基于流固耦合的海底隧道注漿圈合理參數(shù)研究.pdf

1、在海底隧道注漿設(shè)計(jì)中，除需要保證隧道施工期和運(yùn)營(yíng)期的安全性外，還要兼顧隧道的經(jīng)濟(jì)性，使得工程既安全又經(jīng)濟(jì)。因此，合理確定注漿圈的厚度及滲透系數(shù)等參數(shù)是海底隧道工程中一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文以青島膠州灣海底隧道為工程背景，通過(guò)理論計(jì)算和數(shù)值模擬兩種手段對(duì)海底隧道注漿圈合理參數(shù)的選取進(jìn)行了以下研究： （1）對(duì)地下水在裂隙介質(zhì)中的滲流規(guī)律作了詳細(xì)的介紹，同時(shí)對(duì)圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下水相互作用的流固耦合計(jì)算模型的建立及相應(yīng)的求解辦法進(jìn)行了

2、論述。 （2）運(yùn)用達(dá)西滲流定律，推導(dǎo)出均質(zhì)圍巖中海底隧道襯砌背后水壓力和最大涌水量的理論計(jì)算公式；分析了最大涌水量、襯砌背后水壓力與注漿圈各參數(shù)之間的關(guān)系以及襯砌背后水壓力與隧道控制排水量之間的關(guān)系。 （3）采用了雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論，對(duì)圓形海底隧道的圍巖進(jìn)行了彈塑性分析，得出了流固耦合作用下圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、塑性區(qū)半徑、特性曲線方程的理論計(jì)算公式；分析得出流固耦合作用和中間主應(yīng)力效應(yīng)對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定的影響規(guī)律。

3、（4）采用有限差分程序--FLAC3D，針對(duì)青島膠州灣海底隧道F4-4斷層破碎帶進(jìn)行了數(shù)值模擬，系統(tǒng)分析了注漿圈厚度、滲透系數(shù)及隧道排水方式對(duì)圍巖滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、破壞區(qū)的影響規(guī)律，并與理論解析所得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。 （5）在理論計(jì)算和數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，給出了流固耦合作用下海底隧道注漿圈合理參數(shù)的選取方法，并就青島膠州灣海底隧道F4-4斷裂破碎帶的注漿工程進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，給出了相關(guān)注漿參數(shù)。由于工程地質(zhì)資料和破碎帶透水性