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海底隧道涌水量预测研究及防排水体系优化
| 论文题名： | 海底隧道涌水量预测研究及防排水体系优化 |
| 关键词： | 海底隧道;渗流规律;涌水量预测;敏感性分析;防排水体系 |
| 摘要： | 目前，随着科学技术的不断进步，超前预报、超前地质探测等方面技术的不断成熟,一般水底、海底隧道修建过程中出现重大灾害的概率较低，但由于海底隧道深埋于海水之下，相较山岭隧道，在开挖施工、运营支护、通风排气、电力运输以及后期维护等多方面都有极大的难度，同时深埋海底隧道要承受较大的孔隙水压力，过大的孔隙水压力会对防水体系造成严重威胁。对海底隧道来说完全避免渗水是不可能的，因此通过设置合理的防水方案将水尽可能挡在衬砌结构外，同时考虑到衬砌结构的承载能力及隧道围岩的整体稳定性，要给水以适当的“卸载”，处理好“堵-防水”、“排-排水”之间的相对关系是必要的。 本论文以汕头湾海底隧道为依托，开展海底涌水量预测研究及防排水方案优化，主要研究内容如下: (1)基于等效连续介质数学模型对实际工程进行数值模拟，针对不同围岩级别下的海底隧道进行研究。确定了FLAC3D软件中合理的渗流影响半径，并建立相应数值模型进行流固耦合计算，总结了隧道开挖前地层渗流场的分布规律、隧道贯通后洞周渗流场的变化情况，揭示了海底隧道渗流场分布规律，为涌水量的理论推导提供基础。 (2)通过建立海底隧道渗流模型，推导海底隧道环向涌水量与渗流规律之间的理论公式。基于达西定律推导了无注浆情况下孔隙水压力与涌水量之间的相关关系，并通过编译FISH语言对涌水量预测值的理论结果进行计算验证;基于达西定律推导了有注浆条件下与孔隙水压力相关的涌水量理论预测公式，同时对该关系式中影响涌水量大小的七个因素开展了灰关联分析，对多个因素的影响敏感性进行了排序。 (3)基于汕头湾海底隧道工程，结合理论研究、数值模拟和实际工程情况，对海底隧道的防排水体系进行优化。通过对汕头湾海底隧道海域段中的Ⅱ级、Ⅳ级及Ⅴ级隧道建立真实三维模型，基于灰关联分析提出的主要影响因素，开展了对该区段全包不排水、半包全排水及全包控制排放三种防排水体系的相关研究，分析了不同防排水体系下隧道渗流场形态、渗水状态及位移场分布规律;同时基于灰关联分析结果对海底隧道开展了注浆研究，剖析了注浆对海底隧道稳定性的影响规律，进而得到海底隧道最优防水与排水结合的防排水体系。 |
| 作者： | 王乐宁 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 陈云娟;闫甫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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