新型海底隧道模型試驗系統(tǒng)的研制及斷層涌水試驗研究.pdf

1、近些年來，隨著我國基礎建設事業(yè)的飛速發(fā)展，跨海交通越來越受到人們的重視，海底隧道因其在航運、水文地質(zhì)等諸多方面的優(yōu)勢而得到空前繁榮。
　　 海底隧道由于其修建位置的特殊性及復雜性，較普通山嶺隧道具有更大的風險及難度，且研究難度較大。目前對它的研究仍停留在理論分析及數(shù)值模擬上，對于其模型試驗方面的探索還比較少。本文針對這一研究空白，重點對海底隧道模型試驗系統(tǒng)進行創(chuàng)新發(fā)展，對含斷層的海底隧道工況進行模擬研究，并最終將其應用于青島膠州

2、灣海底隧道。本文在前人研究的基礎上，主要開展了以下幾方面的工作:
　　 (1)在傳統(tǒng)地質(zhì)力學模型試驗的基礎上，基于流固耦合相似理論，通過大量對比試驗，研制出圍巖及斷層新型流固耦合相似材料，其中圍巖相似材料以水泥和凡士林作為膠結劑，砂、重晶石粉和滑石粉為骨料，硅油為調(diào)節(jié)劑;斷層相似材料選擇石膏和凡士林作為膠結劑，石英砂和滑石粉為骨料，考慮固體變形和滲透性相似條件，結合脆性破壞特征分析，解決了材料遇水崩解和模擬相似度差等問題。

3、>　　 (2)研發(fā)了新型可拓展海底隧道模型試驗系統(tǒng)，主要由模型試驗臺架、水壓控制加載系統(tǒng)、多元信息監(jiān)測系統(tǒng)、模型試驗數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)組成。模型試驗臺架以鋼結構結合鋼化玻璃為主要框架，整體尺寸:長×寬×高=3000mm×1200mm×2700mm，配以自主設計的滲水流速采集裝置、實時顯示系統(tǒng)，可模擬不同尺寸、類型要求的突涌水試驗。
　　 (3)基于上述新型流固耦合相似材料及海底隧道模型試驗系統(tǒng)，開展了青島膠州灣海底隧道斷層突涌