《市域地鐵盾構隧道》針對典型復雜地質環境下的特定市域地鐵盾構隧道，系統闡述了大斷面市域地鐵盾構的襯砌管片優化方法、管片施工力學行為以及大直徑盾構長距離掘進控制參數與關鍵技術。《市域地鐵盾構隧道》共分為6章，包括緒論，市域地鐵盾構隧道襯砌結構選型與優化，施工荷載下盾構隧道管片襯砌力學行為，復合地層盾構掘進動態控制，盾構刀具受力機理及布置優化，盾構連續掘進皮帶機出渣技術。《市域地鐵盾構隧道》突出關鍵技術，重視基礎理論，力求展示市域地鐵盾構隧道建設的新進展，以便讀者更好地熟悉和掌握市域地鐵盾構隧道建設的主要技術體系。
目錄
1 緒論 1
1.1 市域地鐵建設面臨的問題 2
1.2 市域地鐵盾構隧道研究現狀 2
1.2.1 盾構隧道襯砌結構選型 2
1.2.2 管片襯砌施工力學行為 3
1.2.3 盾構機合理掘進參數 4
1.2.4 盾構刀具受力與磨耗 6
1.2.5 連續皮帶機出渣技術 7
1.3 本書內容 9
2 市域地鐵盾構隧道襯砌結構選型與優化 10
2.1 管片襯砌結構形式 10
2.1.1 盾構管片類型 10
2.1.2 盾構管片構造 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 楔形管片環構造 17
2.2.3 管片襯砌拼裝點位 19
2.2.4 管片選型步驟 21
2.3 襯砌組合形式 21
2.3.1 不同管片環特點 21
2.3.2 普通管片環排版 22
2.3.3 通用管片環排版 24
2.4 管片襯砌設計參數優化 31
2.4.1 優化理論 31
2.4.2 地層參數 31
2.4.3 殼-彈簧模型 32
2.4.4 安全系數 34
2.4.5 映射關系 35
2.4.6 參數優化 37
2.5 管片設計參數敏感性 38
2.5.1 極差分析法 39
2.5.2 參數敏感性 39
2.6 管片襯砌靜力學特性 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 不同拼裝點位 47
2.7 本章小結 49
3 施工荷載下盾構隧道管片襯砌力學行為 51
3.1 盾構施工荷載類別 51
3.2 注漿壓力下管片襯砌受力機理 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 65
3.4 盾尾擠壓下管片襯砌損傷力學行為 67
3.4.1 盾尾擠壓機理 67
3.4.2 有限元模型 68
3.4.3 分析步設置 73
3.4.4 盾尾刷接觸壓力 74
3.4.5 襯砌結構變形特征 76
3.4.6 襯砌結構受力特性 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行為 92
3.5.1 盾尾刷接觸壓力 92
3.5.2 襯砌結構變形特征 93
3.5.3 襯砌結構受力特征 95
3.5.4 襯砌結構損傷特征 99
3.6 不同擠壓方向下管片襯砌力學行為 102
3.6.1 盾尾刷接觸壓力 102
3.6.2 襯砌結構變形特征 103
3.6.3 襯砌結構受力特征 107
3.6.4 襯砌結構損傷特征 110
3.7 盾構機掘進質量保證措施 114
3.7.1 防管片擠壓損傷措施 114
3.7.2 盾構機掘進軸線控制 115
3.8 本章小結 115
4 復合地層盾構掘進動態控制 119
4.1 盾構-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 地層長期沉降 121
4.1.4 掌子面支護壓力 123
4.2 盾構機主要裝配參數 131
4.2.1 盾構推力 131
4.2.2 刀盤扭矩 138
4.3 壁后注漿對地層擾動機理 139
4.3.1 漿液擴散模式 139
4.3.2 滲透力學狀態簡化 143
4.3.3 圓孔擴張修正解 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 漿液時變性影響 153
4.4 土倉壓力對地層擾動機理 157
4.4.1 土倉壓力計算模型 157
4.4.2 地層擾動變形特征 159
4.4.3 土倉壓力合理范圍 160
4.5 盾構掘進參數優化匹配 161
4.5.1 盾構區間工程參數 162
4.5.2 掘進參數統計規律 162
4.5.3 掘進參數選取范圍 170
4.5.4 掘進參數相互關系 171
4.6 本章小結 175
5 盾構刀具受力機理及布置優化 177
5.1 盾構刀具類型 177
5.2 刀具破巖機理 178
5.2.1 滾刀破巖機制 178
5.2.2 切刀破巖機制 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 巖體本構關系 186
5.3.2 滾刀線性破巖分析 187
5.3.3 滾刀回轉破巖分析 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 刀具磨損規律 213
5.5.1 影響磨損因素 213
5.5.2 滾刀磨損規律 214
5.5.3 切刀磨損規律 217
5.5.4 滾刀磨損預測 218
5.5.5 切刀磨損預測 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 常規雙螺旋線布置 226
5.6.5 反交錯雙螺旋線布置 226
5.6.6 刀盤開口率 227
5.6.7 刀具布置優化 227
5.7 本章小結 230
6 盾構連續掘進皮帶機出渣技術 232
6.1 連續皮帶機出渣可行性 232
6.1.1 連續皮帶機基本構造 232
6.1.2 連續皮帶機空間布置 235
6.1.3 不同出渣方式工效對比 235
6.1.4 不同出渣方式經濟對比 242
6.2 皮帶機設計參數及驅動布置 246
6.2.1 基本參數 246
6.2.2 圓周驅動力 249
6.2.3 電機功率 250
6.2.4 皮帶張力 250
6.2.5 驅動布置 251
6.3 連續皮帶機出渣安全性校核 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 托輥負載 258
6.3.6 皮帶機參數 259
6.4 連續皮帶機出渣關鍵技術 260
6.4.1 同步延伸技術 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 263
參考文獻 264
附錄 269
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