大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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傅鹤林 等 著

图书标签:

• 隧道工程
• 隧道力学
• 衬砌结构
• 裂缝控制
• 大跨隧道
• 施工力学
• 岩土工程
• 结构工程
• 数值模拟
• 工程实践

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030243348

版次：1

商品编码：10356825

包装：平装

丛书名： 21世纪技术与工程著作系列·土木工程

开本：16开

出版时间：2009-05-01

用纸：胶版纸

页数：202

内容简介

大跨度隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理是困扰隧道科技工作者的一个难题。作者借助于数值分析，针对工程中常见的II、III、IV和V级围岩中大跨度单拱和边拱隧道施工的力学行进行了较深入研究。通过研究得到了不同级别围岩中大跨度隧道的合理开挖顺序。隧道渗透水是影响隧道安全运营和结构稳定的主要不利因素，而初砌开裂是引起渗漏水的主要原因。本书结合沙坝隧道分析了倾斜岩层中衬砌开裂机理及其承载能力，并提出了相应的处治措施。
本书通俗易懂，实用性强，可供隧道工程界的工程技术人员、科技人员及高校师生阅读。

目录

前言
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外发展现状
1.2.1 大跨度隧道国内外发展现状
1.2.2 衬砌裂缝国内外发展现状
第二章 不同断面大跨度隧道的力学特性
2.1 简述
2.1.1 岩体自重应力
2.1.2 岩体构造应力
2.2 大跨度隧道基本力学特性
2.3 不同断面形式的隧道力学特性
2.3.1 圆形断面隧道的应力分布
2.3.2 椭圆形断面隧道的应力分布
2.3.3 矩形断面隧道的应力分布
2.3.4 卵形断面隧道的应力分布
2.4 扁平率对大跨隧道力学特性影响
2.5 仰拱对大跨隧道力学特性的影响
2.6 小结
第三章 大跨度隧道围岩稳定性分析
3.1 影响隧道围岩稳定的有关因素
3.1.1 地质及地质结构因素
3.1.2 初始应力状态
3.1.3 岩体力学性质因素
3.1.4 地下水影响
3.1.5 工程因素
3.1.6 时间因素
3.2 基于人工神经网络的隧道围岩判别
3.2.1 人工神经网络原理
3.2.2 梅关隧道围岩判别的BP神经网络实现
第四章 大跨度隧道施工方法研究
4.1 大跨度隧道基本施工方法
4.2 大跨度隧道适用施工方法分析评价
4.2.1 全断面法
4.2.2 台阶法
4.2.3 台阶分部开挖法
4.2.4 双侧壁导坑法（眼镜法）
4.2.5 中壁法（CD工法和CRD工法）
4.2.6 施工方法比较
4.3 大跨度隧道施工辅助措施
4.4 小结
第五章 隧道施工数值模拟的思想
5.1 隧道施工过程数值模拟方法
5.1.1 基本模拟思想
5.1.2 实现卸载过程的具体方法
5.2 数值模拟计算方法——拉格朗日差分法
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
6.1 V级围岩数值分析模型概况
6.1.1 V级围岩上下台阶法开挖支护的动态数值模拟
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
6.1.3 V级围岩CD法（中隔壁法）开挖支护的动态数值模拟
6.1.4 V级围岩 RD法（交叉中隔壁法）开挖支护的动态数值模拟
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
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
6.2.1 IV级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟
6.2.2 III级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟
6.2.3 II级围岩上下台阶法和CD法开挖支护的数值模拟
6.2.4 两种施工方法的比较
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
7.1 简述
7.2 连拱隧道结构断面形式
7.2.1 连拱隧道结构断面形式
7.2.2 连拱隧道的开挖方式
7.3 双连拱公路隧道不同围岩类别开挖方法的数值模拟
7.3.1 模型的建立
7.3.2 计算模型的选用
7.3.3 计算范围的确定
7.3.4 围岩参数的确定
7.3.5 喷射混凝土参数计算及模型受力计算
7.3.6 V级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析
7.3.7 IV级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析
7.3.8 III级围岩中双联拱隧道施工数值模拟分析
7.3.9 I级、II级围岩施工方法的选择
第八章 爆破震动对隧道的结构影响分析
第九章 隧道衬砌极限荷载分析
第十章 衬砌开裂机理及其承载能力分析
第十一章 隧道衬砌裂纹的整治措施
参考文献

