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穿越断层区隧道工程地压特征及新型支护理论


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穿越断层区隧道工程地压特征及新型支护理论
  • 书号：9787030788184
    作者：黄醒春,李科,王颖轶
  • 外文书名：
  • 装帧：圆脊精装
    开本：B5
  • 页数：351
    字数：456000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2024-06-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥268.00元
    售价： ￥211.72元
  • 图书介质:
    纸质书

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本书围绕穿越断层区域构造应力状态、初始应力场的模拟计算方法、隧道建设扰动状态、地压特征、新型支护技术等相关的理论、方法以及结构稳定风险防控等脉络，融合作者十多年研究和工程实践经验，介绍断层区隧道工程建设的系统理论和完整技术体系。全书共10章，主要介绍断层区域地应力状态、断层发育区地应力场的DDM建模与反演、断层破碎带岩体变形特性及其评价、断层破碎带岩体剪胀机理及其评价、开挖卸载条件下断层破碎带岩体变形及宏观位移特性、断层构造区围岩地压特性及其合理支护方式、穿越断层带隧道稳定性及其灾变预控，并介绍两个应用实例。
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    前言
    第1章 绪论1
    1.1 概述1
    1.2 国内外研究现状2
    1.2.1 国内工程实践及施工技术水平2
    1.2.2 断层对地应力场的影响研究现状3
    1.2.3 初始地应力场反演研究现状6
    1.2.4 节理岩体变形研究现状11
    1.2.5 支护理论与方法研究现状13
    1.2.6 数值方法的研究及其应用现状15
    1.3 主要内容17
    第2章 断层区域地应力状态20
    2.1 概述20
    2.2 地应力的成因及其影响因素21
    2.3 断层模型概述24
    2.3.1 法向变形模型24
    2.3.2 切向变形模型26
    2.3.3 剪切强度27
    2.4 断层周边应力场分布规律的DDM分析28
    2.4.1 计算模型28
    2.4.2 断层附近应力方向29
    2.4.3 断层附近应力大小30
    2.4.4 受载后断层附近位移分布31
    2.4.5 断层应力与变形32
    2.4.6 断层影响范围32
    2.5 断层力学参数的影响34
    2.5.1 断层刚度34
    2.5.2 断层尺寸35
    2.5.3 断层内摩擦角36
    2.6 断层影响范围的影响因素分析37
    2.6.1 计算模型37
    2.6.2 断层倾角对影响范围的影响37
    2.6.3 断层内摩擦角对影响范围的影响38
    2.6.4 断层黏聚力对影响范围的影响39
    2.7 线性与非线性断层模型比较41
    2.7.1 计算模型41
    2.7.2 断层附近应力场比较42
    2.7.3 断层附近位移场比较43
    2.7.4 断层应力比较43
    2.7.5 断层变形比较43
    2.7.6 断层影响范围比较44
    2.8 小结45
    第3章 断层发育区地应力场的DDM建模与反演46
    3.1 概述46
    3.2 半平面非连续介质问题力学方法47
    3.2.1 含不连续面有限层弹性半平面问题描述47
    3.2.2 层状弹性半平面问题的DDM基本解48
    3.2.3 复合半平面问题的DDM基本解57
    3.2.4 黏弹性介质充填裂隙问题的DDM基本解58
    3.3 DDM及其在地应力场模拟中的应用61
    3.3.1 DDM原理及其基本方程61
    3.3.2 DDM高精度化探讨63
    3.3.3 三维DDM基本理论65
    3.4 断层破碎带岩体非线性特性及其DDM建模69
    3.4.1 断层的流变本构关系69
    3.4.2 断层带非线性变形特性70
    3.5 复杂构造应力场的DDM实用计算方法71
    3.5.1 基于有限实测值的地应力场DDM反演71
    3.5.2 基于断层产状参数和线性规划法的地应力场DDM反演73
    3.6 实例分析74
    3.6.1 基于有限实测值的三维初始应力场DDM模拟74
    3.6.2 基于断层产状参数的三维初始应力场DDM模拟82
    3.7 小结84
    第4章 断层破碎带岩体变形特性及其评价85
    4.1 断层破碎带岩体结构特征及其等效叠加模型85
    4.1.1 岩体结构特征85
    4.1.2 岩体结构等效叠加模型87
    4.2 断层破碎带岩体变形特性88
    4.2.1 研究现状分析88
    4.2.2 岩体变形特性88
