砂卵石地层条件下盾构掘进机理与实践

　　《砂卵石地层条件下盾构掘进机理与实践》以成都地铁1号线为工程案例，系统研究砂卵石地层地质力学特性、盾构选型、掘进参数及其盾构掘进性能的影响因素。根据国内外研究现状，对当前隧道掘进机进行了科学分类。结合现场及室内试验分析了该类地层的力学不稳定特性，探讨了导致盾构掘进性能低下的主要原因。同时，介绍了专为该类地层开发的数据模型生成系统，进行了卵石空间形态对力学性能影响的深入探讨。并推导该类地层力学特性的理论计算模型，通过数值方法进行了验证。

　　《砂卵石地层条件下盾构掘进机理与实践》既介绍了隧道掘进机分类、盾构选型依据、盾构选型方法及盾构掘进参数优化过程，又阐述了卵石地层的力学特性，可为专业技术人员在类似地层中修建城市地下铁道、交通隧道时确定盾构选型、掘进参数等提供参考。

第1章 成都地铁1号线概况
1.1 地质概况
1.1.1 区域地质构造
1.1.2 水文地质条件
1.1.3 工程地质条件
1.2 成都地铁盾构选型与设计
1.2.1 隧道掘进机分类
1.2.2 盾构各部件性能描述
1.2.3 成都地铁盾构设备选型
1.2.4 盾构主要设计要点
1.2.5 管片概况

第2章 成都地铁盾构掘进性能及影响因素分析
2.1 时间分析
2.2 性能研究
2.2.1 进度分析
2.2.2 影响因素
2.3 成都地铁中遇到的问题
2.3.1 刀具磨损
2.3.2 刀盘堵塞
2.3.3 地表沉降
2.4 对策
2.4.1 土体改良
2.4.2 盾构改造
2.4.3 其他措施

第3章 卵石土性能试验研究
3.1 卵石形态现场试验
3.1.1 卵石直径分布规律
3.1.2 卵石形状指标
3.1.3 卵石方位统计
3.2 试样准备
3.2.1 卵石级配确定
3.2.2 卵石密度试验
3.2.3 土样选择
3.2.4 试验用量计算
3.3 试验过程
3.3.1 试验方案
3.3.2 试验步骤
3.4 试验结果与分析
3.4.1 数据整理方法
3.4.2 数据整理结果
3.4.3 试验结果分析
3.5 试验成果对成都地铁盾构施工的指导意义

第4章 混合材料数值模型生成算法与程序设计
4.1 随机数的产生
4.1.1 蒙特卡罗法
4.1.2 均匀分布随机数的产生
4.1.3 正态分布随机数的产生
4.1.4 指数分布随机数的产生
4.2 卵石随机定位技术
4.2.1 模型网格化分
4.2.2 网格点随机序列生成
4.3 卵石相互位置关系判断
4.3.1 圆的生成判断
4.3.2 椭圆生成判断
4.3.3 矩形与矩形
4.3.4 通用覆盖判别法
4.4 二次开发AutoCAD
4.5 与ANSYS接口
4.6 程序运行流程

第5章 卵石空间、几何特性对混合体变形性能的影响
5.1 计算条件
5.1.1 软件ANSYS介绍
5.1.2 模型边界条件
5.1.3 研究目的
5.2 椭圆方位的影响
5.2.1 数值模型
5.2.2 结果分析
5.3 椭圆扁平度的影响
5.3.1 数值模型
5.3.2 结果分析

第6章 卵石土混合材料变形性能理论预测模型推导
6.1 模型综述
6.1.1 并联模型
6.1.2 串联模型
6.1.3 有效介质
6.1.4 能量理论
6.1.5 变分原理
6.1.6 其他模型
6.2 新理论模型推导
6.2.1 矩形包含物
6.2.2 球形包含物
6.2.3 椭球包含物
6.3 影响范围研究
6.4 理论模型与试验结果比较
6.5 理论公式与数值计算结果比较

第7章 理论强度预测模型在盾构中的应用
7.1 RFPA软件原理
7.1.1 软件介绍
7.1.2 材料非均匀性描述
7.1.3 均质度确定
7.1.4 本构模型
7.2 模型建立
7.2.1 模型尺寸确定
7.2.2 单刀作用
7.2.3 双刀作用
7.2.4 边界条件
7.3 参数确定
7.3.1 宏观与微观参数转化
7.3.2 刀具参数
7.3.3 卵石参数
7.3.4 卵石土参数
7.4 计算结果分析
7.4.1 单刀作用
7.4.2 双刀作用
7.5 数值模拟结果及其工程应用
7.5.1 数值分析结果
7.5.2 结果分析
7.5.3 工程应用
参考文献