盾構(gòu)法隧道施工

盾構(gòu)法隧道施工，用盾構(gòu)在地層中修建隧道的方法。施工時,在盾構(gòu)前部開挖地層,在尾部拼裝襯砌,然后用千斤頂頂住已拼裝好的襯砌將盾構(gòu)推進,如此循環(huán)交替逐步前進。在盾構(gòu)的外殼保護下可安全施工。常用于松軟地層中圓形斷面的隧道施工。

黃黔所著的《盾構(gòu)法隧道施工中的力學(xué)和控制論(精)》總結(jié)和分析力學(xué)理論在盾構(gòu)法隧道施工領(lǐng)域的方法，指出其在實際施工的應(yīng)用情況和適用范圍。在此基礎(chǔ)上，從控制論的角度分析盾構(gòu)法隧道施工控制理論上的可行性，從施工信息流的角度分析盾構(gòu)法隧道施工控制工程上的可行性，并按系統(tǒng)控制原理、辨識模型、控制模型進行充分的論述。

目錄

第1章 盾構(gòu)法隧道施工概述 1

1.1 盾構(gòu)法隧道發(fā)展背景 1

1.1.1 我國盾構(gòu)法隧道發(fā)展 1

1.1.2 盾構(gòu)法隧道施工原理 2

1.1.3 盾構(gòu)法隧道工法特點 5

1.2 盾構(gòu)法隧道施工方法 6

1.2.1 盾構(gòu)機的基本功能 7

1.2.2 盾構(gòu)施工流程 11

1.3 盾構(gòu)施工與周邊環(huán)境的相互作用 16

1.3.1 隧道施工對周邊環(huán)境的影響 16

1.3.2 周邊環(huán)境對盾構(gòu)施工的約束 18

1.4 盾構(gòu)法隧道施工控制技術(shù) 19

1.4.1 地面沉降控制 19

1.4.2 隧道軸線控制 19

1.4.3 特殊區(qū)段控制 21

1.5 本章 小結(jié) 22

參考文獻 23

第2章 地下工程的巖土介質(zhì) 24

2.1 巖土介質(zhì)概述 24

2.1.1 土的生成與特性 25

2.1.2 土的組分構(gòu)造 27

2.1.3 土的物性指標(biāo) 32

2.1.4 巖土的工程分類 37

2.2 地下水和滲流 40

2.2.1 地下水概述 40

2.2.2 土的滲透性 41

2.2.3 地下水的滲流規(guī)律 43

2.2.4 地下水與隧道施工 45

2.3 土中應(yīng)力計算 47

2.3.1 土中應(yīng)力計算 47

2.3.2 有效應(yīng)力原理 54

2.3.3 土的應(yīng)力路徑 56

2.3.4 土的側(cè)向壓力 58

2.4 土的強度 63

2.4.1 土的強度及其測定 63

2.4.2 土的破壞準則 67

2.4.3 黏性土的抗拉強度 70

2.5 土的固結(jié)和沉降 72

2.5.1 土的壓縮性 72

2.5.2 地基沉降的計算 76

2.5.3 滲流固結(jié) 77

2.5.4 隧道的地面沉降 80

2.6 本章 小結(jié) 81

參考文獻 82

第3章 地下工程的力學(xué)方法 84

3.1 巖土介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系 84

3.1.1 土的應(yīng)力應(yīng)變特性 85

3.1.2 彈性本構(gòu)關(guān)系 87

3.1.3 塑性和彈塑性本構(gòu)關(guān)系 90

3.1.4 黏彈性和黏彈塑性本構(gòu)關(guān)系 96

3.1.5 損傷本構(gòu)理論 99

3.1.6 巖土本構(gòu)關(guān)系 102

3.2 解析方法 102

3.2.1 解析方法的控制方程 102

3.2.2 隧道開挖應(yīng)力與位移解析解 103

3.2.3 隧道開挖引起地畫沉降的解析解 107

3.2.4 解析法的應(yīng)用 109

3.3 數(shù)值方法 111

3.3.1 有限元方法 111

3.3.2 有限差分法 113

3.3.3 離散元方法 115

3.3.4 其他數(shù)值計算方法 117

3.3.5 數(shù)值分析方法的應(yīng)用 118

3.4 經(jīng)驗公式 122

3.4.1 Peck公式 122

3.4.2 Peck公式的發(fā)展 125

3.4.3 經(jīng)驗公式的隧道應(yīng)用案例 127

3.5 試驗方法 131

3.5.1 室內(nèi)試驗 131

3.5.2 現(xiàn)場試驗 139

3.6 本章 小結(jié) 143

參考文獻 144

第4章 盾構(gòu)施工的力學(xué)分析 147

4.1 盾構(gòu)施工的力學(xué)過程 147

4.1.1 刀盤前方土的開挖與支護 148

4.1.2 盾尾建筑空隙形成與填充 149

4.1.3 周圍地層的固結(jié)重塑 150