    4.3 应力-应变关系特点及其一般化本构模型113
    4.3.1 裂隙对岩体弹性模量、泊松比与剪切模量的影响113
    4.3.2 裂隙岩体的弹性柔度矩阵115
    4.3.3 裂隙岩体的弹性本构方程118
    4.3.4 裂隙岩体的弹塑性本构方程119
    4.3.5 模型中参数的确定120
    4.4 断层区岩体各向异性特征的评价方法122
    4.4.1 理论基础及研究现状122
    4.4.2 裂隙岩体变形特性一维柱状结构模型的构建128
    4.4.3 断层带裂隙岩体变形方向特性判定方法的构建135
    4.5 工程实例分析139
    4.6 小结143
    第5章 断层破碎带岩体剪胀机理及其评价145
    5.1 概述145
    5.2 裂隙演化阶段及体积应变状态147
    5.3 非贯通节理断裂扩展及其孔隙性扩容149
    5.3.1 规则排列非贯通节理断裂扩展及其孔隙性扩容149
    5.3.2 随机分布非贯通节理断裂扩展及其孔隙性扩容151
    5.3.3 非规则排列交互贯通裂隙岩体剪胀特性158
    5.4 裂隙岩体压剪扩容的DDM数值方法160
    5.4.1 基础理论160
    5.4.2 基于DDM计算结果的体积应变计算169
    5.4.3 裂隙岩体压剪扩容DDM程序实现170
    5.4.4 DDM数值方法适用性检验170
    5.5 基于岩块变形模量及裂隙面刚度特性的剪胀预测173
    5.6 小结176
    第6章 开挖卸载条件下断层破碎带岩体变形及宏观位移特性177
    6.1 概述177
    6.2 开挖卸载扰动特性及变形位移的局部化178
    6.3 扰动位移影响因素及其敏感性分析180
    6.3.1 隧道与破碎带夹角的影响180
    6.3.2 破碎带与两侧岩体弹性模量比的影响185
    6.3.3 水平侧压系数的影响190
    6.4 工程开挖卸载条件下裂隙岩体扩容处理203
    6.4.1 裂隙岩体加卸载体积应变DDM处理方法204
    6.4.2 DDM的应用拓展204
    6.4.3 案例计算205
    6.4.4 无限域内局部开挖卸载问题206
    6.4.5 卸载条件下裂隙岩体体积增大问题208
    6.5 小结210
    第7章 断层构造区围岩地压特性及其合理支护方式211
    7.1 地压特征及其影响因素分析211
    7.1.1 经典地压理论及其合理性211
    7.1.2 基于三维数值方法的地压特征曲线建立216
    7.1.3 地质因素对地压特征曲线的影响219
    7.1.4 隧道围岩及支护结构卸载位移特性222
    7.1.5 应力释放与支护时间优化226
    7.2 断层带隧道合理支护方式及其稳定性227
    7.2.1 隧道支护方式227
    7.2.2 典型支护方式比较228
    7.3 穿越断裂带隧道施工工艺的最优化及应用233
    7.3.1 传统围岩与支护共同作用理论及适用性233
    7.3.2 基于支护结构强度和变形综合优化的支护理论及施工工艺236
    7.4 小结242
    第8章 穿越断层带隧道稳定性及其灾变预控244
    8.1 概述244
    8.2 基于支护结构强度及位移的隧道施工预控方法244
    8.3 基于现场监测及线性规划法的优化反演方法245
    8.3.1 优化反演的基本理论245
    8.3.2 优化反演程序流程247
    8.4 断层带隧道开挖扰动特性及其工艺优化247
    8.4.1 数值模型的建立249
    8.4.2 隧道不同开挖方法数值模拟结果251
    8.4.3 不同开挖方法比选分析261
    8.5 断层区隧道结构地震响应特性及减振技术272
    8.5.1 工程概况及数值建模272
    8.5.2 不同支护的模型参数275
    8.5.3 计算工况277
    8.5.4 不同支护计算结果比较278
    8.6 断层区隧道开挖岩体加固方式及其作用机理290
    8.6.1 断层带岩体合理加固方式及其作用效果290
    8.6.2 预应力加固锚杆长度的影响295
    8.7 小结298
    第9章 实例应用299
    9.1 概述299
    9.2 应用案例1——基于现场监测及线性规划法的优化反演302
    9.2.1 工程及地质概况302
    9.2.2 反馈分析FEM数值模型302
    9.2.3 监测数据的选择302
    9.2.4 1—1断面(4#机组断面)反演结果303
    9.2.5 各期开挖稳定性预测309
    9.3 应用案例2——南湾隧道316
    9.3.1 地层岩性316
    9.3.2 地质构造316
    9.3.3 围岩稳定性数值模拟分析318
    9.3.4 监控量测分析326
    9.3.5 隧道开挖331
    9.3.6 初期支护332
    9.3.7 注浆施工与控制措施333
    9.4 小结339
    第10章 结论341
    参考文献344
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