精彩书摘

第二章 不同断面大跨度隧道的力学特性
2.1 简述
地下硐室一般都修建在天然岩体之中，在岩体工程开挖之前的岩体或者在岩体工程影响区之外的岩体中都存在着初始地应力场。在岩体内开挖地下硐室必然扰动或破坏原先处于相对平衡状态的初始地应力场，从而在一定范围内引起地应力的重新分布，并且导致岩体发生某种程度变形。在岩体内开挖地下硐室，由于破坏了已有的地应力平衡状态，而引起地应力重新分布，致使围岩将在径向、切向分别发生引张及压缩变形，因此使得原来的径向压应力降低，而切向压应力升高，这种压应力降低和升高现象随着远离硐室壁而逐渐减弱，以至于达到一定距离后消失。通常，将这种应力重分布所波及的岩石称之为围岩，围岩中的初始地应力状态叫一次应力，重分布后的地应力状态叫二次应力或围岩应力。
依据岩体中初始地应力场产生的主要因素，可以将岩体中初始地应力场划分为两大组成部分，即自重应力场和构造应力场，二者叠加起来变构成岩体初始地应力场的主体。

前言/序言

巍峨之下：探寻岩土智慧与工程之盾 本书，《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》，并非仅仅是一部技术手册，它更是一次深入岩土深处的科学探险，一次对隐藏在地球肌体之下复杂力的深刻洞察。当我们以宏伟的尺度在地下开辟道路，构建起连接世界的咽喉，便不得不面对一个严峻的挑战：如何理解并驾驭那股塑造山峦、蕴藏巨能的地下力量。 本书的核心，在于揭示大跨度隧道在建造过程中所展现出的微妙而又强大的力学行为。想象一下，数以千计的岩层在你头顶上方数百米处，它们承受着来自上方地层和自身重力的巨大压力。这种压力并非静止不动，随着我们一点点地掘进，岩层的应力状态会发生重塑，地层会发生变形，而这些细微的变化，都可能对我们精心设计的地下通道产生深远的影响。本书将带领读者一同审视这些动态的力学过程：岩体应力场的演变、围岩的变形机理、不同开挖方式对岩体稳定性的影响，以及施工过程中可能出现的掌子面失稳、涌水涌泥等灾害现象。我们将通过严谨的理论分析、精密的数值模拟以及丰富的工程实践案例，系统地阐释这些复杂力学行为的内在逻辑。 然而，地下工程的挑战远不止于此。即使我们巧妙地规避了岩体的失稳，构建了坚固的支护结构，隧道本身，尤其是其重要的组成部分——衬砌，也可能面临着隐秘的威胁。本书的另一重要篇章，将聚焦于衬砌裂缝的产生机理。混凝土衬砌，作为承载地下巨大压力、隔离外界环境的重要屏障，其服役的严酷性不言而喻。在长期的地下环境中，衬砌会受到来自围岩的持续应力、温度变化引起的膨胀与收缩、以及地下水侵蚀等多种因素的共同作用。这些因素可能导致衬砌内部产生应力集中，进而引发微裂缝的萌生与扩展。本书将深入剖析这些裂缝产生的根本原因，例如：围岩卸荷引起的拉应力、温度应力与收缩应力叠加效应、以及不同衬砌材料自身的力学特性对裂缝演化轨迹的影响。