详情

原文传递海底隧道不良地质段围岩稳定性分析及其控制

论文题名：	海底隧道不良地质段围岩稳定性分析及其控制
关键词：	海底隧道;隧道施工;流固耦合;围岩监测
摘要：	随着我国交通事业的大发展，将有大批越江跨海通道投入建设，海底隧道已受到越来越多的关注。与山岭隧道相比，海底隧道具有地质勘探困难，围岩和支护结构长期受到高压动、静水压力作用，防排水难度大，围岩成拱作用低、稳定性差等特点。穿越不良地质体及地层结构交界面是海底隧道修建的关键问题，也是推动海底隧道发展的关键技术。本文以我国目前蓬勃发展的海底隧道为研究背景，以我国的第一条海底隧道，厦门翔安隧道，为依托工程，以富水条件下不良地质段隧道围岩稳定性分析及其控制技术为研究重点，综合采用理论解析、数值模拟、室内模型试验和现场监测等多种研究手段，对海底隧道不良地质段围岩稳定性分析及其控制进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴研究了海底隧道的透水机制，流-固耦合作用下隧道围岩的失稳模式和失稳机理。根据不良地质现象的地质和构造特征，分别从地层界面与海水沟通，地层填充物透水，地层过度变形引起的地层开裂和地层坍塌四方面进行阐述，揭示了海底隧道的透水机制。通过理论分析和数值模拟，阐述了海水在隧道开挖过程中对围岩稳定性的影响机理，提出了流-固耦合作用下隧道围岩的失稳模式，指出了相应的超前注浆堵水及加固是提高围岩强度，降低围岩渗透性，从而增加围岩稳定性的核心技术。⑵研究了海底隧道不良地质段的地层加固综合技术。通过理论研究、实验室研究和现场试验，揭示了注浆加固围岩的过程和机理，制定了各种不良地质所适用的注浆方案和工艺，确定了海底隧道各种地层条件所适用的注浆材料和注浆参数，制定了注浆效果评价标准，形成了海底隧道不良地质段的地层加固综合技术，并将该注浆堵水及加固综合技术成功应用于翔安海底隧道F1风化槽。⑶研究了海底隧道不良地质段的安全施工技术。提出了在施工过程中采用长短结合、综合探测的超前地质预报方案，避免在海底隧道修建过程中遇到未预测的不良地质现象;通过对开挖位移、地表沉降、地表开裂三者间的内在规律研究，提出了不同工法施工所对应的海床限裂开挖位移控制标准，为防止海床开裂、海水渗漏提供了保障;通过对双侧壁法和CRD法开挖步序以及支护结构的优化，建立了适用于复杂地质条件下大断面海底隧道的施工安全技术;建立了防止海底隧道突水、坍塌安全风险控制和应急技术，为安全快速施工提供了保障。⑷研究了海底隧道不良地质段支护结构的安全设计和评价。基于“堵水限排”的地下水处置理念，综合采用理论分析、数值模拟、现场监测和室内模型试验等多种研究手段，对海底隧道复合衬砌水压力的分布规律及合理注浆圈参数的确定等问题进行分析和研究，提出了不良地质段复合衬砌中初期支护和二次支护在不同防、排水条件下水土荷载的分配原则，确立了翔安隧道风化槽支护结构的安全设计原则，从而确保了隧道在施工和运营期的安全。
作者：	潘建立
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	何平
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文