海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用_李术才

第32卷第5期岩石力学与工程学报V ol.32 No.5 2013年5月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2013 海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用

李术才，宋曙光，李利平，张乾青，王凯，周毅，张骞，王庆瀚

(山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061)

摘要：围岩与水体的流固耦合作用对海底隧道的稳定性具有重要影响，很有必要开展流固耦合模型试验研究。根

据流固耦合模型试验的特点，研制可用于模拟准三维平面应力和平面应变的新型流固耦合模型试验系统。该系统

的整体尺寸为3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚)，由钢结构架、钢化玻璃试验箱和水压加载装置组成。其中钢结构架

由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件通过高强螺栓连接组合而成；钢化玻璃试验箱结构，既能保证试验要求

的密封性，又便于可视化观察施工过程中海底隧道围岩渗流、变形特征。同时，采用研制的新型流固耦合模型试

验系统和独立研制的新型流固耦合相似材料依托青岛胶州湾海底隧道开展流固耦合模型试验研究，揭示海底隧道

施工过程中洞壁压力和围岩位移场、渗流场等的变化规律。研究方法技术及结果对类似工程研究具有一定的指导

和借鉴意义。

关键词：隧道工程；海底隧道；流固耦合；模型试验；相似材料

中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2013)05–0883–08 DEVELOPMENT ON SUBSEA TUNNEL MODEL TEST SYSTEM FOR SOLID-FLUID COUPLING AND ITS APPLICATION

LI Shucai，SONG Shuguang，LI Liping，ZHANG Qianqing，WANG Kai，ZHOU Yi，

ZHANG Qian，WANG Qinghan

(Research Center of Geotechnical and Structural Engineering，Shandong University，Jinan，Shandong250061，China)

Abstract：Solid-fluid interaction between surrounding rock and water body has significant influence on the stability of subsea tunnel. It is necessary to analyze the solid-fluid interaction involved in the construction of subsea tunnels using a model test. According to the feature of solid-fluid coupling model test，a new type of system for solid-fluid coupling model test was presented to simulate the quasi-3D plane stress and plane strain. The model test system was designed as 3.4 m in length，3.0 m in height and 0.8 m in width，and composed of rack body with steel structure，test chamber with toughened glass and loading devices of water pressure. The steel structure rack body consists of 6 steel structure members operated independently and connected by screw bolts with high strength. Toughened glass was used to assure leakproof of the test chamber and easily inspect the seepage and deformation of surrounding rock during subsea tunnel construction process. Furthermore，based on a new type of simulation material，the proposed new type of model test system was applied to the solid-fluid coupling model test for the Kiaochow Bay Subsea Tunnel. The pressure on tunnel wall，the variation of seepage and displacement of surrounding rock mass can be captured using the model test. The research methods and

收稿日期：2012–10–09；修回日期：2012–12–24

基金项目：国家自然科学基金国际合作与交流项目(50820135907)；国家自然科学基金重点项目(51139004)；国家自然科学基金青年科学基金项目(50909056)

作者简介：李术才(1965–)，男，博士，1987年毕业于山东矿业学院土木工程系矿井建设专业，现任教授、博士生导师，主要从事裂隙岩体断裂损伤、地质灾害超前预报与防治等方面的教学与研究工作。E-mail：lishucai@https://www.360docs.net/doc/cc733880.html,。通讯作者：李利平(1981–)，男，现任副教授。E-mail：yuliyangfan@https://www.360docs.net/doc/cc733880.html,

? 884 ? 岩石力学与工程学报 2013年

results will instruct similar engineering.

Key words：tunneling engineering；subsea tunnel；solid-fluid coupling；model test；simulation materials

1 引言

隧道技术在我国取得了突飞猛进的发展，中国已经是世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家。近些年来，作为隧道及地下工程十大技术领域之一的江、河、海底隧道技术得到了迅猛发展[1-2]。

