目錄
1 緒論 1
1.1 市域地鐵建設(shè)面臨的問題 2
1.2 市域地鐵盾構(gòu)隧道研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)選型 2
1.2.2 管片襯砌施工力學(xué)行為 3
1.2.3 盾構(gòu)機(jī)合理掘進(jìn)參數(shù) 4
1.2.4 盾構(gòu)刀具受力與磨耗 6
1.2.5 連續(xù)皮帶機(jī)出渣技術(shù) 7
1.3 本書內(nèi)容 9
2 市域地鐵盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)選型與優(yōu)化 10
2.1 管片襯砌結(jié)構(gòu)形式 10
2.1.1 盾構(gòu)管片類型 10
2.1.2 盾構(gòu)管片構(gòu)造 11
2.1.3 管片連接方式 11
2.1.4 管片拼裝方式 12
2.2 管片襯砌拼裝選型 12
2.2.1 管片選型影響因素 13
2.2.2 楔形管片環(huán)構(gòu)造 17
2.2.3 管片襯砌拼裝點(diǎn)位 19
2.2.4 管片選型步驟 21
2.3 襯砌組合形式 21
2.3.1 不同管片環(huán)特點(diǎn) 21
2.3.2 普通管片環(huán)排版 22
2.3.3 通用管片環(huán)排版 24
2.4 管片襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化 31
2.4.1 優(yōu)化理論 31
2.4.2 地層參數(shù) 31
2.4.3 殼-彈簧模型 32
2.4.4 安全系數(shù) 34
2.4.5 映射關(guān)系 35
2.4.6 參數(shù)優(yōu)化 37
2.5 管片設(shè)計(jì)參數(shù)敏感性 38
2.5.1 極差分析法 39
2.5.2 參數(shù)敏感性 39
2.6 管片襯砌靜力學(xué)特性 41
2.6.1 不同管片分塊 41
2.6.2 不同管片幅寬 44
2.6.3 不同管片厚度 46
2.6.4 不同拼裝點(diǎn)位 47
2.7 本章小結(jié) 49
3 施工荷載下盾構(gòu)隧道管片襯砌力學(xué)行為 51
3.1 盾構(gòu)施工荷載類別 51
3.2 注漿壓力下管片襯砌受力機(jī)理 52
3.2.1 壁后注漿類別 53
3.2.2 壁后漿液壓力 54
3.2.3 局部抗浮分析 57
3.3 混凝土管片襯砌損傷理論 60
3.3.1 損傷概念及假定 60
3.3.2 混凝土損傷模型 62
3.3.3 混凝土損傷本構(gòu) 65
3.4 盾尾擠壓下管片襯砌損傷力學(xué)行為 67
3.4.1 盾尾擠壓機(jī)理 67
3.4.2 有限元模型 68
3.4.3 分析步設(shè)置 73
3.4.4 盾尾刷接觸壓力 74
3.4.5 襯砌結(jié)構(gòu)變形特征 76
3.4.6 襯砌結(jié)構(gòu)受力特性 79
3.4.7 管片擠壓損傷特性 87
3.5 不同擠壓程度下管片襯砌力學(xué)行為 92
3.5.1 盾尾刷接觸壓力 92
3.5.2 襯砌結(jié)構(gòu)變形特征 93
3.5.3 襯砌結(jié)構(gòu)受力特征 95
3.5.4 襯砌結(jié)構(gòu)損傷特征 99
3.6 不同擠壓方向下管片襯砌力學(xué)行為 102
3.6.1 盾尾刷接觸壓力 102
3.6.2 襯砌結(jié)構(gòu)變形特征 103
3.6.3 襯砌結(jié)構(gòu)受力特征 107
3.6.4 襯砌結(jié)構(gòu)損傷特征 110
3.7 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)質(zhì)量保證措施 114
3.7.1 防管片擠壓損傷措施 114
3.7.2 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軸線控制 115
3.8 本章小結(jié) 115
4 復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)動(dòng)態(tài)控制 119
4.1 盾構(gòu)-地層相互作用 119
4.1.1 相互作用模型 119
4.1.2 地層變形過程 120
4.1.3 地層長(zhǎng)期沉降 121
