悬索桥隧道锚岩石力学关键技术及应用

本书结合重庆鹅公岩大桥、湖北四渡河大桥、湖南矮寨大桥等十余座悬索桥隧道锚岩石力学研究实践，系统总结悬索桥隧道锚岩石力学关键技术及其应用效果，提出以勘探平（斜）洞综合测试与试验为基础的隧道锚围岩工程特性精细评价方法，研发隧道锚大比尺现场缩尺模型试验成套技术，揭示隧道锚围岩“夹持效应”力学机制和变形破坏机制。基于隧道锚承载特性的综合研究，获得隧道锚在数万吨级荷载下变形为毫米级，流变效应不明显的重要结论，并为工程实践所证实。

邬爱清，男，1963年2月生，湖北安陆人，教授级高级工程师（二级教授），工学博士，博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家（2004年）。1984年毕业于武汉水利电力学院（现武汉大学）水利水电工程建筑专业。现任长江水利委员会长江科学院副总工程师，水利部岩土力学与工程重点实验室主任；兼任国际岩石力学学会非连续变形分析委员会委员，中国岩石力学与工程学会常务理事，中国岩石力学与工程学会岩石力学测试专业委员会主任委员，长江水利委员会科技委委员，以及《岩石力学与工程学报》（第8届副主编）、《岩土力学》、《地下空间与工程学报》和《长江科学院院报》编委会编委。
长期从事水工岩石力学理论及工程应用研究，负责与承担了三峡、水布垭、锦屏等三十余个国家重点工程中的相关岩石力学试验、测试及稳定性评价等研究工作。主持国家重点研发计划项目“堤防险情演化机制与隐患快速探测及应急抢险技术装备”一项，国家自然科学基金重点项目“深部岩体工程特性的理论与实验研究”一项，国家自然科学基金面上项目“基于岩体结构-强度-高应力控制的洞室围岩变形与破坏演化机制研究”等三项，省部级科研项目“滑坡灾害评价、预测及防治关键技术研究”等多项。此外，还负责了重庆鹅公岩大桥、四渡河大桥等悬索桥隧道锚承载特性的试验与综合分析论证工作。
主持编写国家标准《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-014）、水利部行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（代替SL 264-2001）、《水工设计手册》（第2版）基础理论卷岩石力学章。出版《水工岩石力学》（副主编）及《三峡工程中的岩石力学理论与实践》（主编）等专著。发表论文一百四十余篇。曾获国家科学技术进步奖二等奖三项，其中作为第一完成人完成的项目“水工岩体特性评价与工程利用关键技术”获2015年国家科学技术进步奖二等奖。

第1章 概述
1.1 悬索桥隧道锚发展概况
1.2 隧道锚研究现状
1.2.1 隧道锚围岩工程特性研究现状
1.2.2 隧道锚现场模型试验研究现状
1.2.3 隧道锚数值仿真模拟研究现状
1.2.4 隧道锚承载力计算方法研究现状
1.3 作者团队隧道锚研究历程和思路
1.4 本书主要内容
第2章 隧道锚围岩工程特性精细评价方法
2.1 隧道锚围岩特性精细评价方法的提出
2.2 洞室围岩性状探洞勘测
2.2.1 四渡河大桥勘探平洞勘察
2.2.2 云南普立大桥勘探斜洞勘察
2.2.3 宜昌伍家岗长江大桥勘探斜洞勘察
2.3 基于勘探平洞的风化卸荷带划分
2.3.1 勘探平洞布置
2.3.2 茶洞岸勘探平洞地质描述
2.3.3 吉首岸勘探平洞地质描述
2.3.4 平洞波速测试及卸荷带划分
2.3.5 构建三维地质概化模型
2.4 岩体力学特性现场试验
2.4.1 试验布置
2.4.2 岩体变形试验
2.4.3 混凝土与基岩接触面直剪试验
2.4.4 岩体直剪试验
2.4.5 结构面直剪试验
2.4.6 承压板流变试验
2.4.7 直剪流变试验
2.4.8 三轴流变试验
2.5 隧道锚围岩质量分级
2.5.1 国标BQ分级
2.5.2 RMR岩体分类
2.5.3 基于工程岩体质量分级的岩体力学参数
2.5.4 基于霍克-布朗经验强度准则的岩体力学参数
第3章 隧道锚大比尺现场缩尺模型试验
3.1 隧道锚大比尺现场缩尺模型试验思想的提出
3.2 理论依据
3.3 模型试验建造方法
3.3.1 试验洞布置
3.3.2 模型尺度选择
3.3.3 试验洞成洞方法
3.4 模型试验加载方法
3.4.1 反力梁加载法
3.4.2 千斤顶自平衡加载法
3.4.3 伺服加载系统
3.5 模型试验监控技术
3.5.1 表面变形监测
3.5.2 深部变形监测
3.5.3 锚碇与围岩接触面变形监测
3.5.4 锚碇内部应变特征测试
3.5.5 模型试验破坏过程监测
3.6 试验流程
3.6.1 超张拉试验
3.6.2 张拉流变试验
3.6.3 极限超张拉试验
3.7 基于模型试验的反演分析方法
3.7.1 反演计算方法
3.7.2 应用实例
第4章 室内地质力学模型试验方法
4.1 相似比设计
4.2 模型材料
4.3 模型构筑
4.4 加载与量测
4.5 试验结果分析
4.5.1 设计荷载试验（1P）
4.5.2 超载试验
第5章 隧道锚“夹持效应”力学机制和变形破坏机制
5.1 “夹持效应”现场缩尺模型试验
5.1.1 专项模型试验
5.1.2 专项模型试验数值重现
5.2 现场缩尺模型试验变形破坏模式分析
5.2.1 伍家岗长江大桥隧道锚模型试验结果
5.2.2 太洪长江大桥隧道锚模型试验结果
5.2.3 水布垭清江大桥隧道锚模型试验结果
5.3 基于连续介质数值方法的隧道锚超载破坏分析
5.3.1 伍家岗长江大桥隧道锚承载特性数值模拟
5.3.2 太洪长江大桥隧道锚承载特性数值模拟
5.3.3 水布垭清江大桥隧道锚承载特性数值模拟
5.4 基于非连续介质分析方法的隧道锚超载破坏分析
5.4.1 非连续变形分析数值模型
5.4.2 模拟结果
第6章 隧道锚承载能力综合研究方法
6.1 模型试验方法
6.2 多尺度非线性数值分析方法
6.2.1 模型尺度
6.2.2 原型尺度
6.3 极限平衡分析方法
6.3.1 隧道锚多块体极限平衡分析方法
6.3.2 基于“夹持效应”的极限平衡分析方法
6.3.3 极限平衡分析方法小结
6.4 经验类比法
6.4.1 方法原理及应用条件
6.4.2 应用实例
6.5 综合方法应用成果
第7章 实桥隧道锚承载能力监控验证
7.1 隧道锚综合监控技术
7.2 隧道锚承载能力验证
7.2.1 四渡河大桥隧道锚变形监测成果及分析
7.2.2 矮寨大桥茶洞岸隧道锚监测成果及分析
参考文献