海底隧道的施工涉及围岩与水体的交互作用问题——流固耦合作用。一方面，水体在围岩中的渗流作用将改变围岩中的孔隙水压力，从而改变围岩的原始应力状态；另一方面，围岩应力状态的改变，反过来会改变围岩本身的结构，进而改变围岩的渗透性能，从而改变水体的渗流状态[3-6]。正是由于海底隧道的特殊性，必须进行流固耦合模型试验才能比较真实地反映工程现场实际情况。事实上，在一些地质复杂、意义重大的海底隧道工程中，例如英法海底隧道、日本青函隧道等，模型试验都发挥了重要的作用[7]。国内的流固耦合模型试验的研究尚处于起步阶段，其中比较有代表性的有：弓培林等[8]研制了三维固流耦合相似模拟试验台，在此基础上对煤矿采区带压开采进行了模拟；李术才等[9]研制了组合式三维流固耦合试验台架，可实现不良地质体和含水层的自动生成，并成功地对巷道涌水进行了物理模拟；刘爱华等[10]研制了深部开采承压突水机制相似物理模型试验系统，可实现深部采矿时复杂应力、水压力及采动影响等联合作用下岩体的受力、变形和破坏过程，以及水的渗流、突变等宏细观运移规律的模拟和测试；周辉等[11]设计研制了盐岩裂隙渗流–溶解耦合试验装置，进行了特定条件下的盐岩裂隙渗流–溶解耦合过程试验研究；蔚立元等[12]通过改装试验架开展了水下隧道流固耦合模型试验；王克忠和李仲奎[13]设计制作水压自动控制供水系统，离散式花管渗流生成系统，结合锦屏二级水电站引水隧洞工程，对高渗透压下深埋引水隧洞进行施工过程的物理模拟，为引水隧洞的防渗施工技术设计提供了理论依据。

目前已有试验主要针对水量有限(如围岩裂隙水等)的水体作用下的流固耦合作用开展研究，试验场所多为单一材料组成的密闭空间，试验过程中围岩的渗流、变形特征可视性差。针对海底隧道处于海水压力作用下的水体是无穷补给的特点，为解决已有模型试验系统的不足，本文研制了一种水理特性可控的流固耦合相似材料，利用自主研发的大型流固耦合模型试验系统，开展了海底隧道施工过程模型试验研究，揭示了试验开挖过程中围岩位移场、应力场、渗流场的时空变化规律。

2 海底隧道模型试验系统的研制

流固耦合模型试验台架系统主要由钢结构架、钢化玻璃试验箱和水压加载装置组成，整体尺寸为3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚)。

钢结构架由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件通过高强螺栓连接组合而成，其中正反两面的构件分别由3块长2 400 mm、宽800 mm，其上带有螺栓槽的铸钢构件并列拼接而成，构件内部钢板采用圆形与方形交错焊接，在满足刚度要求的前提下可保证试验架具有足够的采光性；钢结构架两侧山墙及底板和顶板为整榀带有螺栓槽的铸钢构件。通过高强连接螺栓可将各铸钢构件在所要求的螺栓槽位固定，组成流固耦合钢结构架，如图1所示。

1—底板；2—山墙；3—顶板；4—高强螺栓；5—隧道轮廓

(a) 钢结构架设计图

(b) 钢结构架照片

图1 钢结构架

Fig.1 Steel structure rack body

单位：m

第32卷第5期李术才等：海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用 ? 885 ? 钢结构架内部为钢化玻璃试验箱，为试验的基

本场所，可直观观察施工过程中海底隧道围岩渗流、变形特征及加载过程中围岩破裂过程。玻璃板尺寸与对应的铸钢构件尺寸一致，接缝处采用玻璃胶黏合，并在试验箱安装完成后内部整体贴防爆膜，使试验箱具有足够的密封性，如图2所示。

图2 试验箱内部照片

Fig.2 Internal sketch of test chamber

水压加载装置包括压力水箱及其内部的离心式抽水泵，压力水箱通过橡胶输水管与模型架顶盖的注水阀门相连，当试验模拟海水深度超过试验台架所能提供的水头高度时，通过水压加载装置提供试验所需水力余压，水压加载装置如图3所示。组装完成后的试验台架系统如图4所示。

图3 水压加载装置

Fig.3 Hydraulic loading device

图4 流固耦合模型试验系统照片

Fig.4 Photograph of solid-fluid coupling model test system 3 青岛胶州湾海底隧道模型试验

本文将流固耦合模型试验台架系统应用于青岛胶州湾海底隧道流固耦合模型试验研究，籍以反映海底隧道在流固耦合作用下围岩渗流场和位移场变化规律，为工程施工提供参考和指导。

