地下工程施工過程圍巖穩(wěn)定性風險評估與耐久性設(shè)計

第1章 地下工程風險評估及穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 …………………………… 1
1．1 風險評估理論研究現(xiàn)狀 ……………………………………………… 2
1．2 隧道工程領(lǐng)域風險評估研究現(xiàn)狀 …………………………………… 3
1．3 地下工程風險評估研究現(xiàn)狀 ………………………………………… 4
1．4 地下工程穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 …………………………………………… 5
1．5 地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究現(xiàn)狀 ………………………………………… 7
1．6 地下工程與環(huán)境的相互作用研究現(xiàn)狀 ……………………………… 9
第2章 地下工程事故機理、因素及圍巖穩(wěn)定性判據(jù) …………………… 11
2．1 地下工程破壞機理 ………………………………………………… 12
2．2 地下工程的不確定性及圍巖穩(wěn)定性影響因素 …………………… 14
2．2．1 地下工程的不確定性影響因素 …………………………… 15
2．2．2 地下工程圍巖穩(wěn)定影響因素 ……………………………… 18
2．3 整個地下工程風險影響因素 ……………………………………… 21
2．4 地下工程整體失穩(wěn)應(yīng)力判據(jù) ……………………………………… 22
2．4．1 單項應(yīng)力強度指標 ………………………………………… 22
2．4．2 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度理論 ……………………………… 23
2．5 地下工程圍巖失穩(wěn)位移判據(jù) ……………………………………… 24
2．5．1 以位移做穩(wěn)定判據(jù)的優(yōu)點 ………………………………… 24
2．5．2 地下洞室穩(wěn)定性位移判別準則的表達方式 ……………… 24
2．6 地下工程圍巖失穩(wěn)其他判據(jù) ……………………………………… 28
2．6．1 圍巖塑性區(qū)和洞室截面積相對比值判別法 ……………… 28
2．6．2 變形速率比值判別法 ……………………………………… 29
2．6．3 力學(xué)判據(jù) …………………………………………………… 29
2．6．4 其他判據(jù) …………………………………………………… 29
第3章 多因素圍巖穩(wěn)定性評價與風險評估 …………………………… 31
3．1 多因素模糊綜合評判方法 ………………………………………… 32
3．1．1 模糊綜合評判方法選擇的依據(jù) …………………………… 32
3．1．2 模糊綜合評判法模型的基本概念 ………………………… 33
3．1．3 模糊綜合評判模型的基本計算步驟 ……………………… 34
3．2 地下洞室群圍巖穩(wěn)定影響因素權(quán)重研究 ………………………… 37
3．2．1 層次分析法概述 …………………………………………… 37
3．2．2 洞室群穩(wěn)定影響指標選擇 ………………………………… 42
3．2．3 層次分析法 ………………………………………………… 43
3．3 多因素洞室群工程穩(wěn)定性評價 …………………………………… 46
3．3．1 評價指標體系的建立 ……………………………………… 46
3．3．2 多級模糊綜合評判模型的建立 …………………………… 47
3．3．3 確定穩(wěn)定等級 ……………………………………………… 77
3．4 地下洞室群風險評估 ……………………………………………… 79
3．4．1 選擇整體風險評估方法的依據(jù) …………………………… 80
3．4．2 建立整體穩(wěn)定性風險評估層次模型 ……………………… 81
3．4．3 確定權(quán)重 …………………………………………………… 81
3．4．4 建立地下工程風險評價集 ………………………………… 81
3．4．5 構(gòu)造風險模糊評判矩陣 …………………………………… 82
3．4．6 風險接受準則 ……………………………………………… 86
3．5 工程應(yīng)用 …………………………………………………………… 87
3．5．1 泰安抽水蓄能電站 ………………………………………… 87
3．5．2 瑯琊山抽水蓄能電站 ……………………………………… 89
第4章 地下工程施工安全風險評估實施 ……………………………… 95
4．1 梯形云模型理論 …………………………………………………… 95
4．2 基于梯形云模型的風險評估模型 ………………………………… 98
4．3 靜態(tài)總體風險評估 ………………………………………………… 100
4．3．1 總體風險評估思路 ……………………………………… 100
4．3．2 大嶺隧道靜態(tài)總體風險評估實例 ……………………… 102
