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內容簡介

《盾構隧道的理論研究與施工實踐》是作者從事盾構隧道課題研究、現場試驗以及盾構施工項目管理工作10餘年的理論研究與施工實踐的總結。全書按研究領域分為襯砌結構計算理論、盾構施工理論分析與現場試驗、盾構附屬工程計算實例及相關應用技術等三篇，共26章。主要內容包括盾構隧道管片接頭荷載試驗、盾構管片接頭受力與變形的三維有限元分析、盾構隧道一次襯砌和雙層襯砌結構計算理論、掘進機掘進性能數值仿真模擬、盾構機刀盤刀具優化布置、硬岩盾構隧道盤形滾刀損壞機理的力學分析與應用、盾構施工引起的地麵沉降數學模型、盾構掘進參數數學模型、綫路轉彎引起的盾構隧道襯砌環扭轉力學分析、盾構隧道圍岩壓力及管片內力與變形的現場監測試驗研究、盾構隧道主要質量問題及原因分析、盾構施工廢水淨化處理及再利用研究以及盾構附屬工程相關計算實例等。
目前，我國盾構隧道中采用二次襯砌的工程還很少，大多數情況下，二次襯砌的內力計算在設計中被省略，作為承載結構的二次襯砌的受力計算方法還不成熟。具有內襯的盾構隧道雙層襯砌結構計算理論在國內還少有人研究，《盾構隧道的理論研究與施工實踐》可以提供有益的參考；此外，國內盾構機絕大部分依靠進口，對刀盤、刀具布置研究很少，掘進機掘進性能數值仿真模擬則填補瞭國內這個領域的技術空白，對盾構機刀盤刀具設計及優化布置具有重要參考價值。
《盾構隧道的理論研究與施工實踐》可供從事土木工程、城市軌道交通、隧道工程、盾構機製造等領域設計與施工的工程技術人員、科研人員以及大專院校相關專業師生作為技術參考資料。

作者簡介

張厚美（1966－），男，福建人。博士（後）、教授級高級工程師，注冊一級建造師、注冊安全工程師。2000年畢業於上海同濟大學地下建築與工程係，獲工學博士學位。現在廣州市盾建地下工程有限公司從事地鐵盾構隧道施工技術研究和施工項目管理工作。
參加過廣州市軌道交通二號綫、三號綫、四號綫、五號綫、二八綫等多個盾構工程施工項目建設，在施工項目一綫從事岩土工程、盾構隧道工程施工技術研究及施工項目管理工作10餘年。曆任項目技術員、項目副總工、項目總工、項目經理、公司技術部經理、副總工程師、總工程師等職務。主要專業特長：施工技術管理、施工項目管理、盾構技術研發、盾構隧道的結構計算分析、數值仿真模擬、工程數據庫應用軟件開發等。
主持、參加過10餘項課題研究工作，獲得廣東省科學技術奬二二等奬1項、廣州市科學技術奬一等奬、二等奬、三等奬各1項、廣東省企業管理現代化優秀成果二等奬1項、中建總科技進步奬二等奬1項；有4項專利獲得國傢專利局授權；有3項成果獲批為省級工法。
執筆撰寫瞭40餘篇（第一作者）論文，其中有2篇論文被評為省級優秀論文，有7篇論文被評為院局級優秀論文，有8篇論文被EI收錄。

內頁插圖

目錄

第一篇 盾構隧道管片接頭荷載試驗與結構計算理論
緒論
第1章 圓形隧道襯砌結構計算理論概述
1.1 襯砌結構計算理論的發展曆史
1.2 襯砌結構設計模型的分類
1.3 襯砌結構計算模型的評析
1.4 襯砌結構設計現狀及研究方嚮
1.5 本章小結

第2章 盾構隧道管片接頭荷載試驗研究
2.1 接頭荷載試驗概況
2.2 試驗設備與方法
2.3 管片接頭試驗成果分析
2.4 接頭抗彎剛度的經驗公式
2.5 本章小結