4.2 盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定分析 150

4.2.1 開挖面穩(wěn)定的力學(xué)原理 151

4.2.2 開挖面穩(wěn)定的影響因素 152

4.2.3 開挖面穩(wěn)定的研究現(xiàn)狀 156

4.2.4 開挖面穩(wěn)定的研究難點 157

4.3 盾尾建筑空隙的注漿填充 158

4.3.1 注漿填充的施工原理 158

4.3.2 注漿填充的影響因素 159

4.3.3 注漿填充的研究現(xiàn)狀 161

4.3.4 注漿填充的研究難點 163

4.4 隧道周圍土的重塑 166

4.4.1 土體重塑的為學(xué)原理 167

4.4.2 土體重塑的影響因素 167

4.4.3 土體重塑的研究現(xiàn)狀 168

4.4.4 土體重塑的研究難點 169

4.5 本章 小結(jié) 171

參考文獻 171

第5章 盾構(gòu)法施工信息技術(shù) 173

5.1 盾構(gòu)法施工的信息論基礎(chǔ) 173

5.1.1 盾構(gòu)法隧道施工信息的作用 173

5.1.2 盾構(gòu)法隧道施工的信息研究 174

5.2 盾構(gòu)機掘進信息的采集 175

5.2.1 盾構(gòu)機掘進信息的內(nèi)容 175

5.2.2 盾構(gòu)開挖信息采集 175

5.2.3 盾構(gòu)及管片姿態(tài)信息的采集 176

5.3 隧道及周邊監(jiān)測信息的采集 183

5.3.1 隧道及周邊監(jiān)測信息的內(nèi)容 184

5.3.2 隧道及周邊監(jiān)測的常用手段 184

5.3.3 隧道及周邊監(jiān)測信息的采集 188

5.4 盾構(gòu)施工的信息存儲 194

5.4.1 盾構(gòu)施工信息的特征 194

5.4.2 盾構(gòu)施工信息的標(biāo)準化 196

5.4.3 盾構(gòu)施工管理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計 198

5.5 盾構(gòu)法隧道施工的信息處理 199

5.5.1 盾構(gòu)施工信息的統(tǒng)計 199

5.5.2 盾構(gòu)施工信息的查詢 199

5.5.3 盾構(gòu)施工信息可視化 200

5.6 本章 小結(jié) 203

參考文獻 203

第6章 地下工程控制論原理 204

6.1 地下工程控制論思想 204

6.1.1 地下工程的研究對象 204

6.1.2 地下工程的基本特點 206

6.1.3 地下工程的基本公設(shè) 208

6.1.4 地下工程的三種狀態(tài) 209

6.1.5 地下工程中的控制論 210

6.1.6 地下工程的可觀測性和能控制性 211

6.2 地下工程控制系統(tǒng) 213

6.2.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 214

6.2.2 控制系統(tǒng)的難點 215

6.3 地下工程的控制原則和手段 216

6.3.1 降低對巖土介質(zhì)的擾動 216

6.3.2 提高巖土介質(zhì)的穩(wěn)定性 217

6.3.3 地下工程系統(tǒng)控制策略 217

6.4 本章 小結(jié) 219

參考文獻 220

第7章 盾構(gòu)施工過程的控制 221

7.1 盾構(gòu)法隧道施工系統(tǒng) 221

7.1.1 施工系統(tǒng)的框架 221

7.1.2 施工系統(tǒng)信息流 223

7.1.3 施工系統(tǒng)的辨識 225

7.1.4 盾構(gòu)法控制問題 226

7.2 土體強度的控制 227

7.2.1 土體強度控制原理 227

7.2.2 土體強度控制系統(tǒng) 228

7.2.3 土體強度控制策略 229

7.3 開挖面穩(wěn)定控制問題 229

7.3.1 開挖面的控制原理 230

7.3.2 開挖面的控制系統(tǒng) 231

7.3.3 開挖面的控制策略 233

7.4 盾構(gòu)尾部區(qū)域控制 235

7.4.1 注漿控制原理 236

7.4.2 注漿控制系統(tǒng) 237

7.4.3 注漿控制策略 238

7.5 盾構(gòu)推進方向控制 239

7.5.1 推進方向的控制原理 239

7.5.2 盾構(gòu)機軸線控制系統(tǒng) 241

7.5.3 方向和軸線控制策略 241

7.6 本章 小結(jié) 242

參考文獻 243

第8章 盾構(gòu)施工的智能控制 244

8.1 控制論與智能控制 244

8.1.1 控制論發(fā)展歷程 244

8.1.2 智能控制思想和特點 246

