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掘進機隧道掘進概論 版權信息
- ISBN：9787030399700
- 條形碼：9787030399700 ; 978-7-03-039970-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
掘進機隧道掘進概論 內容簡介
本書系統地介紹了掘進機的發展歷史、掘進機的分類、組成及選型。從掘進機與巖體相互作用的角度研究了滾刀破巖規律、巖體各因素對掘進機掘進過程的影響。從優化破巖的角度研究刀盤優化設計及掘進機的推力、扭矩設計與支護體系設計原則。系統地總結并研究了與掘進機隧道施工相關的巖石和巖體的物理力學試驗，特別提出現場掘進試驗的重要性。提出了巖體可掘性的表征方法、評價了現在巖體分類體系對掘進機施工的適用性和困難地層的可掘性。對現有掘進機施工模型進行了總結與評價，提出了巖體特性掘進機施工預測模型。對軟硬混合地層進行了全面研究并給出了研究實例。全面應用本書的理論基礎，對高地應力影響下的掘進機施工進行深入研究，并給出了研究實例。
掘進機隧道掘進概論 目錄
目錄
序一
序二
前言
第1章 TBM的發展及展望 1
1.1 TBM的發展 1
1.1.1 TBM簡介 1
1.1.2 TBM的出現和發展 2
1.2 TBM在我國的研發和應用 5
1.2.1 我國TBM的開發研制 5
1.2.2 中外合作制造TBM 7
1.2.3 TBM在我國的應用 9
1.3 TBM掘進能力的發展 13
1.4 TBM的應用前景 14
參考文獻 15
第2章 TBM的分類、組成及選型 17
2.1 TBM的分類 17
2.2 TBM的運行機理和適用范圍 20
2.2.1 敞開式TBM 20
2.2.2 單護盾TBM 20
2.2.3 雙護盾TBM 21
2.2.4 土壓平衡盾構 22
2.2.5 泥水平衡盾構 22
2.2.6 復合式盾構或TBM 23
2.3 典型TBM的組成 23
2.3.1 掘進機刀具 24
2.3.2 刀盤 27
2.3.3 刀盤驅動系統 31
2.3.4 支撐及推進系統 32
2.3.5 操作系統 34
2.3.6 支護系統 35
2.3.7 后配套系統的組成 37
2.4 針對不同巖體條件的TBM選型 38
2.4.1 西康鐵路秦嶺I線隧道 39
2.4.2 萬家寨引黃入晉工程 40
2.4.3 大伙房水庫一期輸水隧道 42
2.4.4 新疆中天山隧道 43
2.4.5 陜西引紅濟石工程 44
2.4.6 甘肅省引火人秦工程 46
2.4.7 甘肅省引洮供水一期工程 47
2.4.8 青海省引火濟湟調水工程 49
2.4.9 昆明市掌鳩河引供水上程上公山隧道 50
2.4.10 新疆伊犁大坂引水隧道工程 52
2.4.11 蘭渝鐵路西秦嶺隧道 53
2.4.12 重慶地鐵六號線一期工程 54
2.4.13 瑞士列奇堡基線隧道 55
2.4.14 俞灣北宜高速公路雪山隧道 56
2.4.15 南非萊索托引水隧洞 58
參考文獻 61
第3章 TBM施工原理 64
3.1 滾刀破巖機理 64
3.1.1 單滾刀侵入巖石過程 65
3.1.2 滾刀切割理論 67
3.1.3 滾刀幾何參數及巖石參數對破巖的影響 70
3.2 滾刀破巖數值模擬 72
3.2.1 離散單元法 73
3.2.2 單滾刀侵入的數值模擬 74
3.2.3 雙滾刀間巖片形成的數值模擬 77
3.2.4 雙滾刀優化間距計算 79
3.3 TBM與巖體的相互作用 82
3.3.1 TBM刀盤掘進工地運行研究 83
3.3.2 TBM撐靴與巖體相互作用研究 84
3.3.3 TBM支護過程與巖體相互作用研究 85
