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原文传递水下隧道最小覆盖厚度的研究

论文题名：	水下隧道最小覆盖厚度的研究
关键词：	水下隧道;覆盖层厚度;解析计算;工程类比
摘要：	在水下隧道施工中，覆盖层厚度对其安全性和经济性起着重要的决定性作用。一方面，如果覆盖厚度过薄，水下隧道在施工中就会发生崩落、坍塌和涌水等事故，从而影响隧道的安全性；另一方面，如果覆盖厚度过厚，水下隧道的长度和作用在衬砌上的水势能荷载就会增大，从而增加隧道资金的投入。因此，在安全和经济方面存在一个水下隧道的最小覆盖层厚度。我国在水下隧道方面正处于起步阶段，现在还没有这方面的经验可用。因此，合理的确定水下隧道最小覆盖厚度是地下工程中一个急需研究解决的课题。本文以重庆朝天门两江隧道为研究背景，对以上问题进行了初步研究。首先，本文应用结构力学和材料力学强度理论推导出隧道自承拱厚度公式；再应用极限平衡分析方法，推导出自承拱推力线方程；最后，根据古典罗马拱理论，得出水下隧道最小覆盖厚度满足的关系式和一些对实际工程有较大参考价值的结论。为了应用工程类比法和数值分析对最小覆盖厚度的理论公式进行验证，将该理论公式应用于重庆朝天门两江隧道，得出了该隧道的最小覆盖厚度。其次，根据国内外已建成的水下隧道资料，采用工程类比方法确定水下隧道的最小覆盖厚度。通过对重庆朝天门两江隧道和已建成的水下隧道的水深、覆盖厚度、岩层性质等相关信息进行归类对比，确定出该隧道的最小覆盖厚度。该结果与解析公式计算结果完全一致。最后，考虑流固耦合，应用有限元对水下隧道进行计算分析。通过水下隧道开挖引起围岩的拉应力和拱顶位移与标准隧道对比，得出了重庆朝天门两江隧道最小覆盖厚度。该计算结果与上述两种方法所得结果完全吻合。综上所述，本文推导的水下隧道最小覆盖厚度公式经工程类比法和数值分析法验证，该公式准确适用，同时不失一般性。从而为更加合理的确定水下隧道最小覆盖厚度的研究提供了有益的探索与尝试。
作者：	谢锋
专业：	结构工程
导师：	蒋树屏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文