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软弱地层大断面(厦门)海底隧道施工稳定性控制研究
| 论文题名： | 软弱地层大断面(厦门)海底隧道施工稳定性控制研究 |
| 关键词： | 软弱地层;海底隧道;数值模拟;稳定性控制;变位分配控制原理;锁脚锚杆;充填注浆 |
| 摘要： | 本论文结合中国大陆第一座海底隧道——厦门翔安海底隧道施工，以陆域、浅滩段软弱围岩施工稳定性控制为主线，以保护围岩自稳和指导施工为目的，从地质因素和岩体力学方面评价陆域、浅滩段围岩稳定性。通过室内试验、现场监测、数值计算和理论分析，分别对陆域浅滩段CRD工法和CD工法沉降控制对比、CRD工法步距和步序沉降控制作用、变形分配控制原理及应用、锁脚锚杆作用机理数值模拟分析、软弱地层充填注浆沉降控制等进行研究。 利用数值方法，模拟现场土层条件和施工条件，对CD工法和CRD工法分别建模计算，对这两种工法进行数值模拟分析和比较，综合考虑进度、经济、安全等因素，对施工方法进行比选和优选，确定合理的施工方法——CRD施工方法；对CRD工法施工步距和步序进行优化，改进隧道开挖支护方案，将拱顶沉降控制在最小范围内，解决了施工中的技术难题。 将变形分配控制原理应用于翔安隧道施工。首先，通过数值计算和工程经验确定控制的目标值；其次，通过监测确定隧道相应部位的变形信息，与确定的控制目标值对照，随时了解结构变位发展情况；最后，分析过度变位原因，制定相应对策，及时采取措施，修改施工方案，确保施工累计变位小于分步变位累计管理值； 在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上，结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况，建立锁脚锚杆力学分析模型，考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素，对拱顶下沉量进行数值模拟，并结合现场监测，对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析，系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系，优化锁脚锚杆的设计和施工方法； 利用初支刚度和围岩的弱化刚度模量研究围岩的突变失稳，建立初支和围岩相互作用的突变模型，研究结果从理论上解释了壁后注浆加固机理。突变模型定量的给出了突变失稳的关键点，当围岩变形量超过关键点后，围岩就进入了散体区。变形关键点的大小是由围岩－初支系统内部因素决定的，和外界条件无关，因而应根据围岩和初支的具体情况，进行壁后注浆的设计和施工。初支背后充填注浆，加固围岩，提高围岩和初支的承载力和自稳力，控制沉降和变形。壁后注浆沉降控制作用从现场监测的数据得到很好的验证。 厦门翔安海底隧道是中国海底隧道建设的开端，本文结合第一条海底隧道的施工过程、监控量测、数值模拟对隧道施工稳定性控制进行研究，取得的成果指导后续海底隧道的建设。 |
| 作者： | 黄明琦 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 王渭明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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