隧道工程地质与声波探测技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西南交通大学出版社

作者:陈成宗

出品人:

页数:486

译者:

出版时间:2005-5

价格:60.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787811040494

丛书系列:

图书标签:

• 隧道工程
• 地质工程
• 声波探测
• 岩土工程
• 工程地质
• 隧道地质
• 无损检测
• 地球物理勘探
• 地下工程
• 岩石力学

岩石力学与隧道支护设计 本书系统探讨了岩石材料的基本力学特性、工程地质环境评估以及隧道工程中至关重要的支护设计理论与实践。全书内容紧密围绕隧道建设过程中如何理解和应对地下岩体环境这一核心问题展开，旨在为岩土工程、隧道与地下工程专业人员提供一套全面、深入的技术参考。 第一部分：岩石材料本构关系与力学行为 本部分首先对岩石的矿物学组成、岩石学特征进行基础介绍，重点剖析了岩石的宏观和微观结构对外力作用下的响应机制。详细阐述了岩石的单轴、三轴压缩强度试验，揭示了岩石在不同围压条件下的应力-应变关系，包括弹性阶段、弹塑性过渡和最终破坏模式。 岩石强度理论的演进与应用： 对经典的莫尔-库仑准则、Drucker-Prager准则等在岩石工程评价中的适用性进行了深入比较和分析。特别引入了现代损伤力学和能量学观点，探讨了岩石微裂隙萌生、扩展与贯通的全过程，为理解岩体失稳机制提供了新的视角。 蠕变与长期稳定性： 针对深埋隧道和长期服役结构，详细研究了岩石在恒定应力作用下的时间效应——蠕变行为。通过对流变模型（如Burgers模型、幂律蠕变模型）的解析与数值求解，阐述了蠕变对隧道长期收敛和支护结构寿命的影响，并提出了相应的长期稳定性评估方法。 高温与水耦合作用下的岩石力学： 鉴于水和热对地下工程环境的显著影响，本部分专门分析了水饱和度、渗透性、以及热载荷对岩石力学参数的耦合影响。内容涵盖了浸水软化效应的量化描述、干湿循环对岩石损伤的影响，以及在核废料库、地热工程等特殊环境下岩石力学性能的预测模型。 第二部分：工程地质评价与岩体分类 本部分聚焦于将现场地质信息转化为可用于工程计算的参数体系，强调了工程地质勘察在隧道设计中的基础地位。 现场与室内试验技术： 全面回顾了岩体工程特性的各类测试方法。室内试验部分包括了高压压汞法测定孔隙结构、声发射技术监测岩石损伤演化。现场试验则详述了深孔扁率测试、现场渗透性测试（如Lugeon试验）以及地应力现场测定（如水力致裂法、钻孔应力释放法）的技术规程、数据解释与误差控制。 岩体结构面（节理、断层）的描述与量化： 深入探讨了描述结构面的关键几何参数（倾向、倾角、间距、完整性）的测量与三维重建技术。侧重于如何利用统计学方法处理空间分布不均的结构面数据，构建代表性体积单元（RVE）模型。 岩体分类系统的应用与局限： 系统介绍了工程实践中广泛使用的岩体质量分类系统，包括RMR（岩石质量评定）、Q系统和GSI（地质强度指标）。详细分析了每种分类体系的参数选取依据、评分标准，并对比了它们在预测围岩等级、估计松弛带宽度和确定初步支护参数方面的差异与适用边界。特别强调了如何根据特定岩性和构造背景对经典分类指标进行修正和标定。 第三部分：隧道围岩稳定性分析与支护设计 本部分是全书的核心应用环节，它将前两部分的理论知识转化为指导隧道安全施工的工程实践。 隧道开挖过程的应力重分布与松弛带形成： 运用弹性力学和塑性力学理论，分析了在TBM掘进或钻爆法施工后，隧道周边岩体应力场的重新分布规律。精确预测了围岩中应力集中区和应力松弛带的范围与程度，这是确定支护安全裕度的前提。 数值模拟技术在隧道工程中的应用： 详细介绍了有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在模拟隧道开挖过程中的实施步骤和关键参数设置。重点讲解了如何耦合温度场、渗流场与应力场进行多场耦合分析，以及如何利用先进的本构模型（如Hoek-Brown准则、粘土岩本构模型）提高模拟的准确性。同时，讨论了离散元法（DEM）在模拟岩体结构块体运动中的优势。 支护结构设计理论与优化： 依据支撑理论、极限平衡理论，详细推导了锚杆、喷射混凝土、钢拱架等支护元件的承载力计算公式。 锚杆优化设计： 深入分析了锚杆的受力机理，包括锚固段受力、摩擦力与压力传递。介绍了不同类型锚杆（螺纹钢、自进式中空灌浆锚杆）的选择原则、设计长度、间排距的确定方法，并探讨了预应力锚杆对改善围岩稳定性的增效作用。 衬砌结构设计： 基于结构力学原理，对初期支护和二次衬砌的厚度、配筋率进行计算和校核。特别关注了柔性支护与刚性支护的相互作用，以及衬砌与岩体之间的荷载传递机制，确保支护结构在承受岩体较大收敛变形的同时，仍能保持足够的结构完整性。 特殊地质条件下的支护策略： 针对软弱围岩、高地应力、突涌变形、富水断层等复杂地质情况，提出了差异化的支护设计方案。例如，在软弱岩层中采用“先超挖后加固”的松散体支护体系，或在软弱破碎带采用超前小导管注浆加固技术与超前支护配合的策略。 第四部分：支护结构监测与反馈控制 本书最后强调了施工过程中的动态反馈和监测预警的重要性。详细介绍了用于监测围岩变形、支护结构应力应变的关键传感器（如测斜仪、应变计、收敛尺、钢筋计）的布设原则、数据采集与处理流程。强调了基于“量测导向型”施工理念，如何根据监测数据及时调整支护参数和施工步序，实现隧道工程的动态优化控制。 本书内容结构严谨，理论阐述深入浅出，结合大量的工程实例和图表数据，为读者提供了一套完整的从地质评价到支护实施与反馈的全流程技术指南。