4.1.4 掌子面支護(hù)壓力 123
4.2 盾構(gòu)機(jī)主要裝配參數(shù) 131
4.2.1 盾構(gòu)推力 131
4.2.2 刀盤扭矩 138
4.3 壁后注漿對(duì)地層擾動(dòng)機(jī)理 139
4.3.1 漿液擴(kuò)散模式 139
4.3.2 滲透力學(xué)狀態(tài)簡(jiǎn)化 143
4.3.3 圓孔擴(kuò)張修正解 146
4.3.4 地表位移彈性解 150
4.3.5 地表位移仿真 151
4.3.6 漿液時(shí)變性影響 153
4.4 土倉(cāng)壓力對(duì)地層擾動(dòng)機(jī)理 157
4.4.1 土倉(cāng)壓力計(jì)算模型 157
4.4.2 地層擾動(dòng)變形特征 159
4.4.3 土倉(cāng)壓力合理范圍 160
4.5 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化匹配 161
4.5.1 盾構(gòu)區(qū)間工程參數(shù) 162
4.5.2 掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 162
4.5.3 掘進(jìn)參數(shù)選取范圍 170
4.5.4 掘進(jìn)參數(shù)相互關(guān)系 171
4.6 本章小結(jié) 175
5 盾構(gòu)刀具受力機(jī)理及布置優(yōu)化 177
5.1 盾構(gòu)刀具類型 177
5.2 刀具破巖機(jī)理 178
5.2.1 滾刀破巖機(jī)制 178
5.2.2 切刀破巖機(jī)制 180
5.2.3 滾刀受力模型 181
5.2.4 切刀受力模型 184
5.3 滾刀破巖仿真 186
5.3.1 巖體本構(gòu)關(guān)系 186
5.3.2 滾刀線性破巖分析 187
5.3.3 滾刀回轉(zhuǎn)破巖分析 197
5.4 切刀破巖仿真 203
5.4.1 切刀破巖模型 203
5.4.2 不同地層下切刀破巖效果 205
5.4.3 不同前角下切刀受力特性 209
5.4.4 不同貫入度下切刀破巖效率 212
5.5 刀具磨損規(guī)律 213
5.5.1 影響磨損因素 213
5.5.2 滾刀磨損規(guī)律 214
5.5.3 切刀磨損規(guī)律 217
5.5.4 滾刀磨損預(yù)測(cè) 218
5.5.5 切刀磨損預(yù)測(cè) 222
5.5.6 刀具減耐磨措施 223
5.6 刀盤刀具布置形式 225
5.6.1 刀具布置原則 225
5.6.2 同心圓布置 225
5.6.3 單螺旋線布置 225
5.6.4 常規(guī)雙螺旋線布置 226
5.6.5 反交錯(cuò)雙螺旋線布置 226
5.6.6 刀盤開口率 227
5.6.7 刀具布置優(yōu)化 227
5.7 本章小結(jié) 230
6 盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)皮帶機(jī)出渣技術(shù) 232
6.1 連續(xù)皮帶機(jī)出渣可行性 232
6.1.1 連續(xù)皮帶機(jī)基本構(gòu)造 232
6.1.2 連續(xù)皮帶機(jī)空間布置 235
6.1.3 不同出渣方式工效對(duì)比 235
6.1.4 不同出渣方式經(jīng)濟(jì)對(duì)比 242
6.2 皮帶機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及驅(qū)動(dòng)布置 246
6.2.1 基本參數(shù) 246
6.2.2 圓周驅(qū)動(dòng)力 249
6.2.3 電機(jī)功率 250
6.2.4 皮帶張力 250
6.2.5 驅(qū)動(dòng)布置 251
6.3 連續(xù)皮帶機(jī)出渣安全性校核 254
6.3.1 皮帶張力 254
6.3.2 皮帶豎曲線 255
6.3.3 皮帶下垂度 257
6.3.4 皮帶張緊力 258
6.3.5 托輥負(fù)載 258
6.3.6 皮帶機(jī)參數(shù) 259
6.4 連續(xù)皮帶機(jī)出渣關(guān)鍵技術(shù) 260
6.4.1 同步延伸技術(shù) 260
6.4.2 皮帶跑偏原因 261
6.4.3 跑偏解決方案 261
6.5 本章小結(jié) 263
參考文獻(xiàn) 264
附錄 269