參考文獻 86
第4章 巖體的可掘特性分析 89
4.1 巖體的可掘性 89
4.1.1 巖體特征可掘性指數 90
4.1.2 高地應力對巖體特征可掘性指數的影響 94
4.2 現有巖體分類系統對評價巖體可掘性的適用性 100
4.2.1 巖體分類系統 100
4.2.2 巖體分類系統對TBM開挖隧道巖體可掘性評價的實例 102
4.2.3 巖體分類系統對TBM開挖隧道巖體可掘性評價的適用性 105
4.3 困難地層的可掘特性及對施工的影響 106
4.3.1 密集節理化巖體 106
4.3.2 大變形地層 107
4.3.3 巖溶地層 109
4.3.4 斷層破碎帶 111
4.3.5 完整性好的高強度高摩擦性地層 112
參考文獻 113
第5章 TBM隧道開挖巖石物理力學試驗 118
5.1 巖石脆性試驗 118
5.1.1 巖石脆性定義及表征 118
5.1.2 脆性試驗 120
5.2 巖石摩擦性試驗 122
5.2.1 巖石的摩擦性 122
5.2.2 確定巖石摩擦性的地質方法 123
5.2.3 Vickers試驗 127
5.2.4 Cerchar誠驗 127
5.2.5 LCPC摩擦性試驗 133
5.2.6 NTNU摩擦性試驗 135
5.3 巖石侵入試驗 137
5.3.1 試驗簡介 137
5.3.2 試驗原理及步驟 138
5.3.3 試驗影響因素 139
5.3.4 試驗的優點及發展前景 140
5.4 滾刀破巖試驗 141
5.4.1 線性切割試驗機 141
5.4.2 試驗原理 142
5.4.3 試驗結果分析 144
5.5 TBM現場掘進試驗 147
5.5.1 試驗步驟 147
5.5.2 試驗參數的確定 148
5.5.3 試驗實例及試驗結果分析 149
參考文獻 163
第6章 巖體參數對TBM施工的影響 166
6.1 巖石的物理力學性質對TBM施工的影響 166
6.1.1 巖石抗壓強度 166
6.1.2 巖石的脆性 166
6.1.3 者石的其他物理力學性質 167
6.2 節理性質對TBM施工的影響 168
6.2.1 節理間距對滾刀破巖影響數值模擬 169
6.2.2 節理方向對滾刀破巖影響數值模擬 176
6.2.3 節理對掘進機開挖影響的典型實例研究 185
6.3 地應力條件對TBM施工的影響 194
6.4 地下水條件對TBM施工的影響 195
參考文獻 195
第7章 TBM施工預測 198
7.1 TBM施工的評價指標 198
7.1.1 掘進速度 198
7.1.2 施工進度 199
7.1.3 掘進機利用率 199
7.1.4 刀具磨損 199
7.2 TBM施工的單因素預測模型 200
7.3 TBM施工的多因素預測模型 200
7.3.1 CSM模型 200
7.3.2 NTNU模型 202
7.3.3 巖體分類預測模型 208
7.3.4 Gehring模型 208
7.3.5 概率模型 211
7.3.6 模糊神經網絡模型 211
7.4 巖體特性預測模型 212
7.4.1 掘進速度預測巖體概念模型 212
7.4.2 建立數據庫 212
7.4.3 數據庫中巖體的可掘特性分析 216
7.4.4 回歸分析結果 216
7.4.5 巖體參數對掘進速度的影響 218
7.4.6 模型的局限性 222
參考文獻 222
第8章 混合地層對TBM開挖的影響 224
8.1 軟硬混合開挖地層定義及分類 224
8.2 軟硬混合地層開挖巖石破碎過程及對開挖效率的影響 227
8.2.1 **類混合開挖地層 228
8.2.2 第二類混合開挖地層 228
8.2.3 第三類混合開挖地層 230
8.2.4 小結 230
