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| 編輯推薦： |
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岩溶区隧道施工过程常见的岩溶塌陷及突涌水灾害，多是由于盾构隧道与溶洞等灾害源之间安全岩体结构厚度过小所致，盾构施工扰动及岩溶水对岩体的渗透弱化作用造成岩体结构失稳,进而诱发突涌水灾害,因此岩溶区溶洞等灾害源与隧道间的安全距离判定至关重要。本书紧密围绕精细化这一主旨，重点解释了复杂形态干溶洞及充水溶洞的精细化重构问题，为溶洞灾害源的精细化处治提供了技术性指导。
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| 內容簡介： |
《岩溶区盾构隧道溶洞形态精细表征与稳定性评判方法》紧密围绕精细化这一主旨，重点解释了复杂形态干溶洞及充水溶洞的精细化重构问题，实现了不规则溶洞的可视化重构和数值模拟计算；提出了溶洞复杂形态多层次表征参数与傅里叶普适性表征因子，实现了溶洞高度不规则几何形态的精细化表征；建立了复杂形态溶洞与盾构隧道之间的临界安全距离预测模型；研制了富水岩溶地层盾构施工围岩稳定性模型试验系统；揭示了盾构开挖扰动与承压岩溶渗透双重作用下围岩多物理场演化规律；实现了赋存不规则形态溶洞下盾构隧道施工稳定性的精细化评判。综合上述研究成果，开发了复杂形态溶洞多参数表征及稳定评判软件，为溶洞灾害源的精细化处治提供指导。
全书以理论技术分析为基础，结合相关工程案例，深入浅出地介绍了富水岩溶地层盾构隧道复杂岩溶构造的精细探测、定量表征和稳定评判，可为科研人员、高等院校相关专业的师生、工程技术人员提供参考。
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| 關於作者： |
孙尚渠
博士，山东科技大学副教授。国家自然科学基金评审专家，山东省高等学校优秀青年创新团队核心成员，山东轨道交通学会理事，KSCE Journal of Civil Engineering、《隧道与地下工程灾害防治》等期刊审稿专家。
主要从事岩溶区盾构隧道精细探查与围岩稳定性方面的科研与教学工作。主持国家自然科学青年基金1项、横向课题1项；参与国家重点基础研究发展计划（973计划）、山东省重点研发计划、山东省自然科学杰出青年基金等纵向课题6项、横向课题9项；获山东省高等学校科学技术一等奖（排名第1）、山东公路学会科学技术一等奖（512）；授权美国发明专利1项、中国发明专利23项、软件著作权6项；参编省级标准1部；以第一作者通讯作者在国际知名期刊发表SCIEI 论文15 篇。
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| 目錄：
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第1章绪论 1
国内外研究现状3
1.1.1 溶洞精细化探测及形态表征方面 3
1.1.2 溶洞对隧道围岩稳定性影响方面 6
1.1.3 溶洞与隧道安全距离研究方面 10
1.2 技术内容、研究现状与发展趋势 11
1.2.1 技术内容 11
1.2.2 研究现状 13
1.2.3 发展趋势 14
第2章泉域地层岩溶发育机制与特征研究 15
2.1 区域地质水文特征研究 16
2.1.1 区域地质特征 16
2.1.2 区域水文特征 18
2.1.3 典型泉水成因 20
2.2 岩溶发育机制及模式 21
2.2.1 岩溶发育机制 21
2.2.2 岩溶发育模式 22
2.3 岩溶发育特征研究 27
2.3.1 溶洞规模大小 27
2.3.2 溶洞充填类型 28
2.3.3 溶洞发育高程统计 28
2.3.4 溶洞与地铁隧道空间位置关系 29
第常复杂形态溶洞激光测量与重构方法 31
3.1 复杂形态溶洞激光定量化探测现状 31
3.1.1 干溶洞三维激光定量探测 31
3.1.2 充水溶洞三维激光探测 32
3.2 充水溶洞多波长激光衰减特性试验系统 33
3.2.1 多波长激光发射模组 33
3.2.2 溶洞水环境模拟模块 35
3.2.3 水质浑浊度及激光衰减性测量模块 35
3.3 试验结果与优化选型方案 37
3.3.1 激光衰减系数 37
3.3.2 同一波长、不同溶解介质下激光衰减规律 38
3.3.3 同一介质、不同激光波长下激光衰减规律 40
3.3.4 不同功率激光衰减规律 46
3.3.5 激光最大探测距优化方案 48
3.4 复杂形态溶洞精细化重构方法 50
3.4.1 溶洞激光自动扫描系统 50
3.4.2 复杂形态溶洞点云坐标求解 52
第4章杂形态溶洞模型数值计算与定量化表征方法56
4.1 基于 Geomagic-Comsol耦合的复杂形态溶洞稳定性分析 57
4.1.1 不规则溶洞几何模型构建思路 57
4.1.2 复杂形态溶洞 Geomagic 点云降噪与模型重构 58
4.1.3 复杂形态溶洞 Geomagic-Comsol耦合数值模型接口 63
4.2 简化模型与复杂形态溶洞力学性能分析 65
4.2.1 溶洞模型几何形态分类 65
......
