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出版者:中国水利水电出版社

作者:徐干成

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2002-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787508408163

丛书系列:

图书标签:

• 土木工程
• 地下工程
• 支护结构
• 岩土工程
• 隧道工程
• 矿山工程
• 地基处理
• 结构工程
• 施工技术
• 安全工程
• 工程力学

《地下空间掘进与围岩稳定》 前言 随着城市化进程的加速和对地下资源的不断开发，地下工程的重要性日益凸显。从繁忙的地铁网络到深邃的矿山巷道，再到重要的地下管线系统，地下空间的利用为人类社会的发展提供了新的可能性。然而，地下工程的建设与运行面临着严峻的挑战，其中最核心的便是围岩的稳定性问题。围岩的变形、失稳，不仅可能导致工程的延期甚至失败，更可能威胁人员生命财产安全。因此，深入研究地下工程中的围岩力学行为，掌握围岩稳定性的控制技术，对于确保地下工程的安全、经济、高效建设至关重要。《地下空间掘进与围岩稳定》一书，正是为了回应这一迫切需求而创作。 本书内容概述 本书系统地阐述了地下工程中围岩的主要力学特性、影响围岩稳定性的各类因素，并详细介绍了各类掘进方式下围岩的变形破坏机理，以及为保障围岩稳定而设计的各类工程措施。本书旨在为地下工程的设计者、施工者、科研人员及相关专业的学生提供一本全面、深入、实用的参考著作。 第一章 围岩力学基础 本章首先回顾了岩石力学的基本概念，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等基础参数的定义及其测量方法。在此基础上，重点介绍了围岩在三向应力状态下的强度准则，如摩尔-库仑准则、Drucker-Prager准则等，并分析了围岩的非线性、时效性和各向异性等特性。此外，还探讨了围岩的渗透性、孔隙水压力对围岩力学行为的影响，为后续章节的深入分析奠定理论基础。 第二章 地下工程围岩的稳定性评价 围岩的稳定性评价是地下工程设计与施工的首要环节。本章详细介绍了多种常用的围岩稳定性评价方法，包括定性评价方法（如RMR、Q值分类系统）和定量评价方法。定量评价方法将重点介绍基于极限平衡理论的边坡稳定分析方法在地下工程围岩稳定性评价中的应用，以及数值模拟方法（如有限元法、有限差分法）在分析围岩变形、应力分布和失稳模式中的作用。本章将结合实际工程案例，阐述不同评价方法的适用性和局限性。 第三章 掘进方式对围岩稳定性的影响 不同的掘进方式会对围岩的应力状态和变形破坏产生显著的影响。本章将分析多种常见的地下工程掘进方式，包括钻爆法、TBM（全断面隧道掘进机）掘进、人工挖掘等，并深入研究各类掘进方式如何改变围岩的原始应力场，引发围岩的变形和破坏。例如，钻爆法产生的冲击波和爆破应力可能导致围岩的破碎，而TBM掘进则可能通过其支护系统实现围岩的即时加固。本章还将讨论掘进过程中超挖、欠挖等施工工艺对围岩稳定性的影响。 第四章 围岩变形与破坏机理 围岩的变形与破坏是地下工程面临的核心难题。