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第1章 绪论1

1.1 海底隧道的优点3

1.2 海底隧道的特点3

1.3 海底隧道修建方法5

1.4 研究意义6

1.5 世界海底隧道修建现状8

1.6 中国海底隧道修建现状14

1.7 海底隧道主要设计参数统计18

1.8 本书主要内容22

第2章 确定岩石覆盖厚度方法体系24

2.1 方法体系24

2.1.1 围岩稳定性分析岩石覆盖厚度25

2.1.2 岩石准三维断裂损伤分析岩石覆盖厚度25

2.1.3 海水渗流分析岩石覆盖厚度26

2.1.4 地震载荷分析岩石覆盖厚度27

2.1.5 爆破载荷分析岩石覆盖厚度27

2.2 青岛胶州湾海底隧道27

2.2.1 工程概况27

2.2.2 工程地质34

第3章 工程类比法39

3.1 挪威经验法39

3.1.1 岩石覆盖厚度经济性比较41

3.1.2 世界主要海底隧道的最小岩石覆盖厚度比较42

3.1.3 与海水深度相关的经验曲线45

3.1.4 按纵波波速线性插值获得挪威经验建议值48

3.1.5 与基岩埋置深度相关的经验曲线50

3.1.6 挪威经验法小结52

3.2 日本最小涌水量法55

3.2.1 涌水量计算公式55

3.2.2 日本最小涌水量法应用61

3.3 国内顶水采煤法62

3.3.1 国内顶水采煤法概述62

3.3.2 国内顶水采煤法应用64

3.4 国内规范方法65

3.5 普氏压力拱理论方法67

3.6 工程类比法计算数值分析70

3.6.1 计算结果整理70

3.6.2 对比分析72

3.7 本章小结73

第4章 数值计算法74

4.1 数值计算判别准则74

4.1.1 最小位移法判据74

4.1.2 弹塑性计算78

4.1.3 安全系数法判据85

4.1.4 RFPA计算分析85

4.2 断裂损伤计算106

4.2.1 概述106

4.2.2 断裂损伤有限元的基本原理107

4.2.3 岩石覆盖厚度的断裂损伤分析112

4.2.4 结论115

4.3 爆破振动响应分析117

4.3.1 钻爆法施工对隧道围岩的损伤分析117

4.3.2 主隧道的施工爆破设计124

4.3.3 解析法计算爆破振动对覆盖岩石的损伤范围126

4.3.4 数值方法计算周边眼爆破对海底隧道覆盖岩石的损伤范围130

4.4 地震振动响应分析135

4.4.1 概述135

4.4.2 地震动力学计算136

4.4.3 小结143

4.5 施工方法优化研究143

4.5.1 概述143

4.5.2 施工方法优化146

4.5.3 小结154

4.6 开挖效应的施工相互影响分析154

4.6.1 概述155

4.6.2 计算方案和参数156

4.6.3 计算结果分析及施工方案优选158

4.6.4 结论与建议164

4.7 爆破振动的施工相互影响研究164

4.7.1 研究现状164

4.7.2 计算方案和参数165

4.7.3 施工方案优选167

4.7.4 爆破振动效应分析170

4.7.5 结论与建议176

4.8 本章小结176

第5章 考虑渗流影响的海底隧道围岩稳定性研究177

5.1 引言177

5.2 模型试验的必要性和理论基础178

5.2.1 地质力学模型试验及其研究历史178

5.2.2 海底隧道流固耦合模型试验的研究现状和必要性178

5.2.3 相似理论的基本定理180

5.2.4 应力场与渗流场共同作用下的相似理论181

5.3 试验设计183

5.3.1 选择原型183

5.3.2 不同覆盖层厚度的模拟185

5.3.3 不同海水深度的模拟186

5.4 海底隧道流固耦合模型试验186

5.4.1 试验架装置186

5.4.2 新型流固耦合相似材料的研制188

5.4.3 量测技术与方案194

5.4.4 试验实施过程196

5.5 基于FLAC3D的海底隧道流固耦合数值模拟199

5.5.1 FLAC3D流固耦合分析概述199

5.5.2 基本条件与计算方案201

5.6 结果分析203

5.6.1 试验结果与数值模拟结果对比验证204

5.6.2 方案1206

5.6.3 方案2215

5.7 本章小结217

第6章 应用案例219

6.1 青岛胶州湾海底隧道219

6.1.1 各种方法确定的覆盖厚度220

6.1.2 垂直线路比较221

6.1.3 建议的岩石覆盖厚度222

6.1.4 按围岩级别分类给出的建议值226

6.1.5 建议拱顶高程与设计拱顶高程对比226

6.2 厦门翔安海底隧道227

6.2.1 工程概况227

6.2.2 确定最小岩石覆盖厚度232

6.3 舟山灌门水道海底隧道233

6.3.1 工程概况233

6.3.2 分析断面239

6.3.3 研究成果243

6.3.4 建议岩石覆盖厚度范围245

6.4 宁波象山港海底隧道245

6.4.1 工程概况245

6.4.2 工程类比确定小蔚庄线位的最小岩石覆盖厚度251

6.4.3 工程类比法确定后华山线位海底隧道最小岩石覆盖厚度253

6.5 本章小结255

第7章 现场反馈分析257

7.1 施工监控量测258

7.2 隧道围岩岩体力学设计参数的建议值263

7.2.1 岩体单轴抗压强度263

7.2.2 岩体变形模量264

7.2.3 岩体内摩擦角264

7.2.4 岩体的凝聚力265

7.2.5 岩体的泊松比266

7.3 隧道施工全过程位移释放率及位移全过程曲线267

7.3.1 隧道施工全位移及全过程位移释放率267

7.3.2 数值模拟267

7.3.3 位移释放率建议值274

7.4 动态增量位移正算反演分析275

7.4.1 弹塑性动态增量位移反分析276

7.4.2 线弹性动态增量位移反演正算反分析278

7.4.3 计算参数反演280

7.5 围岩稳定性和支护强度验算282

7.5.1 简化的单元形式283

7.5.2 模型建立283

7.5.3 物理力学参数284

7.5.4 边界条件285

7.5.5 初始地应力计算285

7.5.6 支护设计285

7.5.7 开挖计算287

7.5.8 支护效果稳定性分析289

7.5.9 隧道支护结构受力289

7.5.10 隧道支护结构截面强度校核291

7.6 本章小结293

第8章 总结与展望294

8.1 总结294

8.2 展望294

参考文献295

索引307