浅谈软弱地层大断面(厦门)海底隧道施工稳定性控制研究

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1、分类号：U45密级：公开UDC：625单位代码：10424学位论文软弱地层大断面（厦门）海底隧道施工稳定性控制研究黄明琦申请学位级别：博士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：王渭明职称：教授山东科技大学二零零八年十一月论文题目：软弱地层大断面（厦门）海底隧道施工稳定性控制研究作者姓名：黄明琦入学时间：2004年9月专业名称：岩土工程研究方向：城市与矿山地下工程指导教师：王渭明职称：教授论文提交日期：2008年月日论文答辩日期：2008年月日授予学位日期：2008年月日STUDYONSTABILITYCONTROLOFCONSTRUCTIONOFSUBSEATUNNELSWITHLARGE

2、SECTIONINWEAKSTRATAADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyHuangMingqiSupervisor:ProfessorWangWeimingCollegeofCivilEngineeringandArchitectureNovember2008声明本人呈交给山东科技大学的这篇博士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究

3、成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。博士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofDoctorofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracadem

4、icinstitute.Signature:Date:山东科技大学博士学位论文摘要摘要本论文结合中国大陆第一座海底隧道——厦门翔安海底隧道施工，以陆域、浅滩段软弱围岩施工稳定性控制为主线，以保护围岩自稳和指导施工为目的，从地质因素和岩体力学方面评价陆域、浅滩段围岩稳定性。通过室内试验、现场监测、数值计算和理论分析，分别对陆域浅滩段CRD工法和CD工法沉降控制对比、CRD工法步距和步序沉降控制作用、变形分配控制原理及应用、锁脚锚杆作用机理数值模拟分析、软弱地层充填注浆沉降控制等进行研究。利用数值方法，模拟现场土层条件和施工条件，对CD工法和CRD工法分别建模计算，对这两种工法进行数值模拟分

5、析和比较，综合考虑进度、经济、安全等因素，对施工方法进行比选和优选，确定合理的施工方法——CRD施工方法；对CRD工法施工步距和步序进行优化，改进隧道开挖支护方案，将拱顶沉降控制在最小范围内，解决了施工中的技术难题。将变形分配控制原理应用于翔安隧道施工。首先，通过数值计算和工程经验确定控制的目标值；其次，通过监测确定隧道相应部位的变形信息，与确定的控制目标值对照，随时了解结构变位发展情况；最后，分析过度变位原因，制定相应对策，及时采取措施，修改施工方案，确保施工累计变位小于分步变位累计管理值；在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上，结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况，建立

6、锁脚锚杆力学分析模型，考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素，对拱顶下沉量进行数值模拟，并结合现场监测，对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析，系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系，优化锁脚锚杆的设计和施工方法；利用初支刚度和围岩的弱化刚度模量研究围岩的突变失稳，建立初支和围岩相互作用的突变模型，研究结果从理论上解释了壁后注浆加固机理。突变模型定量的给出了突变失稳的关键点，当围岩变形量超过关键点后，围岩就进入了散体区。变形关键点的大小是由围岩－初支系统内部因素决定的，和外界条件无关，因而应根据围岩和初支的具体情况，进行壁后注浆的设计和

7、施工。初支背后充填注浆，加固围岩，提高围岩和初支的承载力和自稳力，控制沉降和变形。壁后注浆沉降控制作用从现场监测的数据得到很山东科技大学博士学位论文摘要好的验证。厦门翔安海底隧道是中国海底隧道建设的开端，本文结合第一条海底隧道的施工过程、监控量测、数值模拟对隧道施工稳定性控制进行研究，取得的成果指导后续海底隧道的建设。关键词:海底隧道、数值模拟、软弱地层、稳定性控制、变位分配控制原理、锁脚锚杆、充填注浆山东科技大学博士学位论文摘要A