第3章 盾構隧道管片接頭試驗的數值模擬
3.1 襯墊材料的壓縮迴彈試驗
3.2 接頭力學模型的建立
3.3 接頭力學模型的驗證
3.4 接頭力學特性的模擬
3.5 本章小結

第4章 盾構隧道一次襯砌力學計算模型
4.1 常用計算方法概述
4.2 梁-非綫性彈簧模型的建立與驗證
4.3 穿黃隧洞一次襯砌受力計算
4.4 若乾參數對襯砌內力的影響
4.5 本章小結

第5章 雙層襯砌接頭荷載試驗及相互作用模型
5.1 雙層襯砌接頭荷載試驗設計
5.2 雙層襯砌接頭試驗結果分析
5.3 內外襯砌截麵內力分配計算
5.4 接閤麵相互作用模型的提齣及驗證
5.5 不同模型對計算結果的影響
5.6 本章小結

第6章 盾構隧道雙層襯砌力學計算模型
6.1 雙層襯砌設計技術現狀
6.2 雙層襯砌力學模型的建立
6.3 穿黃隧洞雙層襯砌聯閤受力計算
6.4 不同模型的計算結果對比
6.5 考慮內外襯頂拱初始縫隙的內力計算
6.6 本章小結

第7章 盾構隧道管片接頭三維有限元分析
7.1 概述
7.2 有限元分析軟件的選取及簡介
7.3 有限元分析模型的建立
7.4 計算結果分析
7.5 本章小結

第8章 研究成果總結及展望
8.1 主要研究成果
8.2 主要研究結論
8.3 發展趨勢及有待研究的內容

第二篇 盾構施工的理論分析、數值仿真及試驗研究
第9章 硬岩掘進機（TBM）的掘進性能數值仿真
9.1 常用預測模型簡介
9.2 切削力模型
9.3 掘進參數計算
9.4 計算實例——秦嶺隧道TB880E隧道掘進機
9.5 關於TB880E滾刀布置優化的討論
9.6 本章小結

第10章 混閤式盾構機的掘進性能數值仿真
10.1 混閤式盾構機的特點及應用情況
10.2 切削力計算模型
10.3 仿真計算實例
10.4 本章小結

第11章 盾構機刀盤刀具優化布置探討
11.1 盾構機及使用概況
11.2 1638號盾構機刀具布置存在的問題
11.3 刀具布置調整方案
11.4 純滾刀方案切削參數計算結果
11.5 混閤刀具方案切削參數計算結果
11.6 本章小結

第12章 硬岩中盾構機刀具磨損的檢測方法
12.1 刀具失效的判斷方法
12.2 運用掘進參數檢測滾刀失效的原理
12.3 滾刀磨損或失效的判斷方法
12.4 應用實例
12.5 本章小結

第13章 硬岩盾構隧道滾刀損壞機理的力學分析與應用
13.1 引言
13.2 滾刀損壞的主要形式及原因
13.3 滾刀損壞機理的力學分析
13.4 滾刀不轉或過載的臨界貫人度計算
13.5 計算結果分析及應用示例
13.6 本章小結

第14章 綫路轉彎引起的盾構隧道襯砌環扭轉機理分析
14.1 概述
14.2 施工條件及襯砌環扭轉概況
14.3 彎道段襯砌環扭轉機理分析
14.4 計算結果及分析
14.5 本章小結

第15章 盾構隧道施工引起的地麵沉降數學模型研究
15.1 工程背景
15.2 沉降觀測方法
15.3 沉降槽分布模型
15.4 沉降隨時間的發展模型
15.5 沉降量概率分布的統計分析
15.6 本章小結

第16章 硬岩盾構隧道主要質量問題及原因分析
16.1 概述
16.2 硬岩盾構隧道常見質量問題
16.3 質量問題的原因分析
16.4 減少隧道質量問題的主要措施
16.5 本章小結

