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沉管隧道工程干坞及岸壁保护结构稳定性研究

王翠  
【摘要】: 沉管法作为一种较先进的水下隧道修建方法,越来越受到各国工程界的重视。该项技术涉及了岩土工程的许多重要课题,土壤的性质在隧道建设中处于不断变化的状态,稳定计算模式需要考虑的因素复杂。虽然欧美及日本已经有不少成功应用该工法的实例,我国上海、广州和宁波等地区也有少量类似工程,但目前世界各国均无相关规范指导设计施工,国内外工程界对该工法的研究仍处于经验总结阶段,沉管法中仍然存在一些岩土工程问题需要进一步的研究。本文密切结合实际工程,主要在以下几个方面进行了研究探索: (1)沉管隧道的干坞工程作为管段浇筑的场所具有占地面积大、暴露时间长等特点,并且在整个沉管工程的过程中需经历开挖、充水、再排水的复杂过程,其中涉及到土体的卸荷、扰动、浸润、水压力变化、渗流力作用、孔隙水升降等一系列的复杂作用,其力学特性变化很大,使边坡稳定性分析非常复杂。本文对干坞工程边坡各个工况下的稳定性进行了祥细的分析,总结出边坡在不同工况下的稳定性分析方法。 (2)沉管法中干坞和水下基槽的开挖会使基底土体处于卸荷状态,其力学参数与正常加荷试验结果有所不同。本文通过室内试验对土体的卸荷强度参数进行了测试分析,得出了卸荷比和影响深度,并将试验结果应用于有限元分析,计算了地基土体在卸荷状态下的承载力和变形情况。 (3)岸壁保护结构在施工的过程中将处于多种复杂工况,其受力条件变化很大,并且格构式地下连续墙的结构形式复杂,空间尺寸差异较大,无法采用常规的方法进行分析。本文采用规范法与有限元法,分析了格构式地下连续墙在不同工况下的稳定性及受力变形情况。 (4)本文对ABAQUS软件进行二次开发,采用Duncan-Chang模型模拟地基土体,对干坞、基槽、岸壁保护结构体系施工对周围环境的影响进行了分析,分析结果与实测吻合较好,能够较真实的反映工程实际。 (5)研究成果已作为天津海河隧道工程的设计和施工的依据,也可为北方地区的类似工程参考。


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