水下隧道斷層破碎帶段掌子面穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，各種跨江跨海的水下隧道大量涌現(xiàn)，而水下隧道的修建不可避免的會遇到隧道穿越斷層破碎帶的情況。由于斷層破碎帶圍巖力學(xué)性質(zhì)差，和江水連通，其施工難度大，風(fēng)險高，極易產(chǎn)生掌子面坍塌、突涌水等工程事故。因此，對水下隧道破碎帶段掌子面的穩(wěn)定性進行研究，確定隧道穿越該類地段的具體加固措施，對保證水下隧道破碎帶段的施工安全意義重大。
　　 本文以國家自然科學(xué)基金項目和中鐵隧道局科研項目為依托，以長沙市營盤路湘

2、江隧道為工程背景，采用理論推導(dǎo)和數(shù)值分析的方法對營盤路隧道施工掌子面穩(wěn)定性進行分析，主要完成了以下幾方面的工作:
　　 (1)基于Janssen筒倉理論和Horm掌子面穩(wěn)定性分析模型，采用理論推導(dǎo)的方法對水下隧道斷層破碎帶段施工掌子面穩(wěn)定性進行分析，推導(dǎo)了考慮地下水滲透力作用的掌子面穩(wěn)定系數(shù)的計算表達式。
　　 (2)運用Janssen筒倉理論，建立了注漿加固圈的彈性地基梁力學(xué)模型和Pasternak地基梁控制微分方程及

3、注漿圈撓度方程，推導(dǎo)出了加固圈地基反力的計算表達式，進而建立了注漿加固條件下水下隧道掌子面穩(wěn)定系數(shù)的計算方法。
　　 (3)采用理論推導(dǎo)得到的計算公式，對營盤路湘江隧道不加固和注漿加固條件下F1和F3斷層破碎帶段隧道施工掌子面的穩(wěn)定性進行了計算分析，確定了營盤路湘江隧道破碎帶段合理的加固圈厚度。
　　 (4)采用數(shù)值模擬的方法對營盤路湘江隧道斷層破碎帶段掌子面穩(wěn)定性進行分析，并與理論計算的結(jié)果進行對比分析，驗證了理論推導(dǎo)