【硕士】软硬岩交互地层水下隧道最小岩石覆盖层厚度研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：重庆大学　　学位年度： 2007年　　最小岩石覆盖层厚度是修建水下隧道的关键问题之一，它不仅关系到隧道的施工和运营安全，而且直接影响其修建费用。合理确定最小岩石覆盖层厚度是修建水下隧道需要认真研究解决的课题。水下隧道在穿越软硬岩交互地层时两种岩体相互影响，使得其变形和破坏特征与均一地层有所不同。同时，江水渗流对水下隧道的稳定性及隧道最小岩石覆盖层厚度的确定有一定影响。本文以重庆两江隧道中的长江隧道为研究背景，对以上问题进行了研究。　　①结合长江隧道的具体情况，论述了水下隧道在路线选型、断面选择和支护方面的特征。　　②在广泛收集国内外已建水下隧道资料的基础上，总结了影响水下隧道最小岩石覆盖层厚度的主要因素及其经验研究方法：挪威海底隧道建设经验方法、国内顶水采煤经验公式、隔水岩柱经验法、日本经验方法。结合长江隧道江水深度、施工方法、地形地质情况，应用前述四种方法对最小岩石覆盖层厚度进行工程类比分析，并确定其范围为21m一32m。　　③阿述了有限单元法模拟分析地下工程的基本原理，运用MDAs，GTs软件对长江隧道8种岩石覆盖层厚度工况进行弹塑性数值模拟分析。结果表明：隧道在不同岩层中的变形、应力特点和塑性区分布有所差别；不同岩石覆盖层厚度下的围岩位移、应力，锚杆轴力，喷射混凝土应力及隧道塑性区分布范围有一定的差别，但其变化规律和分布趋势一致。根据主应力扰动范围判据和围岩位移收敛判据，确定出长江隧道较合理的最小岩石覆盖层厚度为25m。　　④在工程类比和弹塑性有限元模拟确定的最小岩石覆盖层厚度的基础上，进一步进行间接渗流．应力耦合模拟，分析了渗流对围岩位移、应力，锚杆轴力，喷射混凝土应力及隧道塑性区的影响。结果表明：渗流对透水性较强的砂岩影响较大，对弱透水性的泥岩影响很小。施工时加强局部支护，做好超前探水并及时防渗止水，最小岩石覆盖层厚度为25m能确保隧道施工安全。　　

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