本章将系统地阐述围岩在不同工程环境下的变形破坏机理。这包括受力不均引起的岩体崩塌、滑移，以及由于围岩卸荷应力引起的鼓胀、屈服等现象。针对不同地质条件和工程类型，例如软弱围岩、高地应力围岩、富水围岩等，将分别解析其特有的变形破坏模式。本章还将深入探讨围岩变形的时效性，即围岩变形随时间变化的规律，以及其对支护结构设计的影响。 第五章 围岩支护的基本原理与方法 为了确保围岩的稳定，必须采取有效的支护措施。本章将系统介绍围岩支护的基本原理，包括主动支护与被动支护的区别，以及支护结构如何平衡围岩的内力和外力，从而维持围岩的整体稳定。在此基础上，详细介绍目前国际上广泛应用的各类围岩支护方法，包括： 锚杆支护： 深入分析锚杆的作用机理，包括锚固力、锚杆间距、锚杆长度等参数对支护效果的影响，以及不同类型锚杆（如砂浆锚杆、中空注浆锚杆）的特点。 喷射混凝土支护： 阐述喷射混凝土的作用，包括其早强性、整体性和密封性，以及与钢筋网、钢拱架的结合应用。 钢拱架支护： 分析钢拱架的受力特点、间距设计以及其与围岩的相互作用。 组合支护： 探讨不同支护形式组合应用的优势，以应对复杂多变的围岩条件。 第六章 围岩支护结构的力学分析与设计 本章将聚焦于围岩支护结构的力学分析与设计方法。在明确围岩荷载的基础上，介绍各类支护结构的受力分析模型，包括杆系模型、板壳模型等。重点阐述如何根据围岩的变形破坏特征以及支护结构的受力需求，进行支护结构的参数设计，例如锚杆的受力设计、喷射混凝土的厚度与配筋设计、钢拱架的截面和间距设计等。同时，还将介绍相关的设计规范和标准。 第七章 围岩监测与反馈控制 围岩监测是确保地下工程安全的关键环节。本章将系统介绍地下工程中常用的围岩监测技术，包括位移监测、应力监测、孔隙水压力监测、收敛监测等，并阐述不同监测仪器（如测斜仪、多点位移计、压力计）的工作原理及其应用。更重要的是，本章将深入探讨监测数据的反馈控制机制，即如何根据监测结果实时调整支护方案，实现围岩支护的最优化设计与施工，达到“边掘进、边支护、边监测”的动态平衡。 第八章 特殊围岩条件下的支护技术 在地下工程建设中，常常会遇到各种特殊围岩条件，如软弱围岩、膨胀性围岩、高地应力围岩、富水围岩等，这些条件对围岩支护提出了更高的要求。本章将针对这些特殊围岩条件，详细介绍相应的支护技术与对策。例如，对于软弱围岩，将重点介绍预加固技术、超前支护技术；对于高地应力围岩，将阐述卸压支护、应力解除等技术；对于富水围岩，则会讨论帷幕注浆、截流封堵等措施。 第九章 案例分析与工程实践 为了更好地理解书中理论知识在实际工程中的应用，本章将选取多个不同类型的地下工程案例，例如地铁隧道、矿山巷道、地下洞室等，对围岩支护的设计、施工及监测过程进行详细的分析。通过分析实际工程中的成功经验和遇到的挑战，为读者提供宝贵的实践参考。 结论 《地下空间掘进与围岩稳定》一书，力求理论与实践相结合，深入浅出地介绍了地下工程围岩力学、稳定性评价、掘进影响、变形破坏机理、支护原理与方法、设计分析、监测控制以及特殊围岩条件下的支护技术。本书的出版，希望能为地下工程领域的研究和实践提供有力的支持，推动地下工程技术向更安全、更高效、更经济的方向发展。