4．4 重大專項風險評估 ………………………………………………… 103
4．4．1 重大專項風險評估思路 ………………………………… 103
4．4．2 大嶺隧道洞口失穩(wěn)專項風險評估實例 ………………… 103
4．5 施工全過程風險評估 ……………………………………………… 109
4．5．1 施工全過程風險評估思路 ……………………………… 109
4．5．2 施工全過程風險評估方法及流程 ……………………… 109
4．5．3 施工全過程風險評估實例 ……………………………… 110
第5章 地下工程施工安全風險管理及控制 …………………………… 114
5．1 隧道施工安全風險管理及控制系統(tǒng) ……………………………… 114
5．1．1 系統(tǒng)主要功能內(nèi)容 ……………………………………… 114
5．1．2 系統(tǒng)模塊設(shè)計 …………………………………………… 115
5．1．3 系統(tǒng)構(gòu)架及集成環(huán)境 …………………………………… 120
5．2 地下洞室群工程災(zāi)害預(yù)報及風險控制 …………………………… 122
5．2．1 風險評估機制 …………………………………………… 123
5．2．2 風險預(yù)警機制 …………………………………………… 125
5．2．3 風險處理機制 …………………………………………… 134
5．2．4 風險后評估機制 ………………………………………… 135
5．3 工程應(yīng)用 …………………………………………………………… 135
5．3．1 隧道現(xiàn)場情況 …………………………………………… 135
5．3．2 系統(tǒng)軟件應(yīng)用 …………………………………………… 137
5．3．3 施工過程風險評估流程 ………………………………… 141
第6章 地下工程開挖引起地質(zhì)環(huán)境損害機理分析 …………………… 148
6．1 地下工程開挖引起的地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境損害 ………………………… 148
6．1．1 圍巖應(yīng)力和位移的彈性分析 …………………………… 149
6．1．2 圍巖應(yīng)力和位移的塑性分析 …………………………… 151
6．1．3 圍巖應(yīng)力的時間效應(yīng) …………………………………… 154
6．1．4 圍巖應(yīng)力時間效應(yīng)的數(shù)值模擬 ………………………… 154
6．2 地下工程開挖引起的巖土體環(huán)境損害 …………………………… 157
6．2．1 地下工程開挖引起的圍巖破壞 ………………………… 157
6．2．2 地下工程開挖引起的地表變形 ………………………… 160
6．3 地下工程開挖引起的地表環(huán)境損害 ……………………………… 168
6．3．1 地下工程開挖引起地表環(huán)境損害的表現(xiàn)形式 ………… 168
6．3．2 地表沉陷引起地面建筑物附加作用力的計算方法 …… 169
第7章 地下工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計 ……………………………………… 173
7．1 地下結(jié)構(gòu)耐久性下降的原因 ……………………………………… 173
7．2 地下結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素分析 ………………………………… 174
7．2．1 材料內(nèi)部缺陷的影響 …………………………………… 174
7．2．2 應(yīng)力變化的影響 ………………………………………… 175
7．2．3 水的影響 ………………………………………………… 176
7．2．4 土體的影響 ……………………………………………… 178
7．3 提高地下結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計措施 ………………………………… 179
7．3．1 材料因素 ………………………………………………… 179
7．3．2 力學(xué)因素 ………………………………………………… 179
7．3．3 施工因素 ………………………………………………… 180
7．4 已有結(jié)構(gòu)的耐久性檢測 …………………………………………… 181
第8章 基于對環(huán)境損害的地下空間開挖容量評價 …………………… 183
8．1 基于對地質(zhì)環(huán)境損害的地下空間開挖容量評價 ………………… 184
8．1．1 基于對地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境損害的地下空間開挖容量評價 …… 184
8．1．2 基于對巖土體環(huán)境損害的地下空間開挖容量評價 …… 185
8．1．3 基于對地表環(huán)境損害的地下空間開挖容量評價 ……… 186
8．2 地下空間開挖與環(huán)境的協(xié)調(diào) ……………………………………… 186
參考文獻 ……………………………………………………………………… 188