材料与海底隧道

海底隧道的优势
• 海底隧道不占地，不妨碍航行，不影响生 态环境，是一种非常安全的全天候的海峡 通道 ,解决横跨海峡、海湾之间的交通.(胶 州湾隧道全长7800米，分为路上和海底两 部分，海底部分长3950米。该隧道位于胶 州湾湾口，连接青岛和黄岛两地，双向6车 道。原来从青岛去黄岛，轮渡需要1个小时， 走环胶州湾高速需要1个半小时，今后走隧 道只需10分钟就可往返胶州湾两岸。)
海底隧道面临问题
• 解决三大大难题。难题一：海底风化槽 即风化的土层，含水就成了烂泥层。烂泥 没有任何支撑物，施工风险大. 难题二： 富水透水砂层 通俗地说就是海边的浅 滩，与烂泥一样，支撑性也很差. 难题三： 全强风化地层 ,隧道两端陆域部分是在全强 风化地层下挖隧道。全强风化土层，通俗 讲就是泥土。泥土缺乏足够支撑力，塌方 风险大.
青函隧道
青岛海底隧道
英法海底隧道
世界各国海底隧道的简单介绍
• 英吉利海峡隧道(The Channel Tunnel)又称英法海底隧道 或欧洲隧道(Eurotunnel)，是一条把英国英伦三岛连接往 欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它由三条 长51km的平行隧洞组成，总长度153km，其中海底段的 隧洞长度为3×38km，是目前世界上最长的海底隧道。 • 1818年至1843年,英国在伦敦泰晤士河下,修建了一条水底 隧道,长458米.原为人行及通马车之用,建成后改为通行铁 路之用.施工时河水曾两次淹没了隧道而被迫停工,这是世 界上最早的水底隧道. • 1942年,日本在下关和门司之间修筑了一条长6.3公里的海 底隧道.这是较早的一条海底铁路隧道 • 美国旧金山湾的海底隧道,水底部分长5790米,用57个管段, 每段长82～107米,宽14.7米,高7.3米,排水量11000立方米, 最大水深37.5米,是已知的管段沉埋最长的海底隧道.
海底隧道
Biblioteka Baidu
海底隧道的模拟图
海底隧道的简单介绍
• 海底隧道是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通，而又不 妨碍船舶航运的条件下，建造在海底之下供人员及车辆通 行的海底下的海洋建筑物。 海峡像一道天堑将大陆与大 陆，大陆与海岛，海岛与海岛之间隔开，这给人们的生活、 旅行带来许多不便。于是，人们设计建造接通海峡两岸的 海底隧道。海底隧道不占地，不妨碍航行，不影响生态环 境，是一种非常安全的全天候的海峡通道。目前，全世界 已建成和计划建设的海底隧道有20多条，主要分布在日本、 美国、西欧、中国香港九龙等地区。 从工程规模和现代 化程度上看，当今世界最有代表性的跨海隧道工程，莫过 于英法海底隧道、青函隧道和日本对马海峡隧道，中国厦 门翔安隧道和青岛海底隧道。
• 海底隧道由于其处于海底，围岩前期固结 压力较大，岩体在海水压力和自重应力下 已经固结，海水压力即使是浅海地区也有 几百千帕，对于海底软岩或是含软弱结构 面的岩体，岩石强度较低，隧道拱底两侧 会发生严重的应力集中现象，此外弱层内 部会出现较大面积的塑性区。实际工程中， 隧道开挖后由于卸荷作用使围岩应力进行 重分布，并出现应力集中。如果围岩应力 处处小于其弹性极限强度，这时围岩处于 弹性状态。
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中国第一条海底隧道的介绍
• 2009年11月5日电 中国大陆第一条海底隧道——厦门翔安 海底隧道历时4年多的建设，今日全线贯通。该隧道全长 8.695千米，隧道最深在海平面下约70米，由我国完全自 主设计、施工。设计使用寿命100年。它的贯通对于探索 适合我国国情的海底隧道建造技术，为类似工程的动工兴 建，具有里程碑式的意义。 翔安隧道是国内第一条 大断面海底隧道，也是厦门有史以来规模最大的一个交通 基础设施工程。隧道起自厦门岛五通，接厦门岛内仙岳路 和环岛公路，以海底钻爆法暗挖隧道方式穿越厦门东侧海 域，止于翔安区西滨。工程全长8.695公里，其中海底隧 道长约6.05公里，跨越海域约4.2公里，其规模与难度都 堪称世界级海底隧道工程。从翔安海底隧道中开挖、弃运 土石方约235万立方米，几乎可以将埃及大金字塔塞满。 支护用锚杆、钢架、钢筋网、衬砌钢筋等钢材约5万吨， 相当于7座巴黎艾菲尔铁塔。 据悉，翔安海底隧道由 中国完全自主设计、施工。设计使用寿命100年，其抗腐 蚀、抗渗水度均为最高等级，能抵抗8级地震。
