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暗挖海底隧道围岩稳定性及支护结构受力特征的研究
| 论文题名： | 暗挖海底隧道围岩稳定性及支护结构受力特征的研究 |
| 关键词： | 海底隧道;隧道工程;围岩稳定性;支护结构;隧道拱顶;力学分析 |
| 摘要： | 为了研究暗挖海底隧道围岩稳定性和支护结构受力特征这一课题，本文利用模型试验、解析理论、数值模拟以及工程类比等多种手段，对其进行了全面而系统的研究，取得了一系列有益的理念和操作性强的研究成果，并结合实际工程对本文的研究思想进行了应用。文中主要开展了以下几方面的研究工作： 1.基于海底隧道所处环境的特殊性，首先明确提出暗挖海底隧道围岩稳定性的概念，即衡量暗挖海底隧道围岩稳定性应从两方面考虑，一方面隧道围岩的稳定性，另一方面隧道涌水量的大小。 2.根据以上所提的概念，在一定假设的前提下，推导了均质、各向同性海底圆形断面隧道周边地层稳定渗流场的计算公式。通过数值解的对比验证，表明公式的正确性。同时，在以上公式的基础上，对一些参数进行了分析，得出了一些具有指导意义的结论。此外，通过模型试验也验证了这些观点。 3.运用弹性力学应力函数法，在地层渗流场研究的基础上，给出了考虑渗流作用隧道围岩应力和位移的计算公式，并进一步分析了地下水的渗流作用对隧道围岩应力场和位移场的影响，同时通过数值分析加以验证。 4.通过研究和对比，分析了有无地下水的情况下隧道围岩稳定性和支护结构受力特征。研究结果表明，与无水地层相比较，地下水的渗流作用对隧道围岩稳定性和支护结构受力的影响是相当显著的，这一点在设计和施工中应该加以注意。 5.软弱不良地质段的穿越是暗挖海底隧道工程成败的关键。为此，首先基于极限定理建立了三维失稳坍落模式，给出了相应的计算公式，并进行了系统的分析。此外，运用应力函数法，在一定假设的前提下，求出了能考虑围岩自重的注浆圈应力场解析解的计算公式。 6.针对即将修建的厦门东通道海底隧道工程，运用本文的研究理念和研究思路，分析了暗挖海底隧道拱顶最小岩石覆盖层厚度，结果表明，本文的方法与挪威经验公式和数值分析(主要考虑围岩稳定性)相比较，具有明显的优势和实用价值。 |
| 作者： | 皇甫明 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王梦恕 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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