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第1章 绪论1

1.1 问题的提出1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 岩溶隧道工程地质研究现状2

1.2.2 岩溶地基稳定性分析研究现状3

1.2.3 极限分析上限法在隧道稳定性分析中的应用现状7

1.2.4 岩溶隧道数值分析研究现状9

1.2.5 岩溶隧道模型试验研究现状11

1.2.6 轨道交通隧道溶洞处治技术研究现状13

1.3 研究内容与方法14

1.3.1 研究内容14

1.3.2 研究思路与方法15

第2章 广州轨道交通岩溶发育区域地质环境条件分析17

2.1 概述17

2.2 岩溶形成条件分析17

2.2.1 地层条件18

2.2.2 地质构造分区18

2.2.3 断裂带与轨道交通线路的关系20

2.2.4 气象、水文地质条件21

2.3 广州地区轨道交通沿线岩溶发育特征25

2.4 岩溶发育规律分析32

2.4.1 岩溶与岩性的关系32

2.4.2 岩溶与地质构造的关系33

2.4.3 岩溶与地形的关系34

2.4.4 岩溶与新构造运动的关系34

2.4.5 地表水体与岩层产状的关系对岩溶发育的影响34

2.4.6 岩溶与气候的关系35

2.4.7 岩溶与水位升降的关系35

2.4.8 岩溶发育的带状性和成层性35

2.5 第三纪岩溶发育情况35

2.5.1 溶洞高度36

2.5.2 溶洞顶板厚度37

2.5.3 首见溶洞顶板埋深38

2.6 地面塌陷、地面下沉和地裂缝39

2.6.1 概述39

2.6.2 地面塌陷与下沉的一般规律40

2.6.3 地面塌陷与下沉成因分析41

2.7 土洞44

2.7.1 土洞的形成过程44

2.7.2 土洞的分类45

2.7.3 土洞的形成条件45

2.8 小结46

第3章 盾构隧道岩溶地基稳定性相似模型试验研究48

3.1 相似理论48

3.1.1 相似理论基本术语48

3.1.2 相似三定理49

3.1.3 相似准则的导出50

3.2 岩土相似材料试验研究53

3.2.1 概化参数的提出53

3.2.2 相似材料的选取53

3.2.3 材料物理力学参数的试验确定58

3.3 相似模型试验研究64

3.3.1 模型试验装置64

3.3.2 试验方案65

3.4 试验结果整理及分析72

3.4.1 第1组试验结果整理72

3.4.2 第2组试验结果整理75

3.4.3 串珠型岩溶地基极限承载力试验结果77

3.4.4 试验结果对比分析79

3.5 小结80

第4章 溶洞对盾构隧道地基极限承载力的影响规律分析81

4.1 引言81

4.2 上限有限元基本理论及数值求解方法81

4.2.1 极限分析上限法理论81

4.2.2 上限有限元理论82

4.2.3 上限有限元非结构化网格自适应加密策略88

4.2.4 非关联流动法则在上限有限元中的处理方式89

4.2.5 隧道稳定性上限有限元算例验证90

4.3 盾构隧道岩溶地基极限承载力自适应上限有限元分析94

4.3.1 隧道岩溶地基极限承载力上限有限元解与模型试验对比95

4.3.2 溶洞顶板厚度对隧道地基极限承载力的影响分析98

4.3.3 溶洞顶板跨度对隧道地基极限承载力的影响分析103

4.3.4 串珠型溶洞对隧道地基极限承载力的影响分析109

4.3.5 荷载分布形式对隧道地基极限承载力的影响分析111

4.4 小结113

第5章 岩溶对盾构隧道开挖过程影响的数值分析114

5.1 引言114

5.2 三维弹塑性有限元基本理论114

5.2.1 屈服条件115

5.2.2 硬化定律117

5.2.3 流动法则118

5.2.4 加载和卸载准则[78]118

5.2.5 岩土材料弹塑性本构关系119

5.2.6 弹塑性体的增量理论[77]121

5.3 盾构隧道开挖的有限元数值模拟123

5.3.1 岩土体本构模型的选取123

5.3.2 分析软件简介124

5.3.3 计算模型的建立与方案的选取126

5.4 有限元计算结果分析130

5.4.1 溶洞在隧道正左侧方130

5.4.2 溶洞在隧道正下方136

5.4.3 溶洞对同一断面上不同点之间水平位移的影响143

5.5 小结145

第6章 轨道交通溶（土）洞注浆充填材料试验研究146

6.1 引言146

6.2 岩溶注浆材料的选择及存在的问题147

6.2.1 水泥类浆液147

6.2.2 粉煤灰水泥浆液147

6.2.3 黏土固化浆液148

6.2.4 试验研究思路及试验段选择148

6.3 黏土固化注浆材料实验研究149

6.3.1 浆液制备原料的选择149

6.3.2 黏土矿物成分分析152

6.3.3 试验方案的选择153

6.3.4 试验指标的测定154

6.3.5 试验结果分析157

6.3.6 养护条件分析160

6.4 黏土水泥浆材现场充填加固试验研究161

6.4.1 处理原则和加固试验设计161

6.4.2 现场原位试验及工艺163

6.4.3 监测与试验测试167

6.4.4 原位充填注浆加固试验效果评价170

6.5 黏土浆液注浆加固数值分析170

6.5.1 模型的建立与参数选择171

6.5.2 有限元计算结果分析172

6.5.3 小结187

6.6 小结187

第7章 结论与展望189

7.1 本书研究工作的总结189

7.2 有待于进一步研究的问题190

参考文献192