水下隧道最小覆蓋厚度的研究.pdf

1、在水下隧道施工中，覆蓋層厚度對(duì)其安全性和經(jīng)濟(jì)性起著重要的決定性作用。一方面，如果覆蓋厚度過薄，水下隧道在施工中就會(huì)發(fā)生崩落、坍塌和涌水等事故，從而影響隧道的安全性；另一方面，如果覆蓋厚度過厚，水下隧道的長(zhǎng)度和作用在襯砌上的水勢(shì)能荷載就會(huì)增大，從而增加隧道資金的投入。因此，在安全和經(jīng)濟(jì)方面存在一個(gè)水下隧道的最小覆蓋層厚度。 我國(guó)在水下隧道方面正處于起步階段，現(xiàn)在還沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)可用。因此，合理的確定水下隧道最小覆蓋厚度是地下工程

2、中一個(gè)急需研究解決的課題。本文以重慶朝天門兩江隧道為研究背景，對(duì)以上問題進(jìn)行了初步研究。 首先，本文應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)強(qiáng)度理論推導(dǎo)出隧道自承拱厚度公式；再應(yīng)用極限平衡分析方法，推導(dǎo)出自承拱推力線方程；最后，根據(jù)古典羅馬拱理論，得出水下隧道最小覆蓋厚度滿足的關(guān)系式和一些對(duì)實(shí)際工程有較大參考價(jià)值的結(jié)論。為了應(yīng)用工程類比法和數(shù)值分析對(duì)最小覆蓋厚度的理論公式進(jìn)行驗(yàn)證，將該理論公式應(yīng)用于重慶朝天門兩江隧道，得出了該隧道的最小覆蓋厚度。

3、 其次，根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建成的水下隧道資料，采用工程類比方法確定水下隧道的最小覆蓋厚度。通過對(duì)重慶朝天門兩江隧道和已建成的水下隧道的水深、覆蓋厚度、巖層性質(zhì)等相關(guān)信息進(jìn)行歸類對(duì)比，確定出該隧道的最小覆蓋厚度。該結(jié)果與解析公式計(jì)算結(jié)果完全一致。 最后，考慮流固耦合，應(yīng)用有限元對(duì)水下隧道進(jìn)行計(jì)算分析。通過水下隧道開挖引起圍巖的拉應(yīng)力和拱頂位移與標(biāo)準(zhǔn)隧道對(duì)比，得出了重慶朝天門兩江隧道最小覆蓋厚度。該計(jì)算結(jié)果與上述兩種方法所得結(jié)果完