我们将探讨裂缝的发展规律，预测其可能出现的形态和尺度，并分析其对隧道整体结构安全性和耐久性的潜在危害。 本书的价值，不仅在于阐明问题，更在于提供解决之道。在深刻理解了施工过程中的力学行为和衬砌裂缝的产生机理之后，本书将进一步探讨如何通过优化设计、改进施工工艺、选择合适的衬砌材料以及实施有效的监控与加固措施，来预防和控制这些不利现象的发生。我们将研究如何根据不同的地质条件和工程需求，制定科学合理的施工方案，例如：合理的开挖顺序、有效的超前支护技术、精准的爆破参数控制等。同时，对于衬砌的设计，我们将探讨如何通过配筋优化、混凝土配合比的调整以及新型衬砌材料的应用，来提高其抗裂性能和耐久性。此外，本书还将介绍先进的监测技术，如何通过实时监测围岩变形、支护结构应力以及衬砌裂缝的演化，为工程管理和安全评估提供重要依据。 《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》是一部献给地下工程领域从业者、研究者以及对这项宏伟事业充满好奇者的著作。它凝聚了对岩土力学深刻理解的智慧，融合了工程实践的宝贵经验，旨在为我们在浩瀚的地下世界中安全、高效地构建未来，提供坚实的科学支撑。阅读本书，您将不仅仅是翻阅纸页，更是踏上一段探索地下工程奥秘的旅程，理解那些无声无息却又至关重要的力量，守护我们通往更深层、更广阔世界的大动脉。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》瞬间点燃了我对地下工程领域专业知识的渴望。我尤其被“力学行为”这个词深深吸引，它不仅仅是理论上的概念，更是实际施工中无数工程师和技术人员需要面对和解决的现实问题。想象一下，当巨大的掘进机在地下缓慢而坚定地向前推进，周围的岩体在巨大的压力和复杂的应力场作用下，会发生怎样微妙而又剧烈的变化？是蓬松的土体在失去支撑后迅速坍塌，还是坚硬的岩石在卸荷后产生新的裂隙？这些过程的力学机理，就像是地下世界的一部无声电影，记录着每一次开挖带来的影响。而“衬砌裂缝产生机理”这个副标题，更是精准地触及了隧道工程中最令人担忧的环节之一。隧道衬砌，作为抵抗围岩压力、保障隧道结构安全的第一道防线，其完整性至关重要。一旦出现裂缝，即使是很小的裂缝，也可能成为水汽侵蚀、冻胀融化、甚至是化学侵蚀的通道，从而加速衬砌材料的劣化，最终威胁到整个隧道的长期稳定性。这本书是否能够详细阐述，在何种施工条件下，何种类型的围岩中，衬砌更容易产生裂缝？这些裂缝的形态、分布、以及它们与施工过程中的应力变化之间，是否存在着一种必然的联系？它能否帮助我们理解，是开挖方式不当，还是支护体系失配，抑或是材料本身的缺陷，才是导致裂缝产生的根本原因？我期待这本书能像一位经验丰富的医生，为隧道健康“把脉问诊”，找到病灶，对症下药。

