軟硬巖交互地層水下隧道最小巖石覆蓋層厚度研究.pdf

1、最小巖石覆蓋層厚度是修建水下隧道的關(guān)鍵問題之一，它不僅關(guān)系到隧道的施工和運(yùn)營安全，而且直接影響其修建費(fèi)用。合理確定最小巖石覆蓋層厚度是修建水下隧道需要認(rèn)真研究解決的課題。水下隧道在穿越軟硬巖交互地層時(shí)兩種巖體相互影響，使得其變形和破壞特征與均一地層有所不同。同時(shí)，江水滲流對水下隧道的穩(wěn)定性及隧道最小巖石覆蓋層厚度的確定有一定影響。本文以重慶兩江隧道中的長江隧道為研究背景，對以上問題進(jìn)行了研究。 ①結(jié)合長江隧道的具體情況，論述了水

2、下隧道在路線選型、斷面選擇和支護(hù)方面的特征。 ②在廣泛收集國內(nèi)外已建水下隧道資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了影響水下隧道最小巖石覆蓋層厚度的主要因素及其經(jīng)驗(yàn)研究方法：挪威海底隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)方法、國內(nèi)頂水采煤經(jīng)驗(yàn)公式、隔水巖柱經(jīng)驗(yàn)法、日本經(jīng)驗(yàn)方法。結(jié)合長江隧道江水深度、施工方法、地形地質(zhì)情況，應(yīng)用前述四種方法對最小巖石覆蓋層厚度進(jìn)行工程類比分析，并確定其范圍為21m～32m。 ③闡述了有限單元法模擬分析地下工程的基本原理，運(yùn)用MIDAS

3、/GTS軟件對長江隧道8種巖石覆蓋層厚度工況進(jìn)行彈塑性數(shù)值模擬分析。結(jié)果表明：隧道在不同巖層中的變形、應(yīng)力特點(diǎn)和塑性區(qū)分布有所差別；不同巖石覆蓋層厚度下的圍巖位移、應(yīng)力，錨桿軸力，噴射混凝土應(yīng)力及隧道塑性區(qū)分布范圍有一定的差別，但其變化規(guī)律和分布趨勢一致。根據(jù)主應(yīng)力擾動(dòng)范圍判據(jù)和圍巖位移收斂判據(jù)，確定出長江隧道較合理的最小巖石覆蓋層厚度為25m。 ④在工程類比和彈塑性有限元模擬確定的最小巖石覆蓋層厚度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行間接滲流