第17章 土壓平衡式盾構掘進試驗及數學模型研究
17.1 工程概況
17.2 盾構掘進試驗
17.3 盾構掘進速度數學模型推導
17.4 刀盤扭矩數學模型推導
17.5 掘進參數對掘進速度和扭矩的影響分析
17.6 本章小結

第18章 盾構隧道圍岩壓力的現場監測試驗研究
18.1 研究背景
18.2 監測斷麵的地質條件
18.3 監測元件及布置
18.4 監測結果及分析
18.5 圍岩壓力監測值與理論值的對比
18.6 本章小結

第19章 管片內力與變形的現場監測試驗研究
19.1 概述
19.2 管片襯砌結構
19.3 監測斷麵的布置
19.4 測量元件及埋設
19.5 試驗監測結果
19.6 監測結果的計算分析
19.7 本章小結

第三篇 盾構隧道附屬工程及相關應用技術研究
第20章 盾構施工對建築物基礎沉降影響的評估
20.1 工程概況
20.2 地錶沉降常用計算方法評析
20.3 地錶沉降影響範圍計算
20.4 本章小結

第21章 地鐵車站頂部龍門吊軌道基礎設計計算
21.1 工程概況
21.2 車站頂闆上部龍門吊軌道基礎設計計算
21.3 車站結構外側龍門吊樁基軌道梁設計計算
21.4 本章小結

第22章 大跨度地鐵車站頂闆臨時支撐設計與安裝
22.1 工程概況
22.2 加固方法
22.3 設計計算
22.4 鋼管支撐的製作、安裝
22.5 本章小結

第23章 地下連續牆泥漿槽壁穩定的分析
23.1 破壞體模型及其受力分析
23.2 破壞體尺寸及安全係數的計算
23.3 不同方法計算結果的對比
23.4 各種因素對槽壁穩定的影響
23.5 本章小結

第24章 盾構機姿態參數的測量及計算方法研究
24.1 概述
24.2 盾構姿態參數的描述
24.3 盾構姿態的常用測量方法
24.4 盾構姿態的測量及計算方法
24.5 測量精度評價
24.6 應用實例
24.7 本章小結

第25章 盾構施工汙水淨化處理及再利用研究
25.1 研究背景
25.2 研究內容及技術指標
25.3 汙水處理試驗及處理工藝選擇
25.4 施工汙水處理流程設計
25.5 實施情況及主要技術創新
25.6 效益分析及應用前景分析
25.7 項目推廣應用可行性研究
25.8 本章小結

第26章 盾構技術在廣州地鐵的應用與發展
26.1 盾構的起源及發展
26.2 廣州地鐵的規劃及發展迴顧
26.3 廣州地鐵盾構技術的特點與發展
26.4 本章小結
後記

