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第1章　岩体工程性质1

1.1　岩石的力学特性1

1.1.1　岩石的变形性质1

1.1.2　岩石的强度性质2

1.2　岩体结构4

1.2.1　结构面的成因类型4

1.2.2　结构面特征及其对岩体力学性质的影响5

1.2.3　软弱夹层8

1.2.4　结构体特征8

1.3　岩体力学特性9

1.3.1　岩体的变形特征9

1.3.2　岩体的强度特性10

1.4　岩体工程分类13

1.4.1　岩体的结构类型划分13

1.4.2　岩体基本质量指标（BQ）分级14

1.4.3　《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）分级15

1.5　地应力分布的基本规律16

1.6　天然应力场的计算18

1.6.1 自重应力场18

1.6.2　构造应力场19

1.7　小结19

第2章　隧道围岩的变形与破坏20

2.1　隧道围岩稳定的地质环境20

2.1.1 内在因素20

2.1.2　外部因素22

2.2　隧道围岩失稳实例分析23

2.2.1　工程地质和水文地质因素23

2.2.2　设计因素25

2.2.3　施工因素26

2.3　隧道围岩变形破坏的基本类型27

2.3.1　隧道围岩变形破坏的形态27

2.3.2　隧道围岩破坏的力学机理28

2.4　洞室围岩稳定的经典历史工程实例30

2.5　小结33

第3章　隧道预支护原理34

3.1　隧道工程技术要点34

3.2　隧道围岩的平衡稳定问题36

3.2.1　平衡概念36

3.2.2　岩体累进性破坏37

3.2.3　不稳定平衡工程事故分析39

3.3　隧道预支护原理41

3.3.1　完整围岩45

3.3.2　有一定自承能力的围岩45

3.3.3　破碎围岩或自承能力很差的围岩46

3.4　小结47

第4章　自稳性好的围岩预支护原理应用48

4.1　完整硬质围岩48

4.2　稳定性一般的Ⅱ级和Ⅲ级硬质岩及稳定性较好的Ⅳ级围岩49

4.3　岩石锚杆支护作用51

4.3.1　块状结构岩体51

4.3.2　层状结构岩体52

4.4　锚杆和喷射混凝土协调作用53

4.5　锚喷支护类比设计54

4.6　小结55

第5章　浅埋自稳差的围岩预支护原理应用56

5.1　概述56

5.2　浅埋暗挖法预支护结构设计59

5.2.1　计算机模拟开挖分析59

5.2.2　经验类比法分析60

5.3　浅埋暗挖法施工62

5.3.1　施工方案62

5.3.2　施工方法63

5.4　浅埋破碎岩体中隧道支护结构的理论计算70

5.4.1 根据《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）求解70

5.4.2　按Terzaqhi理论确定围岩作用于衬砌顶部的压力71

5.4.3　钢拱架受力分析71

5.5　小结71

第6章　深埋自稳差围岩的预支护原理应用73

6.1　概述73

6.2　支护能量最小原理74

6.3　下导洞适度超前预支护全断面施工方法75

6.3.1　下导洞适度超前全断面施工方法的依据76

6.3.2　破碎围岩预支护应注意的问题76

6.4　深埋破碎岩体中支护结构的理论计算76

6.4.1　按普氏理论计算77

6.4.2　根据统计理论计算77

6.4.3　围岩压力的确定77

6.4.4　钢拱架的受力分析和支护形式确定78

6.5　破碎岩体隧道支护的有限元分析89

6.5.1　隧道开挖后塑性区的扩展分析89

6.5.2　松弛区岩体破坏过程的有限元分析93

6.6　小结99

第7章　深埋大变形围岩的预支护原理应用100

7.1　概述100

7.2　大变形隧道变形特征100

7.2.1　工程实例100

7.2.2　变形特征103

7.3　大变形隧道的分类104

7.3.1　高地应力大变形隧道104

7.3.2　膨胀岩大变形隧道105

7.4　大变形隧道的支护理念和支护技术105

7.4.1 明确大变形的控制性因素105

7.4.2　重视岩体结构分析106

7.4.3　正确认识塑性圈的作用106

7.4.4　合理确定预留变形量107

