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第一章 绪论1

1.1目的与意义1

1.2隧道施工地层变形的时空效应及变形机理2

1.2.1地层移动与变形的时空效应2

1.2.2地层移动与变形的理论基础4

1.3隧道施工地层变形预计方法研究综述6

1.3.1经验公式法6

1.3.2理论解析法9

1.3.3数值分析法10

1.3.4模型试验法12

1.3.5神经网络与灰色预测方法13

1.3.6随机介质理论方法14

1.3.7城市隧道施工地层变形研究存在的间题及发展趋势15

1.4本书主要内容16

第二章 矿山法施工隧道地层变形的时间-空间过程18

2.1单元开挖引起的地层变形18

2.1.1单元开挖引起的地层下沉18

2.1.2单元开挖引起的地层水平移动20

2.1.3单元开挖引起的地层其他变形22

2.2隧道开挖引起的地层变形25

2.2.1隧道施工地层变形的时间过程25

2.2.2隧道施工及停工时地层变形时空过程的统一计算30

2.2.3考虑隧道反复施工、停工的地层变形时空过程的统一计算33

2.2.4考虑隧道掘进速度变化时地层变形时空过程的统一计算34

2.2.5考虑隧道地质条件变化时地层变形时空过程的统一计算36

2.2.6隧道分部施工时地层变形时空过程的统一计算37

2.2.7多隧道施工时地层变形时空过程的统一计算40

2.2.8半无限开挖情况下地层变形时空过程的计算43

2.3地层变形计算基本参数及其反分析方法44

2.3.1隧道施工洞内地层损失的确定44

2.3.2下沉速度系数C值的确定46

2.3.3隧道施工地层变形基本参数的反分析方法46

2.4隧道开挖空间的具体计算48

2.4.1圆形开挖横断面49

2.4.2椭圆形开挖横断面50

2.4.3马蹄形开挖横断面51

2.4.4任意开挖横断面52

2.4.5隧道开挖变形空间的简化计算53

2.5考虑隧道施工多因素影响的地层变形时空统一计算公式54

第三章 隧道疏水地层变形的时间-空间过程60

3.1岩土疏水引起的地层有效应力的变化60

3.2单元疏水引起的地层变形63

3.3隧道降水及开挖引起的地层变形65

3.3.1井点降水引起的地层变形65

3.3.2降水漏斗曲线的确定69

3.3.3隧道开挖引起的地层变形70

3.3.4水位恢复后地层的回弹71

3.3.5降水及开挖引起的总地层变形72

3.4隧道开挖及失水引起的地层变形72

3.4.1开挖失水引起的地层变形计算72

3.4.2隧道开挖引起的地层变形76

3.4.3隧道开挖及失水引起的地层总变形76

第四章 盾构法施工隧道地层变形的时间-空间过程77

4.1盾构施工地层沉降的组成77

4.2盾构推进工作面推力及壳壁摩擦力引起的地层变形79

4.2.1盾构推进的力学模型及假定79

4.2.2盾构正面推力与盾壳摩擦力的取值79

4.2.3Mindlin公式80

4.2.4盾构推进工作面推力引起的地层变形80

4.2.5盾构外壁与土层之间的摩擦力引起的地层变形83

4.3盾构法施工引起的地层变形89

4.3.1隧道开挖引起的地层变形89

4.3.2盾构隧道开挖失水引起的地层变形92

4.3.3盾构法施工引起的总地层变形92

4.4盾构施工地层损失的确定92

第五章 基于时空统一预测理论的地层变形可靠性计算94

5.1概述94

5.2可靠性分析的基本理论95

5.3隧道施工地层变形可靠度的计算97

5.3.1抗力效应R97

5.3.2荷载效应S98

5.4计算参数的蒙特卡罗试验法98

5.5蒙特卡罗-随机介质法的实施99

第六章 计算软件的编制及工程实例分析101

6.1软件系统设计简介101

6.1.1软件的设计语言101

6.1.2软件系统的设计方法101

6.1.3软件系统的功能102

6.2柳州桐油山隧道计算实例103

6.2.1工程概况103

6.2.2计算结果及分析104

6.3深圳地铁大科区间隧道计算实例119

6.3.1工程概况119

6.3.2计算结果及分析121

6.4南京地铁许南区间隧道计算实例125

6.4.1工程概况125

6.4.2计算结果及分析126

6.5上海地铁区间隧道计算实例131

6.6小结134

第七章 基于时空统一预测理论的地层变形可靠性计算实例136

7.1矿山山法施工隧道地层变形可靠性计算分析136

7.1.1计算参数的确定136

7.1.2横断面地层变形的概率分布137

7.1.3纵断面地层变形的概率分布140

7.1.4可靠度计算结果及分析143

7.2盾构法施工隧道地层变形可靠性计算分析146

7.2.1计算参数的确定146

7.2.2盾构施工地层变形的概率分布147

7.2.3可靠度计算结果及分析150

7.3小结153

第八章 隧道施工地层变形的影响因素分析154

8.1隧道纵向施工工序对地层变形的影响分析154

8.1.1单隧道对向和背向施工对地层变形的影响154

8.1.2盾构隧道对向施工对地层变形的影响157

8.1.3隧道不同开挖分部纵向间距对地层变形的影响159

8.2隧道横断面施工分块对地层变形的影响分析161

8.3隧道施工速度对地层变形的影响分析164

8.4隧道施工降水对地层变形的影响分析165

8.4.1隧道施工降水深度对地层变形的影响166

8.4.2降水井距隧道的距离对地层变形的影响168

8.5盾构隧道施工参数对地层变形的影响分析170

8.5.1工作面附加推力对地层变形的影响170

8.5.2壳壁与地层的摩擦力对地层变形的影响172

8.6小结174

参考文献177