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| 內容試閱：
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近年来，随着经济的快速发展和城市建设的大力推进，我国城市交通流量大幅上升，交通拥堵、城市环境日益恶化已成为各大城市普遍存在和亟待解决的重要问题。为有效缓解地面交通压力、改善城市交通环境，我国城市建设开始逐步转向地下空间开发利用。作为一种安全、快捷、高效、环保的交通形式，城市地铁可充分利用城市地下空间，提高城市空间资源利用效率。截至 2020年11月21日，我国城市地铁运营线路里程超过6905 km，有 61个城市的城轨交通线网建设规划正在实施，未来3年我国城市地铁运营里程还将新增1000 km，因此地铁已成为我国城市公共交通的重要方式，并逐渐成为城市现代化建设的重要符号。
盾构法作为机械化施工法的典范，可兼顾施工安全、掘进速度、复杂地层适应性和地表沉降控制等要求，已成为修建我国城市地铁隧道的主流工法。与此同时，我国岩溶面积高达 363 万km²，大量的城市地铁隧道将不可避免地穿越岩溶发育区，如济南地铁穿越泉域富水溶洞群、武汉地铁掘进"蜂巢溶洞"、长沙地铁穿越复杂水下溶洞区等。溶洞等典型岩溶产物多具有高隐蔽性，盾构隧道穿越城市岩溶区时会导致岩体结构渗透性增大、岩体力学参数降低，尤其在施工扰动作用下，隧道突涌水、岩溶地基承载力不足、渗漏水、地表岩溶塌陷、盾构机栽头等工程灾害频发，导致了严重的人员伤亡和经济损失。虽然近几年岩溶区盾构隧道围岩失稳理论模型、数值计算及稳定性分析方法等方面的研究日渐完善，但是由于钻探、物探等探查方式的局限性，仍无法准确获取溶洞等典型岩溶产物的精细参数（不仅指溶洞赋存位置，更是指规模、形态、体积等），故目前研究成果多无据可依，无法直接│为实际工程提供针对性指导。因此，过于简化的岩溶构造与工程实际严重不符已然成为盾构隧道安全穿越富水岩溶地层的"瓶颈"问题。
本书共7章，详细介绍了岩溶区盾构隧道溶洞形态精细表征与稳定性评判方法。第1章主要阐述溶洞对隧道稳定性的影响和最小安全厚度预测的研究现状;第 2 章分析了复杂泉域地层岩溶发育条件及作用反馈机制，并总结了直接型岩溶、间接型岩溶及承压型岩溶三种岩溶发育模式;第 3 章研究了复杂溶洞水环境下溶洞形态三维点云获取方法;第 4 章研究了复杂形态溶洞三维几何形态表征方法;第 5 章针对不同位置溶洞，研究了考虑溶洞边界形态影响效应的临界安全距离预测模型;第 6 章研究了盾构掘进过程岩体结构的多物理场演化规律;第7章通过软件系统开发实现了溶洞多参数表征与稳定性评判，并在济南地铁工程中成功应用。
本书在撰写成稿过程得到了各方面的支持，孙尚渠主要负责全书的统筹工作，并完成了第1、4、6章的撰写;孙洪斌完成了第 3、7章的撰写;宋曙光主要完成了第5章的撰写;贺鹏完成了第 2章的撰写;渠述锋主要对全书进行统稿，并参与了部分章节的撰写。同时感谢陈迪杨、张延欢在本书编著中给予的相关素材支持。
由于作者水平、经验及文字表述方面的局限与不足，书中内容不尽完善、挂一漏万，敬请读者批评指正。
作者 2021年1月
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