3.1 工程概况

青岛胶州湾海底隧道工程是连接青岛市主城与辅城的重要通道，南接薛家岛，北接团岛，下穿胶州湾湾口海域，隧道总长6 170 m，其中跨海域段约3 950 m，是我国大陆第二条海底隧道。隧道断面为椭圆形，主隧道开挖断面高11.2～12.0 m、宽15.23～16.03 m，净空面积约120 m2。海域段主隧道埋深一般为25～35 m。

场区基岩主要以白平纪下统火山岩和燕山晚期侵入岩为主，海域段穿越4组14条断裂带，沿断裂带有岩脉侵入，断层内以压碎岩、碎裂岩、糜棱岩为主。隧道开挖部分围岩有多种岩性出现，两岸为花岗岩，中间为火山岩、火山碎屑岩、变质岩。隧道海底段地下水主要为基岩裂隙水，赋存于弱风化至微风化岩体裂隙及断裂破碎带中。

3.2 模型尺寸

试验选取胶州湾海底隧道左线IV级围岩ZK7+ 053.2～080段为原型，该段无第四系覆盖层，基岩裸露，为块状微风化辉绿岩，海水深度23 m，覆盖厚度27 m。模型试验相似比尺取为35，根据相似理论换算得到海底隧道模型的试验尺寸为：长(垂直隧道轴线方向)2.4 m、高(沿高程方向)1.43 m、厚(平行隧道轴线方向)0.8 m。为模拟海底隧道在不同海水深度情况下的受力状态和位移情况，模型架高为

2.4 m，可模拟海水深度最大为57 m。

3.3 相似材料的选取

合理可靠的相似材料是模型试验能否取得成功的关键条件，传统地质力学模型试验采用的材料大多以多种天然成分如铁粉、石膏、重晶石粉、石英砂等为骨料，辅以石蜡、酒精、松香、树脂等人工材料按照一定的比例配置而成[14-16]。上述材料均为单一固相相似材料，遇水易发生软化或者塑性变形，无法满足流固耦合试验的要求。

本试验选用水泥作为控制材料性质的主要胶结剂，以标准砂为主要骨料，在材料中加入重晶石粉、滑石粉、硅油、凡士林作为调节成分。该材料的力学参数和渗透系数调节范围较大：抗压强度变化范

? 886 ? 岩石力学与工程学报 2013年

围为0.18～1.36 MPa，弹性模量为17～130 MPa，

渗透系数变化范围为6.58×10－8～7.39×10－4 cm/s，

能够模拟不同渗透性的低强度和中等强度的多种岩

体材料，是一种比较理想的能满足模型试验强度、

弹性模量、渗透系数等相似要求的新型流固耦合相

似材料[17]。根据勘察设计阶段提供的原岩物理力学

参数，通过大量配比试验，确定了试验用的相似材

料配比如表1所示。相似材料的物理力学参数见

表2。

表1 试验相似材料配比

Table 1 Proportions of simulation materials in test

骨胶比砂土比滑晶比凡硅比砂灰比

10∶1 8∶1 1∶1.5 2∶1 15∶1

注：(1) 硅胶比中的“胶”指硅油和凡士林质量之和；(2) 砂土比

中的“土”指材料中的细骨料，是重晶石粉和滑石粉质量之和。

表2 相似材料物理力学参数

Table 2 Physico-mechanical parameters of simulation

materials

介质

密度γ/

(g?cm－3)

抗压强度

σ

c

/MPa

弹性模量

E/MPa

渗透系数k/

(cm?s－1)

泊松比

μ

原岩 2.0～2.3 15～21 1 300～1 950 5.79×10～

1.18×10－4

0.30～0.35

模型材料 2.144 0.43 47 6.39×10－60.31

3.4 模型的制作

隧道模型均采用夯实填筑法制作，其基本流程如下：(1) 筛选试验所需的各种配料，并且通过调节烘箱的温度来使得凡士林受热融化并满足试验要求；(2) 按照多次试验选定的合理材料配比，大规模地配置相似材料；(3) 将材料按顺序放入搅拌机均匀搅拌材料；(4) 在试验架内自下向上分层摊铺材料；(5) 通过人工的方式对材料进行逐层碾压；(6) 按预定标高检测碾压后的密实度；(7) 模型关键部位分层埋设测试元件(包括光纤光栅传感器、微型压力传感器等)；(8) 逐层填筑，夯实材料，直至设计高度；(9) 模型架顶盖的吊装并密封；(10) 模型架内注水至设计高程。