8.2 專家系統(tǒng)和專家控制系統(tǒng) 247

8.2.1 基本原理 247

8.2.2 基于專家系統(tǒng)的周邊環(huán)境預(yù)測控制 249

8.2.3 基于專家控制系統(tǒng)的盾構(gòu)推進系統(tǒng) 253

8.2.4 應(yīng)用和發(fā)展趨勢 254

8.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 256

8.3.1 基本原理 256

8.3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地層變形預(yù)測 261

8.3.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的盾構(gòu)密封艙壓力控制 264

8.3.4 應(yīng)用與發(fā)展趨勢 265

8.4 模糊控制 266

8.4.1 基本原理 266

8.4.2 盾構(gòu)姿態(tài)的模糊控制 274

8.4.3 地面沉降的模糊控制 276

8.4.4 模糊控制應(yīng)用和發(fā)展的趨勢 278

8.5 遺傳算法 279

8.5.1 基本原理 279

8.5.2 基于遺傳算法的設(shè)定值優(yōu)化 281

8.5.3 基于遺傳算法的控制系統(tǒng)模型參數(shù)優(yōu)化 283

8.5.4 遺傳算法的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 285

8.6 本章 小結(jié) 285

參考文獻 286

第9章 盾構(gòu)控制技術(shù)的發(fā)展 288

9.1 多層次盾構(gòu)工程施工數(shù)據(jù)庫 288

9.1.1 異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成原理 289

9.1.2 異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的關(guān)鍵技術(shù) 290

9.1.3 基于中間件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計 292

9.1.4 隧道工程和試驗聯(lián)合數(shù)據(jù)庫 293

9.2 智能控制算法發(fā)展與應(yīng)用 294

9.2.1 基于基因表達式雙圓盾構(gòu)沉降研究 294

9.2.2 基于免疫多模型盾構(gòu)推進控制研究 300

9.3 盾構(gòu)機全自動控制技術(shù)發(fā)展 308

9.3.1 管片自動選型和拼裝技術(shù) 309

9.3.2 盾構(gòu)位姿的自動檢測和控制 317

9.4 本章 小結(jié) 322

參考文獻 322

第10章 力學(xué)和控制論的運用 324

10.1 力學(xué)和控制論的適用性分析 324

10.2 力學(xué)在盾構(gòu)隧道施工中的運用 325

10.2.1 力學(xué)理論對盾構(gòu)施工控制參數(shù)的指導(dǎo) 324

10.2.2 盾構(gòu)隧道施工對地層的力學(xué)影響分析及應(yīng)用 330

10.2.3 盾構(gòu)近距離穿越建（構(gòu)）筑物的力學(xué)分析及應(yīng)用 333

10.3 控制論在盾構(gòu)隧道施工中的運用 341

10.3.1 同步注漿控制系統(tǒng)功能介紹及系統(tǒng)實例 342

10.3.2 盾構(gòu)隧道軸線控制系統(tǒng)功能介紹及系統(tǒng)實例 346

10.3.3 設(shè)備故障診斷系統(tǒng)功能介紹及系統(tǒng)實例 348

10.3.4 隧道工程智能控制系統(tǒng)及其應(yīng)用 349

10.3.5 風(fēng)險控制系統(tǒng)在盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用 352

10.4 盾構(gòu)隧道施工中的災(zāi)害防治 357

10.4.1 盾構(gòu)隧道工程災(zāi)害分類 357

10.4.2 盾構(gòu)穿越特殊地質(zhì)水文條件的處理措施 358

10.4.3 盾構(gòu)隧道施工災(zāi)害及應(yīng)急處理 365

10.5 展望 374

10.5.1 力學(xué)和控制論的結(jié)合性發(fā)展和應(yīng)用 374

10.5.2 對盾構(gòu)法隧道工程災(zāi)害及其防治的再認識 375

10.5.3 盾構(gòu)法隧道工程控制系統(tǒng)的全生命周期管理 376

參考文獻 377

索引 379 2100433B