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这本书的排版和图表质量也值得称赞，它不是那种只有文字堆砌的学术著作。大量的实测数据图、剖面示意图，以及三维地质建模的渲染效果图，极大地增强了内容的直观性和可读性。例如，在讲解超前地质预报时，书中展示了好几张不同探测距离下，利用多分量地震勘探技术捕捉到的前方构造信息的对比图，那些微小的波形异常被清晰地标注出来，并对应到具体的掌子面前方的岩层变化上。这种图文并茂的呈现方式，极大地缩短了读者从理论到理解的认知距离。对于初学者而言，这些图例是建立空间想象力的基石；对于资深人士来说，这些高质量的图表也是工作中汇报和交流的绝佳参考素材。这本书的制作水准，完全达到了业内顶尖参考书的标准，体现了编者对知识传递效率的重视。

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从宏观管理角度来看，本书对“地质风险动态管理”的探讨，是其区别于传统工程地质教材的关键所在。它不再将地质勘察视为项目开始前的静态信息收集，而是将其视为一个贯穿整个隧道施工生命周期的动态反馈过程。书中提出了一个闭环反馈机制，强调了在初次支护完成后，如何利用监测数据（如收敛、应力变化）反过来修正和优化后续超前探测的参数设置和解释模型。这种前瞻性思维，对于超长隧道和TBM（隧道掘进机）施工尤为重要。书中对TBM在复杂地层中遇到的“卡机”风险分析，不仅从地应力角度，更结合了地层孔隙水压力和隧道衬砌结构应力的耦合效应进行了深入剖析，提供了多维度、可量化的风险规避策略，这对于提升项目整体的安全系数和经济效益是无价之宝。

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读完这本书，我最大的感受是作者团队在学科交叉融合上的深厚功底。他们巧妙地将岩土力学、地球物理勘探、数值模拟（有限元/差分）以及现代信息技术（GIS/BIM）融为一体，构建了一个完整的隧道工程地质信息分析框架。尤其是在探讨“围岩与支护结构协同工作机制”时，作者引用了大量的现场应力监测数据，并结合了数值模拟的结果，清晰地展示了初期支护、二次衬砌以及永久衬砌是如何在不同地质荷载下协同分担压力的。这种多学科交叉视角的整合，使得原本看似割裂的各个专业环节，在隧道这个复杂系统中找到了有机的联系。这本书无疑为我们提供了一个看待隧道工程问题的全新、更系统化的视角，是值得反复研读的案头之作。

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这本《隧道工程地质与声波探测技术》简直是为我们这类常年和地下打交道的工程师量身定制的宝典。首先，它对岩土体性质的描述达到了一个令人惊叹的深度，绝非那种泛泛而谈的教科书式介绍。书中对于不同地质单元在隧道开挖过程中可能表现出的力学特性、水文地质响应，都有非常细致的案例分析和理论支撑。我印象最深的是关于软弱围岩地层分类的那一章，它引入了一种结合了现场直观感受和室内高精度测试数据的综合评价体系，这比单纯依赖岩石质量指标（RQD）要实用得多。每一次遇到复杂的断层破碎带或者富水砂层时，我都会翻阅这本书，它提供的地质风险预警模型和相应的支护优化建议，往往能提前帮我规避掉那些可能导致工期延误的重大风险。特别是它在阐述如何根据勘察报告推断隧道穿越复杂构造区的可能变形模式时，逻辑清晰，推演严谨，让人对地下环境的复杂性有了更深刻、更具操作性的理解。

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声波探测技术的应用部分，这本书的撰写风格简直像一位经验丰富、技艺精湛的老师傅在手把手传授绝活。它没有堆砌晦涩难懂的物理公式，而是聚焦于如何将声波在介质中的传播规律，转化为对地下结构缺陷的精准定位。书中详尽对比了纵波、横波以及表面波在不同岩性中的衰减特性和成像效果，这一点对于我们评估灌浆填充质量和隧道衬砌完整性至关重要。我特别欣赏它对“噪声背景”处理的章节，作者细致地剖析了施工振动、交通干扰等环境噪声对浅层地质信息采集的影响，并给出了一套行之有效的滤波和反演方法。通过书中提供的几组实际工程中的波速变化图谱与最终揭示的地质情况对比，我得以验证并提升了我自己以往在现场数据解读中的准确率。这本书真正做到了理论指导实践，让声波探测不再是简单的“敲击听音”，而是一门精确的“地下CT扫描”。

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