基於斑圖動力學的海底隧道突水演化規律研究

《基於斑圖動力學的海底隧道突水演化規律研究》是依託北京交通大學，由陳鐵林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於斑圖動力學的海底隧道突水演化規律研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳鐵林
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

突水是海底隧道的最大災害。隨著我國海底隧道工程的增多，如何應對此問題變得越來越重要。斑圖動力學是非線性科學裡的一門前沿學科，其研究的核心是系統失穩時所表現出的時空對稱性的破缺，這對於災變的研究有著重要的意義。.本課題基於斑圖動力學，充分考慮海底隧道水荷載的特徵，以及災變的突發性、樣本的個性、跨尺度敏感性，研究海底隧道突水過程中斑圖的演化模型，獲得斑圖狀態的相圖，建立海底隧道突水的局部不穩定演化路徑圖。.在此基礎上，結合系綜統計和網路動力學，獲得海底隧道突水的全局不穩定演化路徑圖，確定敏感性指標，獲得敏感度的演化過程，揭示海底隧道突水機理，建立海底隧道突水判據。為保障海底隧道建設和運營的安全提供科學的依據。

結題摘要

突水是海底隧道的最大災害。隨著我國海底隧道工程的增多，如何應對此問題變得越來越重要。本課題基於流體力學、損傷力學、土力學，充分考慮海底隧道水荷載的特徵，以及災變的突發性、樣本的個性、跨尺度敏感性，研究海底隧道突水過程的演化模型，建立海底隧道突水的局部不穩定演化規律。在此基礎上，結合突變理論，獲得海底隧道突水的全局不穩定演化規律，確定敏感性指標，揭示海底隧道突水機理。為保障海底隧道建設和運營的安全提供科學的依據。 開發了模擬程式、試驗裝置，進行了泥水突出過程規律研究、失穩動力特性研究、剪下帶斑圖研究、注漿堵水加固研究、隧道失穩過程研究。試驗裝置可通過同步觀測試樣斷面變形場、孔壓場和巨觀載荷、水荷載,對海底隧道突水災變演化過程進行試驗研究。數值模擬程式，可對飽和土、非飽和土的水力劈裂過程進行模擬。利用該實驗裝置和模擬程式研究了水力劈裂演化規律和剪下帶斑圖的形成。 對盾構海底隧道泥漿突出過程進行了研究，獲得了泥漿突出的漸進破壞過程演化規律。將數值模擬和突變理論相結合，研究了隧道失穩的全局演化規律。研究了隧道失穩的過程，獲得隧道失穩的敏感性指標和影響因素排序。通過以上研究建立了水力劈裂過程的模擬和分析方法；獲得了海底隧道突水的局部不穩定演化規律；建立了海底隧道突水的全局不穩定演化規律。確定海底隧道失穩的敏感性指標和影響因素排序，建立了失穩判據。