评分☆☆☆☆☆

读到这本书名《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》，我脑海中立刻勾勒出一幅宏大的地下工程画卷。想象一下，在深邃的地层中，巨大的洞室被精准地挖掘出来，支撑着上方沉重的土石压力。这本书的标题本身就充满了技术挑战与智慧的碰撞，它所揭示的“力学行为”不仅仅是枯燥的数字和公式，更是大地深处那些看不见的、但又真实存在的应力、变形与能量传递。当我想到“大跨”这个词，我的思绪便不由自主地飞向那些雄伟壮观的地下空间，它们可能是城市交通动脉的关键节点，是连接区域经济的生命线，甚至可能是隐藏着历史秘密的地下遗迹。如此庞大的跨度，意味着工程设计与施工的难度呈几何级数增长，任何微小的失误都可能导致灾难性的后果。因此，深入理解施工过程中隧道及其围岩所发生的种种力学响应，变得尤为重要。这本书似乎就像一位经验丰富的地质工程师，在用严谨的科学语言，解读地下深处的“脉搏”，捕捉那些决定工程成败的关键信号。而“衬砌裂缝产生机理”更是直击核心痛点，裂缝，这个看似微小的问题，却可能成为隧道结构安全的最大隐患。它涉及到材料的疲劳、应力的集中、甚至围岩的蠕变等复杂因素。这本书能否为我们揭示这些裂缝是如何一步步孕育、发展，最终威胁到隧道结构安全的？它是否能提供一套系统性的方法，让我们能够提前预警、精准诊断，并最终有效防治这些令人头痛的裂缝？我期待着它能带来深刻的洞见和实用的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名时，我首先想到的就是那些在地下深处，为了连接城市、跨越山川而建造的庞大工程。这本书的标题本身就充满了技术挑战，它似乎在向我揭示，在如此巨大的地下空间施工过程中，力学原理是如何起着至关重要的作用。“力学行为”这个词，让我好奇它会如何解析围岩在开挖后的应力变化、变形过程，以及这些变化如何影响到整个隧道的稳定性。特别是“大跨”这个限定词，意味着需要应对更为复杂的力学环境，例如更大的围岩压力，更长的跨度带来的结构效应。这本书是否能提供一套系统性的分析方法，帮助我们理解这些“力学行为”背后的规律，从而更好地进行设计和施工？而“衬砌裂缝产生机理”则是直击了隧道工程中的一个核心难题。裂缝，这个看似微小的结构缺陷，往往是导致隧道安全隐患的重要原因。这本书是否能深入剖析，在何种条件下，衬砌容易产生裂缝？是施工过程中的应力集中，还是围岩的长期变形？是材料本身的弱点，还是环境因素的侵蚀？它是否能够提供一套清晰的诊断和预测方法，帮助工程师们提前预警，并采取有效的应对措施？我期待这本书能够为我带来关于隧道力学行为的深刻洞见，并为衬砌裂缝的防治提供宝贵的知识和指导。

评分☆☆☆☆☆

《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名，让我联想到在浩瀚的地下空间中，那些需要精妙设计和严谨施工的宏伟工程。特别是“力学行为”四个字，立刻引发了我对岩体与结构相互作用的兴趣。在建造大型地下空间时，开挖面周围的岩体必然会经历复杂的应力重分布，而初期支护和最终衬砌则需要承受这些应力，并保证隧道的稳定。这本书是否能够深入剖析这些“力学行为”的内在机理，例如岩体的应力释放、变形特性，以及支护体系如何与之协同工作？在“大跨”隧道中，这种力学效应会更加突出，是否需要特殊的力学分析方法？而“衬砌裂缝产生机理”则是我一直关注的重点。裂缝，是隧道结构质量的“晴雨表”，它可能预示着潜在的危险。这本书是否能详细阐述，导致衬砌产生裂缝的各种因素？是施工过程中产生的应力集中，还是围岩的蠕变变形？是材料的疲劳，还是环境因素的影响？它是否能为我提供一套科学的分析框架，帮助我理解不同裂缝的成因，并从而采取更有效的预防和修复策略？我希望这本书能够为我开启一扇通往隧道工程力学世界的大门，让我能够更清晰地认识到地下工程的复杂性，并掌握解决实际问题的关键。