7.4.5　分步骤构建支护体系107

7.4.6　大变形隧道支护技术107

7.5　支护优化原理109

7.5.1　优化目标109

7.5.2　优化机理110

7.6　小结110

第8章　隧道施工方案合理性判别原则112

8.1　围岩破坏与支护的理论分析112

8.2　判别原则的提出112

8.2.1　充分发挥围岩的自承能力和基本维持围岩的原始状态113

8.2.2　预支护原理的正确运用是前提113

8.2.3　开挖能量最小原理113

8.3　判别原则的综合运用115

8.3.1 Ⅰ级和Ⅱ级围岩115

8.3.2 Ⅲ级和Ⅳ级围岩115

8.3.3　Ⅴ级围岩116

8.3.4　Ⅵ级围岩117

8.3.5　施工顺序分析117

8.4　连拱隧道合理施工顺序118

8.4.1　双连拱隧道的中墙问题118

8.4.2　双连拱隧道的偏压问题118

8.4.3　连拱隧道施工工法119

8.5　小净距隧道合理施工顺序121

8.5.1　小净距隧道两洞体相互影响问题121

8.5.2　小净距隧道仰拱的施工问题122

8.5.3　小净距隧道施工工法122

8.5.4　小净距隧道后行洞对先行洞二衬影响的有限元分析124

8.6　小结131

第9章　隧道受力独立性132

9.1　隧道结构受力独立性概念132

9.2　连拱隧道断面受力独立性设计与施工132

9.2.1　隧道跨度对围岩稳定作用分析132

9.2.2　传统断面133

9.2.3　改进断面133

9.2.4　优化断面134

9.3　小净距隧道受力独立性设计与施工135

9.4　双车道连拱隧道模型合理断面试验研究136

9.4.1　模型断面设计136

9.4.2　连拱传统断面、改进断面及合理断面模型试验137

9.5　小结139

第10章　隧道围岩稳定与施工安全技术140

10.1　预支护原理的正确运用是确保隧道围岩稳定的前提140

10.2　合理的施工过程是确保围岩基本维持原始状态的关键142

10.2.1　非线性力学行为142

10.2.2　隧道施工过程的力学描述142

10.2.3　施工过程的空间效应对围岩稳定性的影响143

10.2.4　施工过程的时间效应对围岩稳定性的影响145

10.3　初期支护施工顺序基本认识148

10.4　软弱破碎围岩隧道施工与支护顺序150

10.4.1　隧道施工顺序150

10.4.2　加强支护与合理安排支护顺序151

10.5　块体坍塌围岩隧道施工与支护顺序153

10.6　用新奥法思想处理塌方154

10.7　浅埋小净距隧道开挖顺序研究155

10.7.1 引言155

10.7.2　模型建立155

10.7.3　工况156

10.7.4　结果分析156

10.7.5　几点认识158

10.8　某隧道整体下沉分析及治理建议158

10.8.1　工程概况158

10.8.2　隧道施工方案和事故分析159

10.8.3　现场监控量测及分析161

10.8.4　处理建议162

10.8.5　几点认识162

10.9　小结163

第11章　结构衬砌与防水设计164

11.1　结构衬砌设计164

11.1.1　一般性要求164

11.1.2　初期支护设计164

11.1.3　二次衬砌设计165

11.2　结构防水设计167

11.2.1　历史工程结构防水措施的借鉴167

11.2.2　防水的原则169

11.2.3　防水系统169

11.3　小结170

第12章　隧道特殊问题172

12.1　隧道边仰坡问题172

12.1.1　边坡失稳机理与稳定性影响因素173

12.1.2　仰边坡失稳导致隧道塌方工程实例174

12.1.3　工程措施179

12.2　围岩失稳问题180

12.2.1　塌方180

12.2.2　掉块183

12.3　岩爆问题184

12.3.1　岩爆机理和预测184

12.3.2　岩爆的防治措施185

12.4　涌水和突泥问题187

12.4.1　隧道涌水发生的条件187

12.4.2　隧道涌水工程实例188

12.4.3　隧道突泥灾害的发生条件和影响因素190

12.4.4　隧道突泥事故工程实例190

12.5　岩溶问题191

12.6　有害气体问题192

12.7　小结193

参考文献194