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水下隧道断层破碎带段掌子面稳定性分析方法研究
| 论文题名： | 水下隧道断层破碎带段掌子面稳定性分析方法研究 |
| 关键词： | 水下隧道;流固耦合;理论推导;掌子面稳定性 |
| 摘要： | 随着我国交通基础设施建设的迅速发展，各种跨江跨海的水下隧道大量涌现，而水下隧道的修建不可避免的会遇到隧道穿越断层破碎带的情况。由于断层破碎带围岩力学性质差，和江水连通，其施工难度大，风险高，极易产生掌子面坍塌、突涌水等工程事故。因此，对水下隧道破碎带段掌子面的稳定性进行研究，确定隧道穿越该类地段的具体加固措施，对保证水下隧道破碎带段的施工安全意义重大。 本文以国家自然科学基金项目和中铁隧道局科研项目为依托，以长沙市营盘路湘江隧道为工程背景，采用理论推导和数值分析的方法对营盘路隧道施工掌子面稳定性进行分析，主要完成了以下几方面的工作: (1)基于Janssen筒仓理论和Horm掌子面稳定性分析模型，采用理论推导的方法对水下隧道断层破碎带段施工掌子面稳定性进行分析，推导了考虑地下水渗透力作用的掌子面稳定系数的计算表达式。 (2)运用Janssen筒仓理论，建立了注浆加固圈的弹性地基梁力学模型和Pasternak地基梁控制微分方程及注浆圈挠度方程，推导出了加固圈地基反力的计算表达式，进而建立了注浆加固条件下水下隧道掌子面稳定系数的计算方法。 (3)采用理论推导得到的计算公式，对营盘路湘江隧道不加固和注浆加固条件下F1和F3断层破碎带段隧道施工掌子面的稳定性进行了计算分析，确定了营盘路湘江隧道破碎带段合理的加固圈厚度。 (4)采用数值模拟的方法对营盘路湘江隧道断层破碎带段掌子面稳定性进行分析，并与理论计算的结果进行对比分析，验证了理论推导方法的正确性。 (5)本文提出的分析方法可以用来分析水下隧道施工掌子面的稳定性。 |
| 作者： | 郑泽源 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 施成华;张新兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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