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这本书的结构安排颇具匠心，它并非完全按照传统的“地质-结构-施工”顺序展开，而是采用了“问题导向型”的叙事结构。例如，其中一个章节专门探讨了“城市化进程中既有地下管网对新建地铁深基坑安全性的耦合影响”，这个视角非常新颖。作者巧妙地将历史数据、物联网传感器采集的实时位移数据，与传统的土体固结沉降模型相结合，构建了一个多尺度、多时间尺度的风险预警系统。我特别喜欢作者对“历史遗留问题”的剖析，他没有简单地批评早期设计的不完善，而是深入分析了在当时的工程认知水平下，这些设计是如何在特定历史背景下被合理接受的，并在此基础上提出了“加固与修复的渐进式方案”。这种既尊重历史又面向未来的态度，让我对这本书的敬意油然而生。它让我们意识到，地下工程的安全性不是一蹴而就的，而是对过去经验的继承、对现有挑战的精准控制，以及对未来不确定性的主动管理。

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说实话，这本书的阅读体验是充满挑战性的，但绝对是高回报的。我花了相当长的时间去理解作者在“超深水下基础施工中的泥浆性能控制与优化”中所采用的流体力学原理与土体相互作用模型。那部分内容描述得极其细致，涉及到了非牛顿流体的剪切稀化、膨胀土的触变性恢复机制，以及这些复杂流变学特性如何影响套管的摩阻力和超挖量控制。作者的笔触带着一股强烈的实战气息，他不止步于理论的描述，而是深入到现场控制的细节，比如不同品牌膨润土的微观结构差异如何影响泥浆的滤失性能和携带能力。读到关于极端天气下深海作业的风险评估矩阵时，我甚至能想象到作业平台上的灯火通明和海风呼啸。这本书的优点在于它打破了传统教材中对“理想化条件”的依赖，勇敢地将工程中最“脏乱差”的变量纳入了严密的数学框架进行管理和预测。它教会了我，真正的地下工程大师，必须是半个化学家、半个流体力学家，外加一个经验老到的地质学家。

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这本书在处理“地下空间利用与环境影响”这一宏大主题时，展现出了极高的社会责任感和跨学科视野。我所阅读到的关于“地铁区间隧道建设对城市地下水文格局的长期影响与生态补偿机制”的章节，其深度令人印象深刻。作者详细阐述了隧道开挖后地下水位的恢复曲线模拟，以及这对周边绿化植被根系生长的潜在胁迫效应。更重要的是，他不仅指出了问题，还提出了一套包含“人工补水、植被改良、地下导排系统优化”在内的综合性生态工程方案，并对每项方案的成本效益和环境绩效进行了量化评估。这种将工程技术与城市生态文明建设紧密结合的尝试，是当前地下工程领域最稀缺的视角之一。这本书像一位深思熟虑的智者，它提醒我们，每一次深入地下的开凿，都必须对地表世界保持敬畏之心。它所倡导的，是一种可持续的、与自然共生的地下工程哲学。

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初拿到这本厚重的典籍，我的第一印象是它的“硬核”程度。这本书的论述风格非常学术化，充满了严谨的数学推导和复杂的有限元分析图谱。我尤其欣赏作者在阐述“盾构隧道穿越断层破碎带时的支护参数动态调整策略”时所展现出的那种近乎偏执的精确性。他没有回避工程实践中常见的“模糊地带”，反而用大量的实测数据和数值模拟结果，构建了一个多变量耦合的优化模型，清晰地展示了在不同掘进速度和掌子面压力波动下，支护结构如何实现自适应响应。这本书对岩土工程本构模型的选用和参数反演过程的描述，其详尽程度令我这个在结构力学领域摸爬滚打多年的老兵都感到震撼。它更像是一部专为高级研究人员和资深设计院总工准备的工具书，而非面向初学者的入门手册。阅读过程中，我不得不频繁地查阅参考文献和相关的国际标准，因为作者引用的许多前沿研究成果，其深度和广度都令人惊叹。这本书的价值在于它提供了一个近乎完美的研究范本，指导我们如何将理论的“尖端”转化为工程的“利刃”。

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这本书简直是本时代的瑰宝，我花了整整一周的时间才勉强啃完第一遍，内容之丰富、结构之严谨，让我不得不佩服作者的深厚功底。书中对“深基坑开挖中的止水帷幕设计”那一部分的论述，简直是教科书级别的范例。作者没有仅仅停留在理论公式的堆砌上，而是结合了多个实际工程案例，详细剖析了不同地质条件下渗流计算模型的选择与优化过程。特别是对于复杂岩溶地区基坑支护体系的动态监测与反馈控制，提出了几套极具前瞻性的解决方案，这些内容远超出了我过去在相关课程中学到的知识范畴。读到作者关于“新型复合材料在临时支护中的应用潜力”那一章时，我仿佛看到了一条通往未来工程实践的清晰路径，那些关于材料性能衰减的量化分析和长期服役可靠性评估，无疑为我们这些一线工程师提供了宝贵的决策依据。可以说，这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的重塑，它迫使读者跳出现有的思维定势，去思考如何用更经济、更安全、更环保的方式去应对地下工程的挑战。那些关于围岩应力场重分布的精细化建模，每一次阅读都像是在进行一次高强度的思维体操，让人欲罢不能，恨不得立刻投入到下一个项目中去实践印证。

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