【博士】海底隧道維修養(yǎng)護若干問題的研究【2008】

內容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2008年　　廈門海底隧道是國內修建的第一座海底隧道，與一般山嶺隧道相比，在隧道所處地質環(huán)境、荷載模式及設計理念等方面具有與一般隧道不盡相同的關鍵技術問題。海底隧道的這些特殊性也給運營后的維修養(yǎng)護工作帶來了新的問題，而這些問題在一般的隧道維修養(yǎng)護中通常不另作專門的考慮。鑒于此，論文結合廈門翔安海底隧道的工程設計、施工實踐，圍繞海底隧道維修養(yǎng)護中檢查方法、檢測技術、海底隧道病害分級量化指標確定、海底隧道凈空位移管理基準以及海底隧道長期監(jiān)測系統(tǒng)等方面進行了較深入系統(tǒng)的分析研究，論文中的一些研究在國內尚屬首次，其結論可直接服務于廈門海底隧道的維修養(yǎng)護工作，同時也可以供國內其它海底隧道進行借鑒。本論文的主要研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：　　1．參考一般公路隧道建立了海底隧道襯砌變異檢查體系，確定了海底隧道襯砌變異的檢查內容。論文調研了世界各國隧道的檢查方法、頻率及采用的檢測技術，通過綜合類比分析確定了適合海底隧道的四種無損檢測技術分別為：地質雷達法、紅外線溫度記錄法、多光譜分析以及超聲波法。　　2．采用三維有限元模擬手段，研究了海底隧道存在襯砌背后空洞及襯砌厚度不足時的變異特征。根據(jù)變異對結構內力及襯砌裂縫分布造成的影響程度，對海底隧道陸域及海域段襯砌背后空洞及襯砌厚度不足兩種病害給出了量化的判定標準，從而為海底隧道維修養(yǎng)護的病害分級提供了明確的指標?！　?．基于廣義開爾文本構模型的狀態(tài)方程，考慮隧道開挖的空間效應和圍巖流變的時間效應，推導了以時間為變量的隧道二次襯砌位移解析表達式。根據(jù)廈門海底隧道120個斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，應用推導的解析式對海底隧道二次襯砌由于圍巖流變而產生的位移進行了預測分析。　　4，根據(jù)預測分析得出海底隧道二次襯砌位移異常區(qū)段，并據(jù)此給出建議的位移監(jiān)測斷面和監(jiān)測內容。采用有限差分程序，應用粘彈塑性本構模型描述圍巖流變特性，對海底隧道的上述斷面進行了流變數(shù)值分析，得出了典型斷面襯砌位移一時間關系曲線。根據(jù)理論預測及數(shù)值計算結果，確定了典型監(jiān)測斷面的凈空位移管理基準值，為海底隧道長期監(jiān)測凈空位移管理提供了理論依據(jù)?！　?．基于國內外50余座隧道襯砌開裂情況的統(tǒng)計分析結果，提出了海底隧道的主裂區(qū)將是拱頂，其次是拱腰和邊墻。應用斷裂力學理論，采用二維有限元手段，對不同位置、不同寬度、不同深度的襯砌徑向裂縫的應力強度因子進行了計算分析，根據(jù)裂縫穩(wěn)定性得出了不同位置襯砌裂縫允許開裂深度比，從而為裂損海底隧道襯砌的安全性評價提供了量化指標?！　?．建立了一套完善的海底隧道長期監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先對振弦式傳感器及光纖光柵傳感器獨立組網(wǎng)，然后通過傳輸光纜將數(shù)據(jù)傳輸至海底隧道中央控制室，從而實現(xiàn)了對長期監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程集中自動化采集。根據(jù)長期監(jiān)測數(shù)據(jù)特點，應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論及概率論建立了基于BP網(wǎng)絡的海底隧道長期監(jiān)測安全評估模型，該模型可實現(xiàn)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對海底隧道運營狀態(tài)進行安全評估。　　

專題推薦