原文传递
新型海底隧道模型试验系统的研制及断层涌水试验研究
| 论文题名： | 新型海底隧道模型试验系统的研制及断层涌水试验研究 |
| 关键词： | 海底隧道;流固耦合;模型试验系统;相似材料;断层涌水试验 |
| 摘要： | 近些年来，随着我国基础建设事业的飞速发展，跨海交通越来越受到人们的重视，海底隧道因其在航运、水文地质等诸多方面的优势而得到空前繁荣。 海底隧道由于其修建位置的特殊性及复杂性，较普通山岭隧道具有更大的风险及难度，且研究难度较大。目前对它的研究仍停留在理论分析及数值模拟上，对于其模型试验方面的探索还比较少。本文针对这一研究空白，重点对海底隧道模型试验系统进行创新发展，对含断层的海底隧道工况进行模拟研究，并最终将其应用于青岛胶州湾海底隧道。本文在前人研究的基础上，主要开展了以下几方面的工作: (1)在传统地质力学模型试验的基础上，基于流固耦合相似理论，通过大量对比试验，研制出围岩及断层新型流固耦合相似材料，其中围岩相似材料以水泥和凡士林作为胶结剂，砂、重晶石粉和滑石粉为骨料，硅油为调节剂;断层相似材料选择石膏和凡士林作为胶结剂，石英砂和滑石粉为骨料，考虑固体变形和渗透性相似条件，结合脆性破坏特征分析，解决了材料遇水崩解和模拟相似度差等问题。 (2)研发了新型可拓展海底隧道模型试验系统，主要由模型试验台架、水压控制加载系统、多元信息监测系统、模型试验数据采集及分析系统组成。模型试验台架以钢结构结合钢化玻璃为主要框架，整体尺寸:长×宽×高=3000mm×1200mm×2700mm，配以自主设计的渗水流速采集装置、实时显示系统，可模拟不同尺寸、类型要求的突涌水试验。 (3)基于上述新型流固耦合相似材料及海底隧道模型试验系统，开展了青岛胶州湾海底隧道断层突涌水试验，捕捉到了围岩及断层处的渗流场、位移场、应力场的微小信息变化，揭示了围岩及断层受力和变形的时空演化规律及断层涌水变化规律，再现了隧道开挖对隧道稳定性的影响，相似材料满足试验要求，模型试验系统稳定可靠。试验发现隧道开挖对围岩及断层的位移场、应力场和渗流场影响明显，各监测数据在开挖到监测面时，发生突变;在涌水发生时刻，也发生监测量的激增。随着开挖的推进，各监测量都经历了稳定、突变、稳定三个阶段。 |
| 作者： | 王凯 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 李术才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
