青島至黃島海底隧道合理斷面結(jié)構(gòu)形式研究.pdf

1、海底隧道的施工安全風(fēng)險(xiǎn)性極高，而海底隧道的斷面結(jié)構(gòu)形式的合理性直接決定了海底隧道在施工和運(yùn)營(yíng)中的安全性，耐久性及經(jīng)濟(jì)性。海底隧道的合理斷面結(jié)構(gòu)形式的選取，直接取決于先進(jìn)的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和對(duì)海底隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載形式和作用特點(diǎn)的深刻認(rèn)識(shí)，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究還較少。 本文從隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的調(diào)研與分析出發(fā)完成了如下研究： 1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外隧道設(shè)計(jì)理論的調(diào)研，明確了地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程、核心問(wèn)題、研究現(xiàn)狀以及目前主要推崇

2、的設(shè)計(jì)理論和方法，藉以此為契機(jī)進(jìn)行下面的工作爭(zhēng)取完成隧道設(shè)計(jì)理論上的突破； 2)在總結(jié)研究國(guó)內(nèi)外海底隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合海底隧道荷載的特點(diǎn)，提出了初期支護(hù)和二次襯砌均單獨(dú)承擔(dān)全部荷載的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論； 3)對(duì)作用于隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載形式和作用特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，解決了荷載的確定問(wèn)題。并就海底隧道中的重要荷載——水荷載進(jìn)行了研究，提出了針對(duì)不同的防排水方法、注漿方式下作用在襯砌結(jié)構(gòu)上水荷載的計(jì)算。采用適合巖

3、土分析的有限差分軟件FLAC3D針對(duì)青島膠州灣海底隧道的具體情況進(jìn)行了流固耦合數(shù)值模擬，初步得出了圍巖滲透特性，注漿圈半徑，注漿圈滲透特性，襯砌滲透特性與襯砌結(jié)構(gòu)所受孔隙水壓力之間的關(guān)系； 4)分別考慮了初期支護(hù)的剛度和支護(hù)時(shí)機(jī)這兩個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)初期支護(hù)的特性、承載能力進(jìn)行研究，對(duì)結(jié)構(gòu)受力、變形以及地層變形、應(yīng)力場(chǎng)等規(guī)律進(jìn)行了比較研究。普通V級(jí)圍巖段，過(guò)斷層破碎帶斷面和Ⅳ級(jí)圍巖段的初期支護(hù)參數(shù)研究主要結(jié)合實(shí)際施工中采用的CD法、

4、雙側(cè)壁法和臺(tái)階法進(jìn)行三維數(shù)值模擬計(jì)算，得出了不同工法下圍巖的變形和結(jié)構(gòu)受力規(guī)律，得出了適合不同級(jí)別圍巖、地質(zhì)條件的初期支護(hù)參數(shù)； 5)在海底隧道襯砌結(jié)構(gòu)形式斷面調(diào)研基礎(chǔ)上，采用荷載結(jié)構(gòu)模型對(duì)三心圓的隧道斷面的不同半徑和圓心角的組合進(jìn)行了綜合對(duì)比研究，得到了襯砌結(jié)構(gòu)的幾何要素與襯砌斷面受力的關(guān)系，從而提出了受力合理、斷面經(jīng)濟(jì)和安全可靠的隧道斷面； 本論文完成了初步設(shè)計(jì)所需的包括支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、荷載確定、水荷載滲流及分布、