《海底盾構隧道岩土工程設計理論與對策》是依託浙江大學，由龔曉南擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：海底盾構隧道岩土工程設計理論與對策
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：龔曉南
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
盾構法是土質或軟岩地基中海底隧道建設的主要工程方法。海底盾構隧道在高水頭和長期波浪、交通荷載及地震荷載等複雜動荷載作用下的隧道受力變形、沉降特性、防水機理和抗震性能尚不清楚，其建設和長期運營急需相關岩土工程設計理論支撐。. 本項目擬針對海底盾構隧道設計中關鍵科學問題開展基礎性研究，提出波浪、強風暴潮循環作用下海底盾構隧道掘進面的支護壓力和襯砌外水土壓力計算方法；基於海底隧道周圍土體在複雜荷載下的弱化特性和滲透性變化，建立隧道基礎縱向沉降計算理論；揭示縱向不均勻沉降作用下水下盾構隧道管片接縫的受力變形機制、防水失效機理和水土流失機制；考慮長線隧道結構抗震多點不同輸入的特點，研製多相多場耦合和水-土-隧道結構相互作用的抗震分析軟體。本項目研究旨在建立海底盾構隧道岩土工程設計理論，為海底盾構隧道研究提供理論依據和技術支持，為保障國家相關重大交通基礎設施的安全提供科學化和前瞻性的理論基礎。
結題摘要
盾構法是土質或軟岩地基中海底隧道建設的主要工程方法。海底盾構隧道在高水頭和長期波浪、交通荷載及地震荷載等複雜動荷載作用下的隧道受力變形、沉降特性、防水機理和抗震性能尚不清楚，其建設和長期運營急需相關岩土工程設計理論支撐。本項目針對海底盾構隧道設計中關鍵科學問題開展基礎性研究。從研究潮波作用下海底盾構隧道周圍與開挖面前方的孔壓回響規律出發，分析了隧道滲透性對隧道周圍海床內滲流場的影響，分析了不同潮波要素（波高、潮差、周期、水深）與土層參數對海底盾構隧道附近孔壓回響、隧道湧水量、隧道掘進面極限支護壓力的影響。通過將潮波循環作用抽象成理論模型中的力學要素，為海底盾構隧道掘進面的支護壓力和襯砌外水土壓力計算提供了思路。基於海底隧道周圍土體在複雜荷載下的弱化特性和滲透性變化，研究了海底高水頭和海水環境對土體力學特性和滲透特性的影響，提出了交通荷載下考慮土體各向異性及非共軸特性的海底隧道沉降計算理論；研究了長期不均勻沉降作用下水下盾構隧道管片接縫的受力和變形機制，揭示了隧道接縫處彈性密封墊的防水失效機制，提出了盾構隧道長期運營中彈性密封墊的防水性能的評價體系，並提出工程對策。構建了非局部-Biot理論模型，得到地震波作用下海底深埋圓形隧道和淺埋圓形隧道的解析解。基於混合物理論，建立了準飽和土中的動力波動方程，導出了四種地震體波的波速及衰減的解析表達式。考慮到實際海床表面的不規則性，通過波函式展開法，求解了不規則海床表面的地震回響問題，獲得了解析解。建立了P 波、S 波耦合作用下隧道地震回響模型，獲得了隨帶襯砌和周邊土體的應力和位移場的解析表達式。 本項目研究為海底盾構隧道研究提供理論依據和技術支持，為保障國家相關重大交通基礎設施的安全提供科學化和前瞻性的理論基礎。
