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| 随着我国国民经济的迅速发展和跨海交通技术的发展,海底隧道依靠其在水文地质和航运等建设条件下的优势,成为跨海交通运输的首选方案。相对于山岭隧道,海底隧道有受其环境影响的特殊性,在设计和施工上都存在更大的风险和难度,特别是考虑到渗流场和位移场相互作用的耦合问题,仍需要大量的研究工作。本文依托青岛胶州湾海底隧道从解析方法、模型试验方法和数值方法等方面探讨了海底隧道施工过程围岩渗流与变形规律以及覆岩厚度的影响,主要研究工作如下：(1)根据海底隧道的特点,建立了流固耦合作用下海底隧道渗流分布的数学模型,研究了围岩渗流场的分布及变化规律,并将数值结果与模型试验结果作对比,进而得出隧道施工过程中围岩渗流规律。(2)以青岛胶州湾海底隧道为工程背景,研究了具体的围岩条件下位移场的空间演化规律,推导了位移全曲线计算公式。(3)研制了新型流固耦合相似材料,制作了流固耦合模型试验台架,开发了水压加载系统和渗水流速采集装置,在此基础上以青岛胶州湾海底隧道为试验原型进行了流固耦合模型试验研究。试验结果对围岩渗流与变形规律研究分析起到了较好的指导作用。(4)利用多物理场耦合软件Comsol对海底隧道试验段进行了数值模拟,系统分析了不同水深、不同岩石覆盖厚度情况下围岩渗流场、位移场、应力场的变化规律。(5)采用理论分析、数值模拟和模型试验三种方法,对青岛胶州湾海底隧道涌水量进行了预测。 |
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