介绍： 海底隧道的施工安全风险性极高，而海底隧道的断面结构形式的合理性直接决定了海底隧道在施工和运营中的安全性，耐久性及经济性。海底隧道的合理断面结构形式的选取，直接取决于先进的隧道结构设计理论和对海底隧道衬砌结构上的荷载形式和作用特点的深刻认识，目前国内相关的研究还较少。 本文从隧道结构设计理论的调研与分析出发完成了如下研究:结构形式 1)通过对国内外隧道设计理论的调研，明确了地下结构设计的发展过程、核心问题、研究现状以及目前主要推崇的设计理论和方法，藉以此为契机进行下面的工作争取完成隧道设计理论上的突破; 2)在总结研究国内外海底隧道支护结构设计成果的基础上，结合海底隧道荷载的特点，提出了初期支护和二次衬砌均单独承担全部荷载的结构设计理论; 3)对作用于隧道衬砌结构上的荷载形式和作用特点进行了详细的研究，解决了荷载的确定问题。并就海底隧道中的重要荷载—水荷载进行了研究，提出了针对不同的防排水方法、注浆方式下作用在衬砌结构上水荷载的计算。采用适合岩土分析的有限差分软件FLAC3B针对青岛胶州湾海底隧道的具体情况进行了流固祸合数值模拟，初步得出了围岩渗透特性，注浆圈半径，注浆圈渗透特性，衬砌渗透特性与衬砌结构所受孔隙水压力之间的关系; 4)分别考虑了初期支护的刚度和支护时机这两个关键因素，对初期支护的特性、承载能力进行研究，对结构受力、变形以及地层变形、应力场等规律进行了比较研究。普通V级围岩段，过断层破碎带断面和N级围岩段的初期支护参数研究主要结合实际施工中采用的CD法、双侧壁法和台阶法进行三维数值模拟计算，得出了不同工法下围岩的变形和结构受力规律，得出了适合不同级别围岩、地质条件的初期支护参数; 5)在海底隧道衬砌结构形式断面调研基础上，采用荷载结构模型对三心圆的隧道断面的不同半径和圆心角的组合进行了综合对比研究，得到了衬砌结构的几何要素与衬砌断面受力的关系，从而提出了受力合理、断面经济和安全可靠的隧道断面; 本论文完成了初步设计所需的包括支护结构设计原则、荷载确定、水荷载渗流及分布、地层结构模型和荷载结构模型计算，大断面隧道受力分析等系统的研究工作，为设计提供了有力的技术支持，具有较强的现实意义和较高的参考价值。
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