法下冲槽折线下方气舱压力汇总    216
11.6  本章小结    216
参考文献    217
第十二章  南京纬三路过江通道的合理覆土设计    218
12.1  工程概况    218
12.2  地质水文条件    220
12.3  覆土厚度设定方法    223
12.4  覆土厚度建议值    224
12.5  本章小结    225
参考文献    225
第十三章  妈湾跨海通道合理覆土厚度设计探讨    226
13.1  概况    226
13.1.1  工程概况    226
13.1.2  隧道结构形式    226
13.1.3  航道开挖与岸壁构筑规划    228
13.2  地质水文条件    230
13.3  基于大直径泥水盾构掘进安全的最小覆土厚度    232
13.3.1  基于泥水压力可设定的安全掘进最小覆土厚度    232
13.3.2  基于抗浮稳定的最小覆土厚度    234
13.4  考虑开挖卸荷及构筑加载影响的最小覆土厚度    235
13.4.1  妈湾盾构隧道数值模型    235
13.4.2  岸壁构筑加载效应下最小覆土厚度    238
13.4.3  航道开挖卸载效应下最小覆土厚度    242
13.5  覆土厚度建议值    247
13.6  本章小结    248
 
 
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