8.3 混合地層TBM開挖施工預測模型 231
8.4 混合地層中滾刀差異受力數值分析 232
8.4.1 數值分析模型 232
8.4.2 新鮮花崗巖巾的計算結果 234
8.4.3 混合地層中的計算結果 235
8.4.4 討論與結論 236
8.5 混合地層開挖實例 237
8.5.1 深埋污水隧道T05隧道段 237
8.5.2 盾構機 238
8.5.3 區域地質特征 240
8.5.4 T05隧道巖土工程勘察 241
8.5.5 TBM開挖時遇到的問題 242
8.5.6 混合地層開挖所遇到的典型問題 245
8.5.7 椎薦的解決方案及TBM的改進措施 247
8.5.8 TBM改進及降水措施的有效件 248
參考文獻 251
第9章 錦屏二級水電站引水隧洞TBM施工實例 253
9.1 引水隧洞區的工程地質條件 255
9.1.1 地形地貌 255
9.1.2 地層巖性 256
9.1.3 地質構造 257
9.1.4 地下水條件 257
9.1.5 地應力條件 258
9.2 TBM設計參數 260
9.2.1 施工排水洞TBM詳細參數 260
9.2.2 1號引水洞TBM詳細設計參數 261
9 2.3 3號引水洞TBM詳細設計參數 262
9.3 巖石室內物理力學試驗 264
9.3.1 單軸壓縮試驗 264
9.3.2 巴西劈裂試驗 265
9.3.3 Cerchar摩擦試驗 266
9.3.4 巖爆試驗 269
9.4 TBM原位掘進試驗 283
9.4.1 1號引水隧洞TBM掘進試驗 283
9.4.2 3號引水隧洞掘進試驗 287
9.4.3 施工排水洞掘進試驗 291
9.4.4 巖石渣片篩分試驗及形狀分析 293
9.4.5 不同高地應力條件下TBM掘進試驗結果對比分析 298
9.4.6 結語 299
9.5 基于TBM破巖規律的引水隧洞巖體分段 300
9.6 引水隧洞TBM開挖預測 305
9.6.1 不同巖體條件段的TBM施工預測 305
9.6.2 TBM掘進試驗結果與相應點預測結果對比分析 306
9.7 TBM開挖評價 308
9 7.1 1號、3號引水隧洞TBM施上進度 308
9.7.2 典型巖體條件段TBM開挖 311
9.7.3 典型撐靴洞擘破壞情況 315
9.7.4 TBM開挖分析 321
9.7.5 滾刀磨損分析 324
9.7.6 總結 327
參考文獻 328
附錄 329
序一
序二
前言
第1章 TBM的發展及展望 1
1.1 TBM的發展 1
1.1.1 TBM簡介 1
1.1.2 TBM的出現和發展 2
1.2 TBM在我國的研發和應用 5
1.2.1 我國TBM的開發研制 5
1.2.2 中外合作制造TBM 7
1.2.3 TBM在我國的應用 9
1.3 TBM掘進能力的發展 13
1.4 TBM的應用前景 14
參考文獻 15
第2章 TBM的分類、組成及選型 17
2.1 TBM的分類 17
2.2 TBM的運行機理和適用范圍 20
2.2.1 敞開式TBM 20
2.2.2 單護盾TBM 20
2.2.3 雙護盾TBM 21
2.2.4 土壓平衡盾構 22
2.2.5 泥水平衡盾構 22
2.2.6 復合式盾構或TBM 23
2.3 典型TBM的組成 23
2.3.1 掘進機刀具 24
2.3.2 刀盤 27
2.3.3 刀盤驅動系統 31
2.3.4 支撐及推進系統 32
2.3.5 操作系統 34
2.3.6 支護系統 35
2.3.7 后配套系統的組成 37
2.4 針對不同巖體條件的TBM選型 38
2.4.1 西康鐵路秦嶺I線隧道 39
2.4.2 萬家寨引黃入晉工程 40
2.4.3 大伙房水庫一期輸水隧道 42
2.4.4 新疆中天山隧道 43
