金塘海底隧道工程地质综合勘察技术研究

甬舟铁路金塘海底隧道水下地形及海况复杂，具有高水压、长距离穿越软硬不均土岩复合地层和深厚第四系松软地层等地质特点，其工程建设标准高、规模大、工程风险高，对勘察精度要求高。为实现土岩复合地层的精细化勘察、准确获取海底地层参数和提高测试试验精度等目的，采用海上测绘、物探、机动钻探、静力触探及岩土测试与试验等综合勘察手段，详细查明了隧址区工程地质与水文地质特征，对海底盾构隧道的综合勘察技术进行探索研究。研究结果表明，基于短基线定位系统的侧扫声呐技术可显著提高海底地形测量精度；多道三维地震反射物探技术可实现复杂海域软硬不均土岩复合地层、基岩弱风化面起伏大及构造发育等复杂工程地质的精细化勘察，其丰富的三维物探数据可实现高效、高精度三维地质表达，为综合地质分析与勘探优化布置提供依据；利用自升式海上勘探作业平台，验证了静力触探技术对海域第四系地层勘探的适应性和参数获取的可靠性；宜根据海域环境、勘探测试需求等，优势互补选取海上勘探作业平台。     

海底隧道开挖过程中衬砌结构变形与能量损失

基于流固耦合理论，推导海底隧道圆形衬砌结构水压力计算公式。以汕头湾海底隧道为工程依托，结合有限差分软件FLAC 3D建立全包与半包隧道模型，分析不同海水深度、不同防排水形式下围岩渗流场特征，孔隙水压力、衬砌结构位移和能量变化规律。结果表明：不同海水深度下Ⅱ级围岩段隧道稳定性均明显优于Ⅳ级围岩段，Ⅳ级围岩段全包隧道孔隙水压力均大于半包隧道，Ⅱ级围岩段全包与半包隧道孔隙水压力基本一致；对于隧道衬砌结构位移，同一海水深度下全包、半包隧道相差极小，海水深度小于等于15 m时位移随海水深度增加而稳步小幅增大，海水深度20 m时Ⅱ级围岩段位移剧增，Ⅳ级围岩段增幅较Ⅱ级围岩段小；海水深度小于15 m时，全包、半包隧道的能量差异较小且耗散能略小于弹性应变能，海水深度为15 m（半包隧道）、20 m时耗散能明显大于弹性应变能；隧道围岩塑性区单元数量与海水深度正相关，海水深度从5 m增至10 m、15 m增至20 m时，塑性区单元数量呈跳跃式增长。     

某海底隧道风化花岗岩物理力学性能研究

依托某海底隧道风化花岗岩，分别进行岩石的基本物理性质、矿物成分、微观结构、元素放射性、耐磨性及力学性质试验，系统分析风化花岗岩的相关物理力学性质参数指标。研究表明：该风化花岗岩主要呈中-微风化，岩石密度2.6 g/cm³；主要矿物成分为黑云母和角闪石，以及各种长石类矿物，少量副矿物参杂其中；全-强风化花岗岩主要成分为高岭石、伊利石等黏土矿物，均由原岩矿物风化而成；测区职业照射年有效剂量当量2.71 mSv/年，小于5 mSv/年，属于无放射性危害非限制区；岩石摩擦性指数为3.96，具有较高-极高摩擦性；岩石单轴抗压强度天然值123.70 MPa，饱和值108.85，软化程度0.84，弹性纵波波速4 579 m/s，弹性模量54.967 GPa，泊松比0.235。     

甬舟铁路金塘海底隧道矿山法段地下水限排标准研究

为对甬舟铁路金塘海底隧道矿山法段地下水限排标准进行研究，考虑海底隧道“V”形反坡排水需要采用机械强制抽排，隧道排放标准合理选择对海底隧道后期运营成本有重大影响，对已建成的7座矿山法海底隧道防排水模式进行调研。根据二次衬砌是否承受水压来进行划分，可分为3种，即完全封堵型隧道、局部排水型隧道和全排水型隧道，并考虑国内海底矿山法隧道(厦门翔安海底隧道、胶州湾海底隧道)的防排水设计相关经验，揭示甬舟铁路海底隧道矿山法段的防排水模式；分析已建成的7座海底矿山法隧道陆域段限排标准及甬舟铁路海底隧道陆域段各区域限排标准数据，计算出保证甬舟铁路海底隧道矿山法段的总体水平与挪威埃林索伊一隧道的总排放量接近的最大排放量。最终结合依托工程矿山法隧道段的水文地质特点，提出甬舟铁路海底隧道矿山法段的防排水模式。研究结论：(1)建议甬舟铁路海底隧道矿山法段采用排导(限排或全排)模式；(2)基于统计分析与工程类比，建议甬舟铁路海底隧道矿山法段最大排放量为0.43m³/(m·d)。