对海底隧道的展望
• 1对于中日韩海底隧道的构想，共同社2日报道说，韩国将和日中两国政府就此事进行 协商，为了进一步扩大东北亚地区合作，韩国将海底隧道构想提高到了政府级别。事 实上，韩中海底隧道构想的基本框架在韩国已经进行了多次讨论。今年10月8日在首尔 举行的“中韩海底隧道国际研讨会”上，韩国京畿开发研究院副院长赵应来提出了隧 道的4个可行性线路：一是从韩国仁川到中国威海市（341公里），二是从韩国华城到 威海（373公里），三是从韩国平泽到威海（386公里），四是从朝鲜瓮津到威海 （221公里）。据推算，各线路的工程费用在72.6万亿韩元（1元人民币约合169韩元） 到123.4万亿韩元之间。赵应来表示，如果海底隧道将两国高速铁路连接起来，从首尔 到北京和上海只要四五个小时，从而形成一个巨大的经济圈。与会的一些中国专家也 对海底隧道构想予以积极回应。 海底隧道 根据京畿道的构想，平泽至威海隧道最 为可行。因为平泽的港口条件好，容易建成物流基地，而且这一段海域水深相对较浅， 具有技术可行性。京畿道还提出，在水深较浅的韩国和中国沿岸各建造一个人工岛， 海 用桥梁连接陆地，而在中部开凿海底隧道。此外，在海底隧道的中间再建造一个规模 较大的人工岛，将其开发成旅游胜地，并在其他区间，每隔25公里建造一个小规模人 工岛，作为临时避难场所。 京畿道政府曾推算，韩中海底隧道项目能够创造70万 个就业机会。根据他们的预测，如果海底隧道正式开通，2020年有望运送旅客2160万 人次以及1770万吨的货物，2030年客运人数和货运量将分别增加至4300万人次和2620 万吨。年运营收入将在5.7万亿韩元至11.5万亿韩元之间，投资费用可以在23.8年至 95.2年之间回收。京畿道分析称，考虑到一般海底隧道的“寿命”超过100年，韩中海 底隧道具有充分的可行性。 京畿道知事金文洙从2007年就为推动韩中海底隧道项 目不断奔走。2008年2月，金文洙特地率领50多名公务员和20多名历史、铁路、城市 规划及经济领域的专家，乘坐渡轮从韩国平泽港出发到山东荣成，进行沿线考察。在 渡轮上，他专门就此举行了3天的“船上研讨会”。金文洙反复表示，韩中隧道从技术 上看是可行的，而且也不需要太多的钱。中国年均经济增长率达10%，成为世界工厂 和各国的主要投资场所。为了加强与中国的合作，韩中需要建设贯穿黄海的海底隧道。 如果韩中海底隧道开通，将迅速增进两国关系。
海底隧道的模型图
海底隧道的结构示意图
海底隧道的受力分析图
海底隧道的变形
• 1拱顶下沉异常 • 2水平收敛异常
一、隧道安全系数
• 安全系数 岩土体整体不能承载，岩土体分离,拱顶 安全系数—岩土体整体不能承载，岩土体分离 岩土体整体不能承载 拉破坏,结构面与临空面组合发生局部塌落 • 力学上表现为某一面上或某一区域应力都达到抗剪 强度， 强度，应变与位移发生突变 超载安全系数 • 强度贮备安全系数 • 埋深越大，安全系数越小； 埋深越大，安全系数越小； • 岩石越好，安全系数越高，破坏区越小 岩石越好，安全系数越高，破坏区越小.
5面临逃生问题.
海底隧道修建形式
• 目前海底隧道有两种形式。 • 第一种是在海底的岩层中开挖的，如英吉利海峡 的长隧道，就是使用先进的盾构机打通的。 • 第二种是用预制的大型钢管或混凝土方箱，沉入 海底预先处理好的基础之上，在外部用混凝土封 上接头处，将内部海水抽干。然后在内部做好加 固衬里，就成为隧道。香港的海峡隧道就是这样 的。
海底隧道的观点
1首先面临资金问题,收回投资时间长,工程量大.建造 英吉利海峡通道，财务问题成了实施的关键,这个工程的 预算从1987年估计的48亿英镑，上升到建成时的106亿英 镑；全面营运的时间从原来计划的1993年初，推迟到 1995年，使欧洲隧道公司的财务状况极端困难.青岛海底 隧道(在建，预计2011年4月通车）总投资31.8亿元（不含 城区接线工程），其中工程投资23.1亿元，拆迁及征地等 其他费用5.1亿元。 2 面临地质问题考虑,地震影响 .3 面临某些特殊的工程技术问题 (海底风化槽 即 风化的土层，含水就成了烂泥层。烂泥没有任何支撑物， 施工风险大)4是否对环境有影响,特别对海洋环境 .