评分☆☆☆☆☆

当我瞥见《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名时，心中涌起一股强烈的求知欲。这里的“大跨”二字，便预示着工程的非同寻常，它意味着需要克服的跨越距离更大，所面临的围岩压力也更为严峻，施工过程中引发的力学扰动必然更加复杂。我想象着在建设一座宏伟的地下体育场馆，或者一个连接两岸的巨大水下通道时，那些巨大的拱形或穹顶结构，它们在建造过程中，以及建成后，所承受的复杂应力状态。这本书似乎就致力于剖析这些“大跨”结构在施工期间，以及投入使用后的“力学行为”，这不仅仅是静态的分析，更包含了动态的过程，比如爆破、机械掘进、甚至是初期支护对围岩应力场的改变，这些都会对隧道的稳定性产生深远影响。而“衬砌裂缝产生机理”更是将视线聚焦于一个具体而又普遍存在的问题。裂缝，这个看似寻常的结构缺陷，在隧道工程中却可能引发一系列连锁反应。是什么样的力学因素，使得原本完整坚固的衬砌结构，出现了令人担忧的裂痕？是土压力过大，还是围岩变形过快？是衬砌材料自身强度不足，还是施工质量存在瑕疵？这本书是否能够深入浅出地解释这些裂缝的形成过程，从微观的材料受力，到宏观的整体变形，是否能够建立起清晰的因果链条？它是否能够提供一套系统性的方法论，让我们能够预测潜在的裂缝风险，并采取有效的预防和修复措施，从而确保隧道的长期安全与使用寿命？我期待这本书能为我揭示这些地下工程中的“病症”是如何产生的，以及如何才能“对症下药”，让这些宏大的地下工程得以长久稳固。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名时，我立刻感受到了它所蕴含的专业深度和工程实践意义。“力学行为”这个词，让我联想到无数次在地下工程中，工程师们是如何通过精密的计算和细致的观察，来理解和预测岩体与结构的相互作用。特别是在“大跨”隧道中，其开挖和支护所带来的力学效应无疑更加显著和复杂。这本书是否能为我解读，在如此巨大的地下空间中，围岩的应力场是如何分布和演变的？开挖过程中，岩体自身的能量如何释放？支护结构又如何有效地承担并传递这些载荷？而“衬砌裂缝产生机理”则是我关注的另一个核心点。裂缝，是隧道结构健康的一个重要警示信号。它可能源于多种原因，从施工过程中的瞬时应力，到围岩的长期变形，再到环境因素的侵蚀。这本书是否能为我揭示，这些裂缝是如何“孕育”和“生长”的？它是否能提供一套系统的诊断方法，帮助我分辨不同裂缝的成因，并从而制定出更加精准有效的防治措施？我期待这本书能够提供清晰的理论框架，并结合丰富的工程实例，为我理解这些复杂力学现象提供坚实的理论基础和实践指导，让我能够更深入地洞察隧道工程中的关键力学问题。

评分☆☆☆☆☆

《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名，让我想象到在地下深处，一场复杂而精密的“力学舞蹈”正在上演。我尤其被“力学行为”这个词所吸引，它暗示着本书将深入探讨在开挖过程中，围岩和隧道结构所经历的各种动态的力学响应。在“大跨”隧道工程中，这种力学行为的复杂性更是呈指数级增长，如何准确地预测和控制这些行为，是决定工程成败的关键。这本书是否能够为我解读，当巨大的地下空间被开挖出来时，岩体内部的应力是如何重新分布的？支护结构又如何有效地抵抗这些不断变化的力学作用？而“衬砌裂缝产生机理”则触及了隧道工程中一个普遍存在且令人担忧的问题。裂缝，这个看似微小的结构损伤，可能预示着更深层次的力学失衡。本书是否能够系统地梳理出导致衬砌裂缝的各种原因，是从施工阶段的应力扰动，到围岩的长期变形，再到材料本身的性能衰减？它是否能够提供一套科学的分析方法，帮助我们理解不同类型裂缝的成因，以及它们对隧道结构安全的影响，从而为预防和治理裂缝提供可靠的理论依据和技术指导？我渴望通过阅读这本书，能够更深入地理解地下工程中那些看不见的“力学世界”，并掌握解决实际工程问题的关键。

