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第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 国内外发展现状3

1.2.1 大跨度隧道国内外发展现状3

1.2.2 衬砌裂缝国内外发展现状6

第二章 不同断面大跨度隧道的力学特性8

2.1 简述8

2.1.1 岩体自重应力8

2.1.2 岩体构造应力9

2.2 大跨度隧道基本力学特性10

2.3 不同断面形式的隧道力学特性10

2.3.1 圆形断面隧道的应力分布10

2.3.2 椭圆形断面隧道的应力分布12

2.3.3 矩形断面隧道的应力分布14

2.3.4 卵形断面隧道的应力分布15

2.4 扁平率对大跨隧道力学特性影响15

2.5 仰拱对大跨隧道力学特性的影响18

2.6 小结19

第三章 大跨度隧道围岩稳定性分析20

3.1 影响隧道围岩稳定的有关因素20

3.1.1 地质及地质结构因素20

3.1.2 初始应力状态21

3.1.3 岩体力学性质因素22

3.1.4 地下水影响22

3.1.5 工程因素22

3.1.6 时间因素23

3.2 基于人工神经网络的隧道围岩判别23

3.2.1 人工神经网络原理24

3.2.2 梅关隧道围岩判别的BP神经网络实现30

第四章 大跨度隧道施工方法研究34

4.1 大跨度隧道基本施工方法34

4.2 大跨度隧道适用施工方法分析评价35

4.2.1 全断面法35

4.2.2 台阶法36

4.2.3 台阶分部开挖法37

4.2.4 双侧壁导坑法（眼镜法）37

4.2.5 中壁法（CD工法和CRD工法）38

4.2.6 施工方法比较38

4.3 大跨度隧道施工辅助措施39

4.4 小结40

第五章 隧道施工数值模拟的思想41

5.1 隧道施工过程数值模拟方法41

5.1.1 基本模拟思想41

5.1.2 实现卸载过程的具体方法41

5.2 数值模拟计算方法——拉格朗日差分法43

第六章 大跨单拱隧道施工力学动态数值模拟与施工方法比选47

6.1 Ⅴ级围岩数值分析模型概况47

6.1.1 Ⅴ级围岩上下台阶法开挖支护的动态数值模拟48

6.1.2 Ⅴ级围岩上下台阶留核心土法开挖支护的动态数值模拟51

6.1.3 Ⅴ级围岩CD法（中隔壁法）开挖支护的动态数值模拟56

6.1.4 Ⅴ级围岩CRD法（交叉中隔壁法）开挖支护的动态数值模拟63

6.1.5 Ⅴ级围岩双侧壁导坑法（眼镜法）开挖支护的动态数值模拟71

6.2 Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟79

6.2.1 Ⅳ级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟79

6.2.2 Ⅲ级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟81

6.2.3 Ⅱ级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟84

6.2.4 两种施工方法的比较86

第七章 大跨连拱隧道施工力学动态数值模拟与施工方法比选87

7.1 简述87

7.2 连拱隧道结构断面形式87

7.2.1 连拱隧道结构断面形式87

7.2.2 连拱隧道的开挖方式90

7.3 双连拱公路隧道不同围岩类别开挖方法的数值模拟94

7.3.1 模型的建立94

7.3.2 计算模型的选用94

7.3.3 计算范围的确定95

7.3.4 围岩参数的确定95

7.3.5 喷射混凝土参数计算及模型受力计算96

7.3.6 Ⅴ级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析96

7.3.7 Ⅳ级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析114

7.3.8 Ⅲ级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析128

7.3.9 Ⅰ级、Ⅱ级围岩施工方法的选择141

第八章 爆破震动对隧道的结构影响分析142

8.1 围内外研究现状与进展142

8.1.1 理论研究142

8.1.2 经验判据法143

8.1.3 其他判据147

8.1.4 现状概述148

8.2 爆破震动对单拱隧道的结构作用能量机制的数值分析149

8.3 爆破震动对连拱隧道的中隔墙结构影响分析154

8.3.1 隧道的工程概况和地质情况155

8.3.2 动力分析模型及参数选定156

8.3.3 爆破加载模型的确定156

8.3.4 计算结果157

第九章 隧道衬砌极限荷载分析158

9.1 隧道衬砌上的极限围岩压力158

9.1.1 非均质岩体强度158

9.1.2 倾斜层状岩层中隧道极限围岩压力162

9.2 衬砌结构内力计算165

9.2.1 计算模型165

9.2.2 拱圈衬砌内力165

9.2.3 边墙内力及变形168

第十章 衬砌开裂机理及其承载能力分析175

10.1 裂缝机理分析175

10.1.1 黏结－滑移法175

10.1.2 无滑移法177

10.1.3 综合分析180

10.1.4 缝宽度计算183

10.2 断裂理论分析开裂衬砌的稳定性184

10.2.1 混凝土断裂理论185

10.2.2 受拉伸的Griffith裂纹185

第十一章 隧道衬砌裂纹的整治措施193

11.1 衬砌裂纹的整治原则193

11.2 加固围岩的整治措施193

11.2.1 锚固注浆法193

11.2.2 深孔压浆法193

11.2.3 支挡加固和治水稳固围岩194

11.3 加固衬砌的整治措施194

11.3.1 喷锚加固裂损衬砌194

11.3.2 嵌补衬砌裂纹196

11.3.3 钢筋混凝土套拱196

11.3.4 拆除重建法198

11.3.5 隧道底部加固199

11.3.6 增设仰拱199

11.4 小结199

参考文献200