城市隧道地下结构动态时空力学响应及失效控制研究

Aiming at the urgent and difficult problems of safety in urban tunnels, focusing on the core mechanics of tunnel, the study on the mechanism and design for combined load structure of surrounding rocks-lining-support under complex conditions, Control for invalidation and spatiotemporal dynamic mechanical response, and development in time-space of deformation and movement of stratum with excavation, is proceeded through the combination of prototype observation and model test and numerical analysis, based on the geological mechanics, rock mechanics and the associated numerical and experimental methods, and provide an evaluating model of stress transmission for the interaction between the support and t stratum. The prediction technique for structure safety of tunnels is established for then providing the theoretical basis and technical support for the theory of controlling the disaster, and the safety of design and construction of urban tunnels.

本课题针对城市隧道施工安全严峻的迫切和难点问题，通过原型观测与模型试验、数值分析相结合的研究方法，开展城市隧道地层、结构和支护的相互作用研究，揭示城市隧洞地层与结构和支护联合承载作用机理；探索初期支护与二次衬砌的相互作用荷载转移规律及隧道开挖地层移动与变形的空间-时间发展过程，揭示地层与结构的时空动态力学作用特点及灾变演化机制；确定施工影响下城市隧道地层变形时空演化规律及松动范围，提出支护结构与地层的作用体系及传力效果评价模型，建立城市隧道结构安全性及预测方法，进而为灾变控制理论的建立、系统方案的制定和措施的实施，为城市地下工程的施工安全提供理论基础和技术支持。

本课题针对城市隧道施工安全严峻的迫切和难点问题，围绕城市隧道施工安全核心内容，紧密结合我国城市交通、地铁和地下空间综合利用工程等重大基础设施工程的建设，以实际工程为依托，结合重大有关工程，如（1）青岛地铁1号、2号线工程；（2）城市大型地下停车库和地下管廊等地下工程的围岩及结构稳定研究等；通过原型观测与模型试验以及数值分析相结合，基于地质力学、岩石力学和相关的数值计算及试验手段，对初期支护与二次衬砌的相互作用荷载转移规律及隧道开挖地层移动与变形的空间-时间发展过程进行系统和深入研究，对其地层与结构的时空动态力学作用特点及灾变演化机制进行分析和探讨，建立一套支护结构与地层的作用体系及传力效果评价模型和城市隧道结构安全性及预测方法，为复杂条件下城市隧道的施工安全提供理论基础和技术支持，并将有关研究成果成功应用于上述大型城市地下隧道和地下工程中，取得了良好和重大的工程效果。有着十分重要的科学研究意义和重大的工程应用价值。