前言

在现今的隧道施工建设领域，盾构法因具有安全性高、噪声小、不会造成地面沉陷和机械自动化程度高等优点，在工程实践中得到了越来越广泛的应用。以往人们对盾构推进系统掘进过程中各个掘进参数的相关性、推进系统参数的优化设计、推进系统的液压与控制等方面进行了理论分析，但并没有对推进系统的布局设计方法给出相关的理论说明。本书针对此问题，创新性地提出了推进系统空间力椭圆模型、力传递评估方法、承载特征线、变形空间椭圆模型、振动固有频率线以及等差和几何级数布局设计方法。而基于这一整套盾构推进系统力传递特性和结构特性的理论体系，本书提出的方法也可以为具体的工程实践提供一定的理论指导。

相较于国内外同类型书籍，本书的优势主要体现在以下几个方面：

1）本书在盾构推进系统力传递特性和结构特性方面的研究有很大的创新性，提出的力传递评估方法（偏心率“树干”法、推力变化相对系数法和推力变异系数法）对推进系统布局优化的评价具备较高的指导意义。

2）本书极具创新性地提出了复合地层下推进系统非均匀布局设计理念。在国内很多的隧道施工过程中，盾构推进系统往往以均匀布局为主，非均匀布局设计少之又少，而在复杂的地质条件下推进系统非均匀布局设计相比于均匀布局设计在抗偏载、抗变形等方面具有更优越的特性。因此，本书旨在为我国盾构推进系统布局设计的革新提供实质性的理论基础。

3）本书从力学建模、力传递特性和结构特性分析、力传递评估方法以及布局设计方法等方面形成了一套完整的理论体系，而各理论分支相互贯通，为最终成功设计一套推进系统布局方案提供了明确的方法。

本书的内容为作者十余年来的研究成果，内容完整详实，具有较强的指导性和实用性。

本书得到了湖南科技大学一流学科建设经费，湖南科技大学学术著作出版基金，湖南省自然科学基金项目（2018JJ2122），湖南省教育厅科研项目（18A181），湖南省学位与研究生教育教学教改研究项目（J81202），重点科研平台（道路施工技术与装备教育部重点实验室）开放基金项目（300102259509）的资助，在此表示衷心的感谢。

本书由邓孔书博士和王焕功博士共同负责制定提纲和全书的撰写工作。研究生丁一成、蒙帮梁、向聪、尹祝融、曾露为本书做了大量的基础工作，在此对他们的付出表示感谢。在本书撰写过程中，作者参考和引用了国内外相关文献，并将其列在各章的参考文献中，在此对这些文献的作者表示诚挚的感谢。此外，本书的撰写还得到了湖南科技大学机电工程学院赵前程教授和相关学者的中肯意见以及国内隧道施工建设领域相关专业人士的热心帮助和指导，在此向这些专家学者一并表示真诚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

邓孔书 王焕功

第1章

绪论

1.1

引言

随着国民经济的飞速发展，城市化进程不断加快，城市人口和机动车保有量不断增加，城市交通状况逐渐恶化，交通阻塞和乘车困难已成为困扰城市居民出行与制约城市发展的一大难题。城市中传统的地面交通因运输量小、速度慢等原因，已无法满足城市客运发展的需要。国内外的经验表明，发展轨道交通不但能有效地解决城市交通问题，还能促进城市建设、繁荣城市经济和加速实现城市现代化。因此，城市轨道交通系统已经成为衡量城市现代化的一个重要标志。

地铁作为城市轨道交通系统的重要组成部分，因其具有高速、安全、准时、载客量大、不受外部气候条件限制、降低地面噪声、减少城市污染等特点，所以修建地铁已成为当今解决城市交通拥挤最有效的手段之一。与此同时，随着我国国民经济的快速发展和各城市经济实力的增强，地铁的广泛应用已成为必然趋势。目前，我国各级城市都已建成或规划建设地铁。因此，21世纪是中国城市轨道交通的新纪元，地铁交通系统的建设将促使城市的进一步发展。