市域地铁盾构隧道

目录
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