[碩士]青島至黃島海底隧道合理斷面結構形式研究

內容簡介

　　[碩士]青島至黃島海底隧道合理斷面結構形式研究　　學科專業(yè)：建筑與土木工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：北京交通大學　　學位年度：2008　　海底隧道的施工安全風險性極高，而海底隧道的斷面結構形式的合理性直接決定了海底隧道在施工和運營中的安全性，耐久性及經濟性。海底隧道的合理斷面結構形式的選取，直接取決于先進的隧道結構設計理論和對海底隧道襯砌結構上的荷載形式和作用特點的深刻認識，目前國內相關的研究還較少。　　本文從隧道結構設計理論的調研與分析出發(fā)完成了如下研究:結構形式　　 1)通過對國內外隧道設計理論的調研，明確了地下結構設計的發(fā)展過程、核心問題、研究現(xiàn)狀以及目前主要推崇的設計理論和方法，藉以此為契機進行下面的工作爭取完成隧道設計理論上的突破;　　 2)在總結研究國內外海底隧道支護結構設計成果的基礎上，結合海底隧道荷載的特點，提出了初期支護和二次襯砌均單獨承擔全部荷載的結構設計理論;　　 3)對作用于隧道襯砌結構上的荷載形式和作用特點進行了詳細的研究，解決了荷載的確定問題。并就海底隧道中的重要荷載—水荷載進行了研究，提出了針對不同的防排水方法、注漿方式下作用在襯砌結構上水荷載的計算。采用適合巖土分析的有限差分軟件FLAC3B針對青島膠州灣海底隧道的具體情況進行了流固禍合數值模擬，初步得出了圍巖滲透特性，注漿圈半徑，注漿圈滲透特性，襯砌滲透特性與襯砌結構所受孔隙水壓力之間的關系;　　 4)分別考慮了初期支護的剛度和支護時機這兩個關鍵因素，對初期支護的特性、承載能力進行研究，對結構受力、變形以及地層變形、應力場等規(guī)律進行了比較研究。普通V級圍巖段，過斷層破碎帶斷面和N級圍巖段的初期支護參數研究主要結合實際施工中采用的CD法、雙側壁法和臺階法進行三維數值模擬計算，得出了不同工法下圍巖的變形和結構受力規(guī)律，得出了適合不同級別圍巖、地質條件的初期支護參數;　　 5)在海底隧道襯砌結構形式斷面調研基礎上，采用荷載結構模型對三心圓的隧道斷面的不同半徑和圓心角的組合進行了綜合對比研究，得到了襯砌結構的幾何要素與襯砌斷面受力的關系，從而提出了受力合理、斷面經濟和安全可靠的隧道斷面;　　本論文完成了初步設計所需的包括支護結構設計原則、荷載確定、水荷載滲流及分布、地層結構模型和荷載結構模型計算，大斷面隧道受力分析等系統(tǒng)的研究工作，為設計提供了有力的技術支持，具有較強的現(xiàn)實意義和較高的參考價值。

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