二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题

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出版者:地质
作者:王兰生
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1970-1
价格:30.00元
装帧:
isbn号码:9787116050013
丛书系列:
图书标签:
  • 隧道工程
  • 高地应力
  • 围岩稳定性
  • 二郎山隧道
  • 岩石力学
  • 工程地质
  • 隧道支护
  • 数值模拟
  • 灾害防治
  • 隧道设计
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具体描述

二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题,ISBN:9787116050013,作者:王兰生

《二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题》图书简介 二郎山隧道,这条穿越巍峨山峦的宏伟工程,不仅是连接川西与川中的交通动脉,更是人类智慧与自然挑战博弈的生动写照。然而,在这条蜿蜒的地底巨龙背后,隐藏着一个不容忽视的关键课题:高地应力及其对隧道围岩稳定性的深刻影响。本书正是围绕这一核心问题,展开了一场深入而细致的科学探索。 一、 挑战的根源:高地应力的形成与演化 地质构造的复杂性、深埋地下的巨大岩体自重、以及长期以来地壳运动的叠加效应,共同造就了二郎山地区独特的高地应力环境。本书将首先系统阐述高地应力在隧道围岩中的表现形式,包括其分布规律、应力张量特征以及不同地质条件下应力的变化趋势。我们将剖析地层岩性、构造破碎带、断层等地质因素如何与原有地应力相互作用,形成更为复杂和不利的应力集中区。通过对区域地质背景的深入研究,结合先进的勘测手段,本书旨在为读者呈现一个清晰、立体的二郎山隧道围岩应力场模型。 二、 围岩失稳的隐患:变形、破裂与突出现象 高地应力犹如潜伏的猛兽,一旦超过围岩的承载极限,便会引发一系列灾难性的后果。本书将详细分析高地应力作用下,隧道围岩可能出现的各种失稳现象。这包括但不限于: 初期支护变形与破坏: 隧道开挖后,围岩应力重新分布,高地应力可能导致初期支护结构承受过大的压力,出现挤压、屈曲甚至倒塌。本书将重点探讨不同类型初期支护材料(如钢拱架、喷射混凝土、锚杆)在高地应力下的力学响应,以及其破坏机理。 围岩本体的变形与失稳: 在强大的应力作用下,围岩体本身可能发生显著的变形,如收敛、沉降,甚至出现宏观裂缝的扩展、岩块的脱落。本书将深入研究不同岩体质量等级(如RMR、Q值)的围岩在不同应力状态下的变形特性,并引入岩体力学理论,分析围岩的强度、塑性以及破坏准则。 突出现象的风险评估: 二郎山地区地质条件复杂,高地应力与富水地带的耦合可能导致岩石突水、岩爆等极具破坏性的突出现象。本书将专门辟章节,系统梳理突出现象的成因机制,分析触发突出的关键因素,并探讨如何通过地质勘察和现场监测来识别潜在的突出现象风险区域。 三、 诊断的手段:监测与测试技术的应用 准确而及时的监测是掌握围岩真实状态、指导施工安全的关键。本书将全面介绍在高地应力环境下,适用于二郎山隧道监测的各项技术手段。 地质勘察与测试: 在设计和施工阶段,如何通过钻孔取样、室内岩石力学试验、原位应力测试(如水压法、水力压裂法)、地球物理探测等手段,准确获取围岩的力学参数和地应力信息。 变形监测: 隧道开挖后,如何利用测斜仪、沉降仪、位移监测仪等设备,实时监测围岩的收敛变形、地表沉降以及支护结构的应变。 应力监测: 通过应力计、锚杆测力计等,直接监测初期支护和岩体内部的应力变化,评估围岩的受力状况。 声发射与电法监测: 针对岩石破裂和渗流等动态过程,介绍声发射监测技术用于识别微裂纹扩展,以及电法监测用于分析围岩的导电性变化,间接反映其渗透性和稳定性。 数据分析与预警系统: 如何将海量监测数据进行整合、处理和分析,建立有效的预警模型,为施工决策提供科学依据,并在异常情况下及时发出警报。 四、 治理的策略:支护设计与施工优化 针对高地应力带来的围岩失稳问题,本书将深入探讨一系列有效的治理策略和技术。 合理的支护设计理念: 强调“强支不强挖,少扰动,早支护”的原则。根据围岩的应力状态、变形特性和失稳类型,设计出能够充分发挥其承载能力的支护结构。这包括: 初期支护优化: 针对不同级别的围岩和应力条件,合理选择喷射混凝土的厚度和强度等级,优化钢拱架的间距和尺寸,以及锚杆的长度、数量和布置方式。 二次衬砌设计: 确保二次衬砌能够有效承受长期荷载,并与初期支护协同工作。 预应力支护的应用: 探讨预应力锚索、预应力锚杆等技术在高地应力区的应用,如何通过施加预应力来改善围岩的应力状态,提高其整体稳定性。 施工工艺的精细化: 分部开挖与及时支护: 掌握合理的开挖步序,最大限度地减少围岩的扰动,并确保支护结构能够及时跟进。 注浆加固技术: 采用高强度、高渗透性的注浆材料,对破碎围岩进行固结,提高岩体的整体性和抗剪强度。 卸压技术: 在应力集中区域,可以考虑采用减小开挖直径、设置卸压孔等方式,释放部分岩体应力。 防排水措施: 有效的疏排水是降低围岩内水压,抑制突水突泥等灾害的关键。 施工监控与反馈调整: 强调施工过程中的动态监控,根据监测反馈及时调整施工方案和支护措施,确保工程安全。 五、 理论的升华:数值模拟与案例分析 为了更深刻地理解高地应力与围岩稳定性的相互作用,本书将引入先进的数值模拟技术。 数值模拟方法: 介绍有限元法、离散元法等数值模拟工具,如何建立隧道围岩模型,输入地质参数和应力边界条件,模拟隧道开挖后的应力分布、变形过程以及可能出现的失稳模式。 模拟结果的验证: 将数值模拟结果与现场监测数据进行对比分析,验证模型的准确性,并进一步优化支护设计方案。 典型案例研究: 结合二郎山隧道建设过程中遇到的具体高地应力问题和成功处理的案例,进行深入剖析。通过对实际工程问题的反思,提炼出具有普遍指导意义的经验和教训。 本书旨在为地质工程、隧道工程领域的研究人员、设计人员、施工管理人员以及相关专业的学生提供一本系统、深入、实用的参考著作。我们希望通过对二郎山隧道高地应力与围岩稳定问题的全面探讨,能够为今后类似工程的建设提供宝贵的理论指导和实践借鉴,为人类在复杂地质环境下挑战极限的工程壮举保驾护航。