评分☆☆☆☆☆

当我的目光落在《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名上时，一种对地下工程深层奥秘的好奇心油然而生。尤其是“力学行为”这个词，它不仅仅是抽象的物理定律，更是具体工程实践中无数决策的依据。在建造大型地下洞室时，如何理解和预测岩体在开挖过程中的变形和应力响应，直接关系到施工的安全性和效率。这本书似乎提供了一个深入探讨这些“力学行为”的窗口，它可能从围岩的应力释放、变形规律，到支护结构的受力分析，都进行了细致的阐述。我联想到那些需要克服巨大地应力、复杂水文地质条件的特大型隧道，它们在建设过程中所经历的力学挑战，无不令人叹为观止。而“衬砌裂缝产生机理”更是直击了隧道工程中一个常见却又极易被忽视的难题。裂缝，这个小小的瑕疵，却可能在日积月累中蚕食衬砌的强度，甚至影响到整个隧道的承载能力。这本书是否能够系统地梳理出导致衬砌裂缝的各种因素，是开挖扰动过大，还是初期支护不足？是衬砌材料本身的性能缺陷，还是施工工艺的不当？它是否能够提供一套鉴别裂缝类型、分析裂缝成因的科学方法，为工程师们提供判断和决策的依据？我期望这本书能够如同一个经验丰富的“地质侦探”，帮助我们层层剥茧，揭示衬砌裂缝的真相，并为预防和治理提供有效的“处方”。

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《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名，勾勒出了一个充满挑战与深度的学术领域。我首先被“力学行为”四个字所吸引。在宏大的地下工程中，每一次挖掘，每一次支撑，都牵动着复杂而微妙的力学关系。想象一下，当我们在地下深处开凿一个巨大的空间，围岩的应力分布会发生怎样的重新调整？是卸荷产生的膨胀，还是受压产生的挤压？这些动态的力学过程，对于保障施工安全和隧道结构的长期稳定至关重要。这本书似乎在试图揭示这些“力学行为”背后的深层机理，它可能涵盖了从岩体力学、材料力学到结构力学等多个学科的知识。而“衬砌裂缝产生机理”则将话题引向了一个更加具体的、也更令人关注的工程病害。裂缝，这个看似微不足道的结构性损伤，却可能成为隧道结构安全隐患的“导火索”。什么情况下，衬砌会产生裂缝？是设计上的不足，施工过程中的应力集中，还是后期运营中的环境影响？这本书是否能为我们剖析这些裂缝的“前世今生”，从材料的微观变形到整体结构的失效模式，是否能够提供一套清晰的解释框架？它是否能帮助我们理解，在不同地质条件下、不同施工方法下，衬砌裂缝的发生概率和形态会有何差异？我渴望通过阅读这本书，能够对隧道施工过程中可能出现的力学问题有更深刻的理解，并为今后的工程实践提供宝贵的指导。

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《大跨隧道施工力学行为及衬砌裂缝产生机理》这个书名，立刻将我的思绪拉到了那些令人惊叹的地下巨构之中。我脑海中浮现的是那些横跨山峦、穿行河底的宏伟隧道，它们不仅是工程学的奇迹，更是对自然力量的征服。而“力学行为”这个词，则暗示着这本书将深入探讨这些巨构在施工过程中所经历的复杂应力变化、变形规律以及其与周边岩体的相互作用。想象一下，当巨大的开挖面暴露在地下深处，围岩的应力平衡被打破，新的力学状态会如何形成？是岩体的弹性变形，还是塑性流动？是应力的集中，还是分散？这本书是否能够为我们揭示这些“力学行为”的内在规律，让工程师们能够更好地预测和控制施工过程中的风险？而“衬砌裂缝产生机理”更是触及了隧道工程中的一个关键问题。衬砌，作为隧道的“皮肤”，其完整性直接关系到隧道的安全。当衬砌出现裂缝时，往往意味着某种力学失衡。这本书是否能够详细阐述，哪些因素会导致衬砌出现裂缝？是施工过程中产生的应力过大，还是围岩的长时蠕变？是材料本身的缺陷，还是环境因素的影响？它是否能够帮助我们理解，不同类型的裂缝，其产生的原因和对结构安全的影响是怎样的？我期待这本书能够提供一套深入且实用的分析工具，帮助我们理解这些庞大地下工程的“生命周期”中的力学秘密。