1、本文以廈門翔安海底隧道風化槽襯砌的設計與施工為背景,圍繞海域風化深槽圍巖力學特性、隧道施工工法和長期穩(wěn)定性及可靠性等關鍵技術難點,開展系統(tǒng)的室內應力滲流耦合三軸試驗、應力滲流耦合流變試驗,研究風化槽圍巖的非線性力學特性和流變機理,建立適合廈門翔安海底隧道風化槽圍巖特征的本構模型,并開展風化槽段隧道的合理施工工法及防排水方案研究、圍巖變形現(xiàn)場監(jiān)控量測及反演分析研究。在上述研究基礎上,建立三維計算模型,對風化槽段隧道襯砌結構的長期穩(wěn)定性及可

2、靠性進行了計算和評價。論文的主要研究成果如下:
　　 (1)強風化花崗巖滲流應力耦合特性研究。通過風化槽段強風化花崗巖滲流應力耦合的三軸試驗,對廈門海底隧道海域風化深槽的圍巖力學特性開展系統(tǒng)的研究,建立應變硬化的風化槽圍巖力學模型；通過強風化花崗巖滲流應力耦合的三軸流變試驗,建立蠕變損傷力學模型,該模型能很好地反映不同應力水平下蠕變速率的變化趨勢。
　　 (2)海底隧道風化槽段的合理施工工法及襯砌結構受力特征研究。應用建

3、立的風化槽圍巖力學模型,數(shù)值仿真全斷面帷幕注漿、超前管棚、小導管支護和臺階法、CRD工法及雙側壁導坑工法開挖下隧道圍巖的穩(wěn)定性,通過對比研究提出CRD工法是風化槽隧道施工最優(yōu)工法；研究風化槽段在不同防排水方案下隧道襯砌的外水壓力特征；研究滲流應力耦合作用下潮汐荷載對隧道襯砌和圍巖穩(wěn)定性的影響；應用荷載結構法理論研究海底隧道在不利荷載組合作用下的軸力、彎矩和偏心距特征,并對不同襯砌厚度條件下的襯砌結構的安全性進行校核,提出工程可行的最優(yōu)襯

4、砌厚度。
　　 (3)廈門翔安海底隧道圍巖變形的監(jiān)控量測、反饋分析及長期穩(wěn)定性預測。根據(jù)風化槽圍巖現(xiàn)場位移監(jiān)控量測的研究成果,采用Nelder-Mead法與有限元聯(lián)合反演法,反演風化槽圍巖的力學參數(shù),結合流變力學試驗成果,通過三維數(shù)值仿真對海底隧道圍巖和襯砌結構的長期穩(wěn)定性進行預測。
　　 (4)廈門翔安海底隧道地下結構支護可靠性研究。在改進的蒙特卡羅法的基礎上,采用能明顯節(jié)省樣本數(shù)量,并能產生任意大小維數(shù)的分層-拉丁超