市域地铁盾构隧道

本书针对典型复杂地质环境下的特定市域地铁盾构隧道，系统阐述了大断面市域地铁盾构的衬砌管片优化方法、管片施工力学行为以及大直径盾构长距离掘进控制参数与关键技术。全书共分为6章，包括绪论，市域地铁盾构隧道衬砌结构选型与优化，施工荷载下盾构隧道管片衬砌力学行为，复合地层盾构掘进动态控制，盾构刀具受力机理及布置优化，盾构连续掘进皮带机出渣技术。本书突出关键技术，重视基础理论，力求展示市域地铁盾构隧道建设的新进展，以便读者更好地熟悉和掌握市域地铁盾构隧道建设的主要技术体系。

1绪论1
1.1市域地铁建设面临的问题2
1.2市域地铁盾构隧道研究现状2
1.2.1盾构隧道衬砌结构选型2
1.2.2管片衬砌施工力学行为3
1.2.3盾构机合理掘进参数4
1.2.4盾构刀具受力与磨耗6
1.2.5连续皮带机出渣技术7
1.3本书内容9
2市域地铁盾构隧道衬砌结构选型与优化10
2.1管片衬砌结构形式10
2.1.1盾构管片类型10
2.1.2盾构管片构造11
2.1.3管片连接方式11
2.1.4管片拼装方式12
2.2管片衬砌拼装选型12
2.2.1管片选型影响因素13
2.2.2楔形管片环构造17
2.2.3管片衬砌拼装点位19
2.2.4管片选型步骤21
2.3衬砌组合形式21
2.3.1不同管片环特点21
2.3.2普通管片环排版22
2.3.3通用管片环排版24
2.4管片衬砌设计参数优化31
2.4.1优化理论31
2.4.2地层参数31
2.4.3壳-弹簧模型32
2.4.4安全系数34
2.4.5映射关系35
2.4.6参数优化37
2.5管片设计参数敏感性38
2.5.1极差分析法39
2.5.2参数敏感性39
2.6管片衬砌静力学特性41
2.6.1不同管片分块41
2.6.2不同管片幅宽44
2.6.3不同管片厚度46
2.6.4不同拼装点位47
2.7本章小结49
3施工荷载下盾构隧道管片衬砌力学行为51
3.1盾构施工荷载类别51
3.2注浆压力下管片衬砌受力机理52
3.2.1壁后注浆类别53
3.2.2壁后浆液压力54
3.2.3局部抗浮分析57
3.3混凝土管片衬砌损伤理论60
3.3.1损伤概念及假定60
3.3.2混凝土损伤模型62
3.3.3混凝土损伤本构65
3.4盾尾挤压下管片衬砌损伤力学行为67
3.4.1盾尾挤压机理67
3.4.2有限元模型68
3.4.3分析步设置73
3.4.4盾尾刷接触压力74
3.4.5衬砌结构变形特征76
3.4.6衬砌结构受力特性79
3.4.7管片挤压损伤特性87
3.5不同挤压程度下管片衬砌力学行为92
3.5.1盾尾刷接触压力92
3.5.2衬砌结构变形特征93
3.5.3衬砌结构受力特征95
3.5.4衬砌结构损伤特征99
3.6不同挤压方向下管片衬砌力学行为102
3.6.1盾尾刷接触压力102
3.6.2衬砌结构变形特征103
3.6.3衬砌结构受力特征107
3.6.4衬砌结构损伤特征110
3.7盾构机掘进质量保证措施114
3.7.1防管片挤压损伤措施114
3.7.2盾构机掘进轴线控制115
3.8本章小结115
4复合地层盾构掘进动态控制119
4.1盾构-地层相互作用119
4.1.1相互作用模型119
4.1.2地层变形过程120
4.1.3地层长期沉降121
4.1.4掌子面支护压力123
4.2盾构机主要装配参数131
4.2.1盾构推力131
4.2.2刀盘扭矩138
4.3壁后注浆对地层扰动机理139
4.3.1浆液扩散模式139
4.3.2渗透力学状态简化143
4.3.3圆孔扩张修正解146
4.3.4地表位移弹性解150
4.3.5地表位移仿真151
4.3.6浆液时变性影响153
4.4土仓压力对地层扰动机理157
4.4.1土仓压力计算模型157
4.4.2地层扰动变形特征159
4.4.3土仓压力合理范围160
4.5盾构掘进参数优化匹配161
4.5.1盾构区间工程参数162
4.5.2掘进参数统计规律162
4.5.3掘进参数选取范围170
4.5.4掘进参数相互关系171
4.6本章小结175
5盾构刀具受力机理及布置优化177
5.1盾构刀具类型177
5.2刀具破岩机理178
5.2.1滚刀破岩机制178
5.2.2切刀破岩机制180
5.2.3滚刀受力模型181
5.2.4切刀受力模型184
5.3滚刀破岩仿真186
5.3.1岩体本构关系186
5.3.2滚刀线性破岩分析187
5.3.3滚刀回转破岩分析197
5.4切刀破岩仿真203
5.4.1切刀破岩模型203
5.4.2不同地层下切刀破岩效果205
5.4.3不同前角下切刀受力特性209
5.4.4不同贯入度下切刀破岩效率212
5.5刀具磨损规律213
5.5.1影响磨损因素213
5.5.2滚刀磨损规律214
5.5.3切刀磨损规律217
5.5.4滚刀磨损预测218
5.5.5切刀磨损预测222
5.5.6刀具减耐磨措施223
5.6刀盘刀具布置形式225
5.6.1刀具布置原则225
5.6.2同心圆布置225
5.6.3单螺旋线布置225
5.6.4常规双螺旋线布置226
5.6.5反交错双螺旋线布置226
5.6.6刀盘开口率227
5.6.7刀具布置优化227
5.7本章小结230
6盾构连续掘进皮带机出渣技术232
6.1连续皮带机出渣可行性232
6.1.1连续皮带机基本构造232
6.1.2连续皮带机空间布置235
6.1.3不同出渣方式工效对比235
6.1.4不同出渣方式经济对比242
6.2皮带机设计参数及驱动布置246
6.2.1基本参数246
6.2.2圆周驱动力249
6.2.3电机功率250
6.2.4皮带张力250
6.2.5驱动布置251
6.3连续皮带机出渣安全性校核254
6.3.1皮带张力254
6.3.2皮带竖曲线255
6.3.3皮带下垂度257
6.3.4皮带张紧力258
6.3.5托辊负载258
6.3.6皮带机参数259
6.4连续皮带机出渣关键技术260
6.4.1同步延伸技术260
6.4.2皮带跑偏原因261
6.4.3跑偏解决方案261
6.5本章小结263
参考文献264
附录269