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營中的安全性，耐久性及經(jīng)濟性。海底隧道的合理斷面結(jié)構(gòu)形式的選取，直接取決于先進的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和對海底隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載形式和作用特點的深刻認識，目前國內(nèi)相關(guān)的研究還較少。 本文從隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的調(diào)研與分析出發(fā)完成了如下研究： 1)通過對國內(nèi)外隧道設(shè)計理論的調(diào)研，明確了地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展過程、核心問題、研究現(xiàn)狀以及目前主要推崇

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

3、土分析的有限差分軟件FLAC3D針對青島膠州灣海底隧道的具體情況進行了流固耦合數(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的剛度和支護時機這兩個關(guān)鍵因素，對初期支護的特性、承載能力進行研究，對結(jié)構(gòu)受力、變形以及地層變形、應(yīng)力場等規(guī)律進行了比較研究。普通V級圍巖段，過斷層破碎帶斷面和Ⅳ級圍巖段的初期支護參數(shù)研究主要結(jié)合實際施工中采用的CD法、

4、雙側(cè)壁法和臺階法進行三維數(shù)值模擬計算，得出了不同工法下圍巖的變形和結(jié)構(gòu)受力規(guī)律，得出了適合不同級別圍巖、地質(zhì)條件的初期支護參數(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)模型對三心圓的隧道斷面的不同半徑和圓心角的組合進行了綜合對比研究，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)濟和安全可靠的隧道斷面； 本論文完成了初步設(shè)計所需的包括支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、荷載確定、水荷載滲流及分布、