精彩書摘

在廣泛進行資料調研後，從接頭荷載試驗人手，通過對大量試驗數據的整理、分析，以對接頭的受力機理和接縫受力與變形規律有感性認識。在此基礎上，抽象齣接頭的力學模型，建立接頭抗彎剛度的理論評價方法和雙層襯砌的相互作用模型，並用試驗數據對模型的正確性和準確度進行對比驗證；將試驗中建立的接頭力學模型推廣應用到整環襯砌受力計算中，得到瞭圓形裝配式一次襯砌計算的梁一非綫性彈簧模型和裝配整體式雙層襯砌的三種受力計算模型，並編製瞭相應的有限元計算程序，然後應用所編程序對穿黃隧洞一次襯砌結構和雙層襯砌結構的受力進行計算。在研究過程注重從試驗數據齣發，結閤試驗建立理論模型，然後再盡可能將理論計算結果與試驗結果對比。
本篇研究內容按邏輯關係分章組織，前麵章節一般是後續章節的基礎和準備，各章節內容之間又有一定的相對獨立性。全文共分8章，第1章文獻綜述，迴顧瞭圓形襯砌的各種結構計算理論，提齣瞭襯砌結構計算模型的發展方嚮；第2章管片接頭荷載試驗研究，分析瞭接縫受力與變形的各種試驗結果，這一章為後續各章提供瞭必不可少的試驗數據；第3章研究接頭荷載試驗的數值模擬方法，得到瞭接頭抗彎剛度的計算模型，為一次襯砌的受力計算提供瞭接頭的非綫性本構關係；第4章研究瞭圓形裝配式一次襯砌的受力計算方法，得到瞭穿黃隧洞一次襯砌施工期的內力計算結果，這也是雙層襯砌結構內力疊加的一部分；第5章研究雙層襯砌接頭荷載試驗並提齣瞭雙層襯砌相互作用的三種模型，為雙層襯砌整環受力計算提供瞭基礎；第6章研究雙層襯砌整環受力計算方法，得到瞭穿黃隧洞雙層襯砌最終（運行期）的內力計算結果，第5、6兩章是本篇的重點研究內容；第7章對管片接頭進行三維有限元分析，由於試驗應變測點有限，可將計算結果作為試驗測量數據的補充。第8章總結瞭論文的研究工作、結論及有待研究的內容。

前言/序言

　　張厚美作者，是從事地鐵盾構隧道施工技術項目管理工作和研究的教授級高工。十多年來參加過廣州地鐵二號綫、三號綫、五號綫、二八號綫延長綫等許多盾構施工項目的建設，並進行工程的研究和創新。尤其可喜的寫齣瞭這本以工程為依托，從實踐上升到理論真諦總結的書，是很有價值的。
　　一個工程，就是一個1：1的科學實驗，這種實驗是可信的，遠遠優於小比例的模擬試驗，因每項工程都可總結齣“對”與“錯”，該修改的、有創新的、産生新理念的許多可貴的知識火花。及時把這些總結齣來是我們的責任，是對工程科學的貢獻，作者這種精神是可敬的，是值得學習的。
　　我願意為這樣的書寫“序”，其意義、水平遠大於在計算上拼湊的文章和快速齣的書。
　　作者集博士、博士後期間的研究內容和水平，結閤在第一生産綫，不怕辛苦、滾爬在工地上去解決一個個難題，研發齣一係列成果，這種學習是為瞭應用，應用是為瞭乾好工程，這纔是一個工程科技人員生長之路，我很欣賞這樣的模式，希望廣大讀者都能像作者那樣勤學、勤用、勤思考、勤總結、多創新的工作和生活。
　　全書內容豐富、圖文並茂、論述流暢，尤其廣州一批有誌之士對廣州這個地質相當復雜的地鐵工程，應用盾構和淺埋暗挖法配閤，解決瞭屬於世界性的一係列技術難題，他們在睏難摺磨，施工艱辛的過程中，享受到瞭探索難題過程的興趣和自豪。一本書不追求係統性、要追求一個個技術難題的提齣背景和解決思路辦法；不追求理論的深奧，而追求從工程實踐中找齣規律、找齣簡單的理論去解決復雜的問題；一本書的印齣要給人啓示，給人應用而不是束之高閣。
　　作者這本書，在裝配整體式雙層襯砌荷載試驗方麵；在盾構刀盤及刀具優化配置、刀具磨損檢測方麵；在盾構機姿態參數測量、計算方法和應用方麵；在盾構施工廢水淨化處理應用方麵等都有很大創新，並具有國際先進水平的工程範例。
　　希望廣大青年的科技作者，多讀書，但一定要讀好書，讀有利於啓示思考方法的好書。“盾構隧道的理論研究與施工實踐”是一本好書。可供從事隧道及地下工程、軌道交通、盾構製造等領域的設計、施工、管理人員、科技人員及大專院校師生的技術參考和應用指南。
盾構隧道的理論研究與施工實踐 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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