海底隧道风化深槽施工效应模拟及应用研究

摘要

随着我国国民经济的迅速发展和综合国力的增强，我国海峡隧道修建发展势头很快。海底隧道位于水面以下，海水无限补给，断层破碎带若与其上或其附近的水系相沟通，随时都有可能给工程带来淹没、坍塌、涌水，或形成泥石流的危险。重则使工程的安全和施工人员的生命毁于一旦，轻则给工程进展造成影响，因此，海底隧道穿越断层、风化槽等破碎带的施工技术是最关键的。 主要研究内容有：(1)应用隧道设计、施工相关理论对隧道力学效应进行分析。(2)应用FLAC<'3D>有限差分软件，考虑岩体初始地应力、海水压力，对隧道开挖施工过程进行动态模拟。(3)分析隧道在不同开挖工法前后围岩应力分布的变化和位移扰动区的分布。(4)提出合理通过对风化深槽的施工工艺，并且优化施工辅助措施。 主要研究结论有：(1)施工开挖过程对周围围岩的影响范围约为隧道1倍洞径(15m)。(2)隧道开挖步距采用5～8m，以短进尺、多循环为施工指导思想，及时施做二次衬砌，尽早封闭成环。(3)在全断面帷幕注浆施工时，需选择结合实际工程的注浆加固范围，首轮全断面帷幕注浆起点设在风化槽边界前15m左右(约1倍洞径)；每循环超前预注浆须设置50cm厚左右导向墙(止浆墙)。(4)海底隧道需要设计相关紧急逃生预案，包括逃生路线、紧急措施等。防水闸门主要设置在可能出现突发涌水的风化深槽及其它不良地质地段开挖前，应选择在地质条件较好的地段。(5)以TSP-203系统、水平钻孔、地质雷达等多种综合的地质预报手段，在整个风化深槽施工过程中，进行适时动态的进行超前地质预报来保证隧道的安全施工。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2隧道施工效应研究的发展概况和研究成果

1.2.1隧道施工效应研究发展概况

1.2.2隧道施工效应基本力学原理

1.2.3新奥法中隧道施工效应力学原理

1.3研究目的和意义

1.4本文的研究内容

第2章海底隧道风化深槽施工效应分析的理论与数值方法

2.1海底风化深槽的特点

2.1.1渗透稳定性评价

2.1.2水压力值设计和施工理念

2.2隧道开挖施工的力学效应原理

2.3隧道开挖施工的三维效应原理

2.4锚喷支护的作用原理

2.4.1喷层的力学作用

2.4.2锚杆的力学作用

2.5隧道开挖的常用数值模拟方法

2.6 FLAC3D基本原理

2.6.1 FLAC3D简介及特点

2.6.2 FLAC3D隧道开挖的三维空间效应

2.6.3摩尔-库仑准则

2.6.4锚索(Cable)单元

2.6.5三维壳体(Shell)单元

2.7小结

第3章厦门翔安海底隧道穿越风化深槽施工动态模拟

3.1厦门翔安海底隧道工程概况

3.1.1水文与气象

3.1.2砂土液化和软土震陷

3.1.3深厚全、强风化层及风化槽

3.2模型建立和主要参数选取

3.2.1模型建立

3.2.2参数选取

3.3多种施工方案的计算模拟

3.3.1未加固注浆CRD法开挖的计算分析

3.3.2全断面帷幕注浆CRD法开挖

3.3.3全断面帷幕注浆双侧壁法开挖

3.4最大沉降量对比

3.5小结

第4章海底隧道穿越风化深槽主要施工工艺及技术措施

4.1全断面帷幕注浆施工工艺

4.1.1日本青函海底隧道全断面帷幕注浆

4.1.2圆梁山溶洞带全断面帷幕注浆

4.1.3城陵矶长江隧道全断面帷幕注浆

4.1.4全断面帷幕注浆施工工艺优化

4.2施工开挖工法及防坍防突技术措施

4.2.1双侧壁导坑法

4.2.2超前小管棚施工

4.3施工防水预案

4.4超前地质预报方法措施

4.4.1主要超前地质预报的方法

4.4.2海底隧道超前地质预报的综合

4.5小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