耗散岩土介质与隧道衬砌相互作用的协同建模方法及机理研究

本研究针对我国在建过江隧道等地下空间资源开发中面临的重大安全问题，围绕隧道衬砌和周边岩土介质相互作用的协同建模方法及机理展开基础性研究。.对复杂影响因素作用下岩土介质和隧道衬砌相互作用力学行为的把握尚不清晰是跨江越海隧道工程中产生许多重大安全问题的根源之一，寻找复杂影响因素下衬砌和岩土介质协同力学响应的实用分析方法并建立其科学、合理、清晰的理论依据是关键性的创新课题。本研究基于热力学第一、第二定律，结合地下空间资源开发的实际工程背景和隧道衬砌赋存环境的特殊性与复杂性，运用多孔介质率相关耗散原理及能量变分原理，对衬砌结构长期处于耗散岩土介质复杂地质-力学环境下所表现的特殊力学行为进行模型建立、试验验证及现场校核。该探索工作不仅为我国地下空间及资源的安全、经济、合理开发提供有力的理论基础，还可为隧道重大灾害事故的预测、预报和防治提供必要的理论依据。

对复杂影响因素作用下岩土介质和隧道衬砌相互作用力学行为的把握尚不清晰是跨江越海隧道工程中产生许多重大安全问题的根源之一，寻找复杂影响因素下衬砌和岩土介质协同力学响应的实用分析方法并建立其科学、合理、清晰的理论依据是关键性的创新课题。.本研究课题针对我国在建过江隧道等地下空间资源开发中面临的重大安全问题，围绕隧道衬砌和周边岩土介质相互作用的协同建模方法及机理展开基础性研究。本课题尝试基于热力学第一、第二定律，结合地下空间资源开发的实际工程背景和隧道衬砌赋存环境的特殊性与复杂性，运用多孔介质率相关耗散原理及能量变分原理，对结构长期处于耗散岩土介质复杂地质-力学环境下所表现的特殊力学行为尝试建立模型、开展了试验验证及现场校核。试验验证和应用结果表明该理论方法对复杂影响因素作用下岩土介质和隧道衬砌相互作用力学行为的把握和评价较符合现场实际，具有独到的理论优势。在保证方法可靠性的前提下，协同建模方法可能有效反映复杂影响因素作用下岩土介质和隧道衬砌相互作用的力学特性及机理，评价方法具有更严格的理论优势且能满足一般隧道及地下工程的现场要求。.该理论工作可能为地下空间资源的安全、经济、合理开发提供理论基础，还可能为地下工程的坍塌灾变的预测和防治提供必要的理论依据。