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读后感

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这本书的语言风格,我个人体会是相当有辨识度的,它混合了一种严谨的学术论述和一种近乎文学性的精确表达。比如在描述岩爆现象时,作者使用的词汇和句式,既体现了对岩石力学特性的深刻理解,又避免了纯粹的公式堆砌带来的枯燥感。我发现,作者在阐述那些高阶的、涉及多场耦合效应的数学模型时,会非常体贴地穿插一些通俗易懂的类比,这极大地降低了理解复杂概念的门槛。我欣赏这种既要对内行人负责,又要对愿意入门的外行友好的态度。特别是书中对于数值模拟结果的敏感性分析部分,作者不仅仅展示了“是什么”,更着力解释了“为什么会是这样”,这种对内在逻辑的追溯,远比直接给出结论来得更有启发性,让人读后不仅知其然,更能知其所以然。

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翻阅到中段,我发现本书在案例分析的处理上,展现了极高的实践指导价值。作者似乎并未满足于纸面上的理论推演,而是深入到具体的工程现场,将那些抽象的数值模拟结果与实际观测数据进行了细致入微的比对。我特别留意了其中关于“软岩地区超深埋隧道”的章节,那种对变形机理的剖析,简直像是外科医生在进行精细解剖。它不是简单地罗列数据,而是深入挖掘了应力释放与围岩蠕变之间那种微妙的、非线性的相互作用。更难得的是,作者在论述新技术应用时,比如新型支护结构的设计理念,并未采取“一刀切”的模式,而是根据不同的岩体级别和荷载条件,给出了多层次、有梯度的优化建议。这种将理论的普适性与工程的特殊性巧妙结合的处理方式,使得这本书的实用价值远远超出了普通教科书的范畴,更像是一本工程现场的“作战手册”。

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我从一个长期从事基础设施规划的角度来审视这本书,它所揭示的“高地应力”问题,远非仅仅是隧道开挖层面的挑战。作者似乎将视野投向了区域地质背景和长期服役的可靠性。在讨论到应力场的重新分配和次生构造的影响时,我感受到了作者对于工程生命周期管理的深刻关切。这本书的价值在于,它迫使读者跳出单一工程项目的局限,去思考隧道系统与周边岩土体、乃至整个地球应力场之间的动态平衡。书中对于监测预警系统的设计哲学探讨,也体现了前瞻性,它强调的不再是“事后补救”,而是基于对潜在风险的精准预测来进行主动控制。这种从静态力学向动态风险管理的跨越,是现代大型工程读物中非常宝贵的一点,它提升了整部作品的战略高度。

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这部作品在文献引用和交叉学科的融合方面,做得堪称典范。我注意到,作者的参考文献列表非常庞大且新颖,它不仅涵盖了传统的岩土工程经典文献,还大量引用了地球物理学、材料科学甚至非线性动力学领域的前沿成果。这表明作者在构建理论框架时,采纳了一种高度整合的跨学科视角。尤其是在处理围岩的非均匀性和各向异性问题时,作者巧妙地引入了某些现代统计物理学的工具来描述微观尺度的不连续性对宏观稳定性的影响。这种融合,使得本书在理论深度上达到了一个新的高度,它不再仅仅是应用工程学,而是在某种程度上,触及了基础科学研究的边界。对于希望在岩土工程领域进行深入研究的学者而言,这本书无疑提供了一个极具启发性的、多维度思考问题的优秀范本。

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这部著作的封面设计着实引人注目,那深沉的墨绿色调,配上烫金的书名,透着一股严肃而厚重的学术气息。我一拿到手,就感觉它绝非泛泛之作。从排版上看,印刷质量极高,字体清晰锐利,图表部分的线条更是精准得令人赞叹。我尤其欣赏作者在引入章节中那种旁征博引的写作手法,它并非急于抛出结论,而是娓娓道来,将读者自然而然地引入到一个宏大且复杂的工程背景之中。这种开篇的基调,让人立刻意识到这是一部需要沉下心来细细研读的专业典籍。书中的一些早期章节对于地质力学的基本原理进行了非常扎实的复习和提炼,对于像我这样并非每天都与隧道工程打交道的工程师来说,这种回顾是非常及时的。它成功地搭建了一座坚实的理论桥梁,让读者能够平稳过渡到后续那些关于高地应力环境下围岩响应的复杂模型讨论中去。整体而言,初读的印象是:这是一本为深度学习者量身打造的、兼具严谨性与艺术性的工程科学文献。

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