中文摘要：

沉管法是隧道穿越海底以及大江、大河的一种特殊施工方法。随着沉管隧道长期使用，通过监测发现有些隧道出现了不同程度的长期沉降，在软土地基上尤其突出。由于沉管隧道是一种对沉降比较敏感的地下结构，隧道的纵向长期不均匀沉降会对隧道的安全与正常使用产生十分不利的影响，甚至会危及到人民的生命财产安全。因此，研究沉管隧道的沉降分布规律与量值、评价管段结构的长期受力性状具有重要意义。本项目针对现有方法不足之处，建立海底沉管隧道结构的力学计算模型，考虑沉管隧道-基础-土体-水的共同作用，分析沉降原因与作用机理，提出沉管隧道沉降分析计算方法、随时间变化和最终沉降量，研究纵向不均匀沉降的分布与量值，并提出相应的控制措施，研究沉管段结构内力随时间的发展，提出一种新的沉管隧道设计计算方法。本项目研究不仅能丰富沉管隧道的沉降研究理论，推动交叉学科-海洋工程力学的发展，而且对我国沉管隧道建设和运行安全具有重要的指导意义。

结论摘要：

沉埋管段法（简称沉管法）是20世纪初发展起来的一种修建水下隧道的新工法，目前正被世界各国广泛采用。根据实际监测数据，人们发现沉管隧道均出现了不同程度的长期沉降，部分隧道甚至出现环向开裂等病害。项目采用理论分析、现场测试、室内实验、模型试验以及数值仿真等有机结合的方法，考虑沉管隧道—基础—土体—水的共同作用，对沉管隧道沉降原因与作用机理、沉降分析计算方法和结构设计计算方法进行研究，提出不同阶段的沉降控制措施。具体对地基土的Kelvin模型进行深化，考虑基础的压缩特性形成三参数模型，利用Laplace变换推导出沉管隧道沉降解析解。研发一种沉管隧道基础层沉降模型试验系统，探究基础层沉降机理，分析回淤等因素对基础层压缩特性的影响。研发一种基于光纤传感的沉管隧道变形监测系统，进行现场监测，分析沉管隧道施工阶段的纵向沉降和运营阶段的环向应变。改进传统的铰接或刚接的隧道接头模型，采用定向支座模拟接头，形成新的管段计算模型，研究沉管隧道的沉降分布规律与量值，评价管段结构的长期受力性状，并利用MIDAS/GTS NX软件建立隧道三维有限元模型进行对比验证。研究得到以下主要结论（1）三参数模型可较好地代替基础层和地基土层，计算结果与实测值接近；（2）回淤起到类似润滑剂的作用，增加砂石的交错重叠量和垫层整体塑性，会延长压缩稳定时间，增加基础层的压缩量，放大压缩区域的不均匀性；（3）潮汐荷载对管段应变影响在0.8%～12%范围内，且与接头形式相关。当管段两端为柔性接头时应变的变化规律与潮汐水位呈现很强相关性，若为刚性接头则相关性不明显；（4）新的沉管隧道沉降计算方法可以较好的反映土层不均匀、回淤不均匀和不同的接头形式对沉管隧道竖向沉降的影响，计算结果具有一定可靠性。研究成果发表论文17篇，其中EI（JA）收录9篇，EI（CA）收录6篇。本项目研究不仅能丰富沉管隧道的沉降研究理论，推动交叉学科—海洋工程力学的发展，而且对我国沉管隧道建设和运行安全具有重要的指导意义。