2.4.5 陜西引紅濟石工程 44
2.4.6 甘肅省引火人秦工程 46
2.4.7 甘肅省引洮供水一期工程 47
2.4.8 青海省引火濟湟調水工程 49
2.4.9 昆明市掌鳩河引供水上程上公山隧道 50
2.4.10 新疆伊犁大坂引水隧道工程 52
2.4.11 蘭渝鐵路西秦嶺隧道 53
2.4.12 重慶地鐵六號線一期工程 54
2.4.13 瑞士列奇堡基線隧道 55
2.4.14 俞灣北宜高速公路雪山隧道 56
2.4.15 南非萊索托引水隧洞 58
參考文獻 61
第3章 TBM施工原理 64
3.1 滾刀破巖機理 64
3.1.1 單滾刀侵入巖石過程 65
3.1.2 滾刀切割理論 67
3.1.3 滾刀幾何參數及巖石參數對破巖的影響 70
3.2 滾刀破巖數值模擬 72
3.2.1 離散單元法 73
3.2.2 單滾刀侵入的數值模擬 74
3.2.3 雙滾刀間巖片形成的數值模擬 77
3.2.4 雙滾刀優化間距計算 79
3.3 TBM與巖體的相互作用 82
3.3.1 TBM刀盤掘進工地運行研究 83
3.3.2 TBM撐靴與巖體相互作用研究 84
3.3.3 TBM支護過程與巖體相互作用研究 85
參考文獻 86
第4章 巖體的可掘特性分析 89
4.1 巖體的可掘性 89
4.1.1 巖體特征可掘性指數 90
4.1.2 高地應力對巖體特征可掘性指數的影響 94
4.2 現有巖體分類系統對評價巖體可掘性的適用性 100
4.2.1 巖體分類系統 100
4.2.2 巖體分類系統對TBM開挖隧道巖體可掘性評價的實例 102
4.2.3 巖體分類系統對TBM開挖隧道巖體可掘性評價的適用性 105
4.3 困難地層的可掘特性及對施工的影響 106
4.3.1 密集節理化巖體 106
4.3.2 大變形地層 107
4.3.3 巖溶地層 109
4.3.4 斷層破碎帶 111
4.3.5 完整性好的高強度高摩擦性地層 112
參考文獻 113
第5章 TBM隧道開挖巖石物理力學試驗 118
5.1 巖石脆性試驗 118
5.1.1 巖石脆性定義及表征 118
5.1.2 脆性試驗 120
5.2 巖石摩擦性試驗 122
5.2.1 巖石的摩擦性 122
5.2.2 確定巖石摩擦性的地質方法 123
5.2.3 Vickers試驗 127
5.2.4 Cerchar誠驗 127
5.2.5 LCPC摩擦性試驗 133
5.2.6 NTNU摩擦性試驗 135
5.3 巖石侵入試驗 137
5.3.1 試驗簡介 137
5.3.2 試驗原理及步驟 138
5.3.3 試驗影響因素 139
5.3.4 試驗的優點及發展前景 140
5.4 滾刀破巖試驗 141
5.4.1 線性切割試驗機 141
5.4.2 試驗原理 142
5.4.3 試驗結果分析 144
5.5 TBM現場掘進試驗 147
5.5.1 試驗步驟 147
5.5.2 試驗參數的確定 148
5.5.3 試驗實例及試驗結果分析 149
參考文獻 163
第6章 巖體參數對TBM施工的影響 166
6.1 巖石的物理力學性質對TBM施工的影響 166
6.1.1 巖石抗壓強度 166
6.1.2 巖石的脆性 166
6.1.3 者石的其他物理力學性質 167
6.2 節理性質對TBM施工的影響 168
6.2.1 節理間距對滾刀破巖影響數值模擬 169
6.2.2 節理方向對滾刀破巖影響數值模擬 176
6.2.3 節理對掘進機開挖影響的典型實例研究 185
6.3 地應力條件對TBM施工的影響 194
6.4 地下水條件對TBM施工的影響 195
參考文獻 195
第7章 TBM施工預測 198
7.1 TBM施工的評價指標 198
7.1.1 掘進速度 198
