鉆爆法海底隧道突水機理及其應(yīng)用.pdf

1、本文針對海底隧道的特點，通過實例統(tǒng)計、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測等研究手段，提出了海底隧道突水的三種模式，并對海底隧道突水災(zāi)害的發(fā)生機理、突水控制技術(shù)等問題進行了系統(tǒng)深入的研究，主要工作及研究成果如下:
　　(1)對國內(nèi)外隧道突水事故進行統(tǒng)計分析，描述突水事件發(fā)生的地質(zhì)條件、水文條件、突水發(fā)生發(fā)展過程及突水機理，總結(jié)突水災(zāi)害的發(fā)生特點，從突水通道產(chǎn)生的力學(xué)機制方面將海底隧道突水分為水力劈裂型、地層坍塌型和結(jié)構(gòu)面滑移型三種模式。<

2、br>　　(2)基于復(fù)變函數(shù)求解基本方法，通過保角映射求得淺埋海底隧道的圍巖應(yīng)力場，該解析解可以同時考慮自重及水的作用;考慮海底隧道開挖的短期和長期效應(yīng)，根據(jù)總應(yīng)力場及孔壓分布，分別得到了海底隧道開挖后短期、長期有效應(yīng)力。
　　(3)采用斷裂力學(xué)原理，建立了海底隧道水力劈裂型突水的力學(xué)模型，并給出了隧道圍巖起裂的力學(xué)判據(jù);采用裂隙巖體開裂損傷的流固耦合模型，對水力劈裂型突水進行了模擬，得到了圍巖起裂階段、開裂擴展階段、突水通道形成

3、階段的開裂區(qū)及變形的發(fā)展規(guī)律。
　　(4)基于淺埋海底隧道圍巖應(yīng)力場，提出了地層滑移角的確定方法，給出了地層坍塌型突水發(fā)生的力學(xué)判據(jù);建立考慮變形模量劣化的應(yīng)變軟化模型，對地層坍塌式突水過程進行仿真，得到了洞周破壞區(qū)及圍巖變形的發(fā)展演化規(guī)律。
　　(5)建立了結(jié)構(gòu)面滑移型突水的尖點突變模型，并得到了結(jié)構(gòu)面滑移失穩(wěn)的臨界滑移面長度;采用接觸面理論，對結(jié)構(gòu)面滑移時兩側(cè)不同材料的相互作用進行模擬，認為該模式突水通道形成原因是結(jié)構(gòu)面