深部硬岩地层水刀辅助TBM破岩机理研究与技术应用

该书针对深部硬岩地层 水刀辅助TBM破岩机理与 技术应用这一关键问题展 开系统研究。在全面总结 国内外该技术研究现状的 基础上，首先通过常规 TBM破岩平面贯入模型试 验、水刀预切缝辅助TBM 破岩平面贯入模型试验和 离散元数值仿真，揭示滚 刀贯入过程中岩石损伤破 裂细观过程与宏观力学响 应机制，分析不同因素对 贯入过程的影响规律；在 此基础上，通过水刀切割 试验研究水刀切缝形态变 化与裂纹发展机理；进一 步地。基于水刀预切缝辅 助破岩全尺寸线性切割模 型试验，分析揭示不同水 刀与滚刀布局下的破岩性 能与破岩机理；最后，以 福建龙岩万安溪引水工程 为例，探讨TBM水力耦合 破岩技术的现场应用效果 。

蒋亚龙，男，工学博士，华东交通大学教授、博士生导师。现任华东交通大学土木基础设施智慧建维研究院副院长、岩土工程研究所副所长。入选中国科协青年人才托举工程项目、江西省杰出青年基金、江西省学科学术与技术带头人培养项目。中国岩石力学与工程学会岩石动力学专委会委员、岩石力学测试专委会委员、地下工程分会理事。主持及参与国家及省部级科研项目20余项，主持企业课题10余项：发表论文70余篇（SCI／EI检索40余篇），授权发明专利14项，主编出版专著1部、参编出版专著3部。获2022年度江西省科技进步一等奖等省部级奖5项。

第1章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 国内外研究现状 1。2.1 常规TBM破岩理论和技术研究 1.2.2 硬岩地层常规TBM破岩技术优化研究 1.2.3 新型TBM辅助破岩技术研究 1.2.4 水刀辅助TBM破岩技术研究 1.2.5 存在的主要问题与解决思路 1.3 主要内容 参考文献 第2章 常规TBM破岩平面贯入模型试验研究 2.1 引言 2.2 试验装置与方案设计 2.2.1 试验装置及布置 2.2.2 岩石试样准备 2.2.3 方案设计 2.3 试验结果分析 2.3.1 贯入过程中的岩石损伤演化发展 2.3.2 楔刀刃角的影响 2.3.3 楔刀磨损宽度的影响 2.3.4 围压的影响 2.4 讨论 2.4.1 试验结果和理论值的比较 2.4.2 临界裂纹的萌生 2.5 本章小结 参考文献 第3章 预切缝辅助TBM破岩平面贯入模型试验 3.1 引言 3.2 基础物理力学试验 3.2.1 岩石基本物理性质室内试验 3.2.2 岩石单轴压缩试验 3.2.3 岩石巴西劈裂试验 3.2.4 岩石磨蚀性试验 3.2.5 岩石矿物成分分析试验 3.3 TBM滚刀平面贯入模型试验设计 3.3.1 试验装置 3.3.2 试样制备及参数设计 3.3.3 试验过程 3.4 常规TBM滚刀平面贯入模型试验研究 3.4.1 板状岩样贯入过程宏观力学特性分析 3.4.2 板状岩样贯入损伤破坏演化过程分析 3.4.3 围压影响规律分析 3.5 预切缝辅助TBM滚刀平面贯入模型试验研究 3.5.1 板状岩样不同破岩模式对贯入过程宏观力学特性影响分析 3.5.2 板状岩样贯入损伤破坏演化过程分析 3.5.3 预切缝参数影响规律分析 3.5.4 围压影响规律分析 3.6 本章小结 参考文献 第4章 预切缝辅助TBM破岩平面贯入数值仿真 4.1 引言 4.2 TBM滚刀贯入颗粒流数值模型构建 4.2.1 细观参数标定 4.2.2 贯入模型构建 4.3 数值仿真结果分析 4.3.1 裂纹扩展及力链演化过程 4.3.2 预切缝参数对力链场分布影响规律 4.3.3 预切缝参数对岩石破坏模式影响规律 4.3.4 预切缝参数对峰值贯入荷载影响规律 4.4 本章小结 参考文献 第5章 水刀切缝岩石破裂模式试验研究 5.1 引言 5.2 水刀切割试验与压头贯入试验设计 5.2.1 岩样制备 5.2.2 水刀切割试验 5.3 水刀切缝引起的岩石破裂模式 5.3.1 切缝形态变化规律 5.3.2 水刀切缝的裂纹展开模式 5.3.3 水刀切割花岗岩机理 5.4 本章小结 参考文献 第6章 水刀一滚刀联合破岩布局模型试验研究 6.1 引言 6.2 水刀与滚刀联合破岩布局试验 6.2.1 试验方案 6.2.2 试验数据处理 6.2.3 不同水刀与滚刀布局下的破岩性能 6.2.4 基于破岩性能的滚刀与水刀布局比选 6.3 优选布局下的破岩性能与机制 6.3.1 试验方案 6.3.2 数据处理 6.3.3 切缝破岩性能与机制 6.3.4 切缝间破岩性能与机制 6.3.5 沿切缝破岩性能与机制 6.4 本章小结 参考文献 第7章 万安溪引水工程TBM水力耦合破岩技术应用 7.1 引言 7.2 万安溪引水工程概况 7.3 TBM施工段地质条件 7.3.1 地形地貌 7.3.2 地层岩性 7.3.3 地质构造 7.3.4 岩石物理力学参数 7.3.5 工程岩体分类 7.4 TBM选型 7.5 水力耦合破岩TBM技术参数 7.6 现场掘进效果分析 7.6.1 岩体条件与试验设计 7.6.2 现场掘进试验结果与分析 7.7 本章小结 参考文献 第8章 结论与展望 8.1 结论 8.2 展望