內容大鋼
本書圍繞水工隧洞地質力學模型試驗理論與工程應用展開研究，系統梳理了該領域國內外研究進展，指出現有研究存在的不足，明確了研究內容與技術路線。
本書闡述了地質力學模型試驗的相似原理，提出新型岩土材料單軸受壓應力-應變曲線擬合模型，可精準匹配傳統模型的擬合效果；研發了可模擬不同岩性的新型圍岩相似材料，同時明確了灌漿、襯砌等配套相似材料的配比選取方法。
本書結合多個工程案例開展圍岩-支護協同承載物理模型試驗，分析了不同支護形式下的圍岩位移、應力與荷載分擔規律；採用FLAC3D開展數值模擬，構建了圍岩-支護協同承載的彈塑性理論分析方法，通過物理、數值、理論三類研究的結果對比，驗證了結論的可靠性。
本書可為水工隧洞工程的圍岩穩定分析、支護設計與地質力學模型試驗研究提供理論支撐與實踐參考。
目錄
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 國內外研究進展
1.2.1 模型試驗研究
1.2.2 理論研究
1.2.3 數值模擬研究
1.2.4 現場試驗研究
1.2.5 已有研究存在的問題
1.3 本書研究內容
1.3.1 研究內容
1.3.2 技術路線
第二章 地質力學模型試驗相似原理
2.1 基本概念
2.1.1 相似現象
2.1.2 相似常數
2.1.3 相似指標
2.2 模型試驗相似三定理
2.2.1 相似第一定理
2.2.2 相似第二定理
2.2.3 相似第三定理
2.3 地質力學模型試驗相似原理
第三章 岩土材料單軸受壓應力-應變曲線擬合模型研究
3.1 概述
3.2 傳統岩土材料單軸受壓應力-應變曲線擬合模型分析
3.3 新模型邊界條件
3.4 新型岩土材料單軸受壓本構曲線擬合模型
3.5 本構模型擬合效果對比分析
3.6 新模型的適用性分析
3.7 研究結論
第四章 地質力學模型試驗相似材料
4.1 概述
4.2 脆性結構相似材料
4.2.1 石膏及石膏混合料
4.2.2 水泥混合料
4.3 圍岩相似材料
4.3.1 澆築類地質力學模型材料
4.3.2 壓制類地質力學模型材料
4.3.3 岩體軟弱結構面模型材料
4.3.4 圍岩相似材料存在的問題
4.4 新型圍岩相似材料
4.4.1 原岩力學參數
4.4.2 原材料的選取
4.4.3 正交試驗方案
4.4.4 試件製作
4.4.5 試驗結果分析
4.4.6 圍岩相似材料配合比
4.5 灌漿相似材料
4.6 襯砌相似材料
4.7 錨桿相似材料
4.8 砂漿相似材料
4.9 鋼支撐相似材料
4.10 研究結論
第五章 圍岩-支護協同承載模型試驗案例分析
5.1 概述
5.2 複雜地質條件下大埋深隧洞襯砌與圍岩協同作用物理模型試驗研究
5.2.1 工程概況
5.2.2 試驗任務
5.2.3 試驗材料及模型設計
5.2.4 載入裝置及超載方式
5.2.5 監測系統及測點布置
5.2.6 試驗程序
5.2.7 試驗成果及分析
5.3 深部複合地層TBM開挖擾動模型試驗研究
5.3.1 工程概況
5.3.2 試驗任務
5.3.3 模型試驗系統
5.3.4 試驗材料及模型設計
5.3.5 模型體填築與監測點布置
5.3.6 TBM開挖模擬
5.3.7 試驗成果及分析
5.4 隧道大變形機制及處治關鍵技術模型試驗研究
5.4.1 工程概況
5.4.2 圍岩相似材料配比試驗
5.4.3 模型試驗裝置
5.4.4 模型監測點布設
5.4.5 模型載入及開挖
5.4.6 試驗結果分析
5.4.7 大變形處治防控關鍵部位
5.5 深埋隧道軟弱圍岩漸進性破壞及其錨固效應試驗與模擬
5.5.1 工程概況
5.5.2 模型試驗系統
5.5.3 模型監測點布設
5.5.4 相似材料原材料
5.5.5 試驗方案
5.5.6 試驗結果分析
5.6 模型試驗存在的問題及影響因素分析
5.6.1 存在的問題
5.6.2 影響因素
第六章 圍岩-支護體系協同承載試驗研究
6.1 概述
6.2 地質力學模型試驗
6.2.1 模型試驗系統及數據採集系統
6.2.2 開挖裝置
6.2.3 襯砌製作裝置
6.2.4 開挖支護輔助工具
6.2.5 試驗方案
6.2.6 地質力學模型製作流程
6.2.7 監測點布置
6.2.8 隧洞施工過程模擬
6.2.9 內水壓力模擬
6.3 模型試驗結果
6.3.1 無支護及單襯支護
6.3.2 單錨支護及錨桿襯砌聯合支護
6.3.3 工字鋼支護
6.3.4 灌漿及灌漿襯砌聯合支護
6.4 圍岩和支護結構荷載分擔比例
6.5 研究結論
第七章 圍岩-支護體系協同承載數值研究
7.1 FLAC3D本構模型
7.1.1 FLAC3D本構模型概述
7.1.2 FLAC3D應變軟化模型
7.2 隧洞開挖支護數值模擬
7.2.1 計算條件
7.2.2 圍岩位移分佈
7.2.3 圍岩應力分佈
7.2.4 圍岩與襯砌接觸力分佈
7.2.5 錨桿軸力
7.2.6 錨桿作用反演分析
7.3 協同承載作用的多因素影響性分析
7.3.1 單襯支護
7.3.2 錨桿襯砌聯合支護
7.4 圍岩和支護結構荷載分擔比例
7.5 研究結論
第八章 圍岩-支護體系協同承載理論分析
8.1 概述
8.2 圍岩-支護體系協同承載軸對稱問題的基本方程
8.3 圓形隧洞圍岩應變軟化彈塑性分析方法
8.4 圍岩-支護體系協同承載分析方法
8.5 圍岩-支護體系協同承載作用過程求解
8.5.1 圍岩開挖響應求解
8.5.2 支護響應求解
8.5.3 圍岩-支護體系協同承載作用過程求解
8.6 算例
8.6.1 計算模型
8.6.2 圍岩-支護結構協同承載計算結果
8.7 理論分析
8.7.1 無支護分析
8.7.2 單襯支護分析
8.7.3 單錨支護分析
8.7.4 錨桿襯砌聯合支護分析
8.7.5 單錨支護分析-錨減少
8.7.6 錨桿襯砌聯合支護分析-錨減少
8.7.7 單工字鋼支護分析
8.7.8 灌漿加固分析
8.7.9 灌漿襯砌聯合承載分析
8.8 研究結論
第九章 結果對比及分析
9.1 圍岩位移
9.2 圍岩-支護承載比例
第十章 結論
10.1 結論
10.2 創新點
10.3 展望
參考文獻
[