7.1.2 施工進度 199
7.1.3 掘進機利用率 199
7.1.4 刀具磨損 199
7.2 TBM施工的單因素預測模型 200
7.3 TBM施工的多因素預測模型 200
7.3.1 CSM模型 200
7.3.2 NTNU模型 202
7.3.3 巖體分類預測模型 208
7.3.4 Gehring模型 208
7.3.5 概率模型 211
7.3.6 模糊神經網絡模型 211
7.4 巖體特性預測模型 212
7.4.1 掘進速度預測巖體概念模型 212
7.4.2 建立數據庫 212
7.4.3 數據庫中巖體的可掘特性分析 216
7.4.4 回歸分析結果 216
7.4.5 巖體參數對掘進速度的影響 218
7.4.6 模型的局限性 222
參考文獻 222
第8章 混合地層對TBM開挖的影響 224
8.1 軟硬混合開挖地層定義及分類 224
8.2 軟硬混合地層開挖巖石破碎過程及對開挖效率的影響 227
8.2.1 **類混合開挖地層 228
8.2.2 第二類混合開挖地層 228
8.2.3 第三類混合開挖地層 230
8.2.4 小結 230
8.3 混合地層TBM開挖施工預測模型 231
8.4 混合地層中滾刀差異受力數值分析 232
8.4.1 數值分析模型 232
8.4.2 新鮮花崗巖巾的計算結果 234
8.4.3 混合地層中的計算結果 235
8.4.4 討論與結論 236
8.5 混合地層開挖實例 237
8.5.1 深埋污水隧道T05隧道段 237
8.5.2 盾構機 238
8.5.3 區域地質特征 240
8.5.4 T05隧道巖土工程勘察 241
8.5.5 TBM開挖時遇到的問題 242
8.5.6 混合地層開挖所遇到的典型問題 245
8.5.7 椎薦的解決方案及TBM的改進措施 247
8.5.8 TBM改進及降水措施的有效件 248
參考文獻 251
第9章 錦屏二級水電站引水隧洞TBM施工實例 253
9.1 引水隧洞區的工程地質條件 255
9.1.1 地形地貌 255
9.1.2 地層巖性 256
9.1.3 地質構造 257
9.1.4 地下水條件 257
9.1.5 地應力條件 258
9.2 TBM設計參數 260
9.2.1 施工排水洞TBM詳細參數 260
9.2.2 1號引水洞TBM詳細設計參數 261
9 2.3 3號引水洞TBM詳細設計參數 262
9.3 巖石室內物理力學試驗 264
9.3.1 單軸壓縮試驗 264
9.3.2 巴西劈裂試驗 265
9.3.3 Cerchar摩擦試驗 266
9.3.4 巖爆試驗 269
9.4 TBM原位掘進試驗 283
9.4.1 1號引水隧洞TBM掘進試驗 283
9.4.2 3號引水隧洞掘進試驗 287
9.4.3 施工排水洞掘進試驗 291
9.4.4 巖石渣片篩分試驗及形狀分析 293
9.4.5 不同高地應力條件下TBM掘進試驗結果對比分析 298
9.4.6 結語 299
9.5 基于TBM破巖規律的引水隧洞巖體分段 300
9.6 引水隧洞TBM開挖預測 305
9.6.1 不同巖體條件段的TBM施工預測 305
9.6.2 TBM掘進試驗結果與相應點預測結果對比分析 306
9.7 TBM開挖評價 308
9 7.1 1號、3號引水隧洞TBM施上進度 308
9.7.2 典型巖體條件段TBM開挖 311
9.7.3 典型撐靴洞擘破壞情況 315
9.7.4 TBM開挖分析 321
9.7.5 滾刀磨損分析 324
9.7.6 總結 327
參考文獻 328
附錄 329
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