3.5 量测设备及布置

为实现对围岩变形、应力、渗透压力、温度、压力等变化信息的实时监测，试验采用光纤光栅传感系统和XL2101G多点高速静态应变采集系统进行测量(见图5)。其中光纤光栅传感系统包括光纤光栅传感元件、解调仪、计算机和数据自动采集软件，具有性能稳定、量测精度高、抗腐蚀、抗干扰的优

图5 模型分析测量系统

Fig.5 Measurement and analysis system of model

点；XL2101G系统由多点高速静态应变仪、计算机和分析软件组成，具有精度高、可靠性能好、数据采集方式多、扫描测试速度快等优点，可实现围岩压力测试的试验要求。

埋设的测试元件主要有光纤渗压传感器、光纤位移传感器、光纤温度传感器、光纤应力传感器和微型压力传感器，如图6所示。元件按照洞周密集设点、距洞壁整倍洞径处设点、沿隧道法线方向布设元件的原则分4个平行截面展开布置。光纤位移传感器布置如图7所示。监测断面的整体布置如图8所示。

(a) 光纤位移传感(b) 光纤渗压传感器

(c) 光纤应变传感器(d) 微型压力传感器

图6 测试元件

Fig.6 Grating sensors

图7 光纤位移传感器布置图

Fig.7 Arrangement diagram of optical fiber displacement sensors

3

2

1

4

5

6

7

9

8

第32卷 第5期 李术才等：海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用 ? 887 ?

图8 监测断面位置示意图(单位：m)

Fig.8 Sketch of monitoring section positions(unit ：m)

3.6 模型开挖与测试

模型制作完成后，对其浸泡至饱和状态，以便较真实地模拟现场隧道围岩的渗流场。模型采用人工钻凿方式掘进开挖，同时通过实时摄像系统监控开挖过程中围岩状态和渗水情况。模型体开挖长度为80 cm ，采用上、下台阶法单向开挖，上台阶高为21.7 cm ，下台阶高度为16.2 cm 。根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)的规定，按照相似比1∶35换算，开挖步长取6 cm ，台阶长度取30 cm ，每开挖完一个进尺后掘进停止，等各监测元件数据稳定后再进行下一进尺的开挖、记录，直至隧道开挖完毕。安装配套的渗水流量采集系统，采集固定时间段内渗水量并监测渗水流速变化情况。试验过程照片如图9所示，开挖步说明见表3。

(a) 摊铺材料 (b) 埋设元件

(c) 注水 (d) 模型开挖

(e) 模型贯通 (f) 涌水量采集

图9 试验过程照片 Fig.9 Photos of test process

表3 开挖步说明

Table 3 Explanation of excavation steps

开挖

步 说明 开挖 步 说明

1 初始状态

11 上台阶54～60 cm ； 下台阶24～30 cm 2 上台阶0～6 cm 12 上台阶60～66 cm ； 下台阶30～36 cm 3

上台阶6～12 cm 13 上台阶66～72 cm ； 下台阶36～42 cm 4 上台阶12～18 cm 14

上台阶72～80 cm ； 下台阶42～48 cm 5 上台阶18～24 cm

15

下台阶48～54 cm 6 上台阶24～30 cm 16 下台阶54～60 cm 7 上台阶30～36 cm ； 下台阶0～6 cm 17 下台阶60～66 cm 8 上台阶36～42 cm ； 下台阶6～12 cm 18 下台阶66～72 cm 9 上台阶42～48 cm ； 下台阶12～18 cm 19 下台阶72～80 cm

10

上台阶48～54 cm ； 下台阶18～24 cm

模型开挖完成后，均匀提高水头高度，测量不同海水深度下围岩位移、应力等多元信息。

4 模型试验结果分析

4.1 涌水速率结果分析

根据相似理论原型海水深度换算为66 cm ，试验分别选取液面高度为46，56，66，76，96和106 cm 进行研究，隧道涌水量随液面高度提升的变化情况如图10所示，从图中可以看出，隧道涌水量与液面高度密切相关。隧道涌水量随液面高度的增加(水压力的增加)逐渐增大。液面高度低于76 cm 时，隧道涌

水量随液面高度的增加线性增大。当液面高度进一步增加，涌水量急剧增大，从之前的每10 cm 增加0.25 L 的涌水量迅速改变至每10 cm 增加近0.75 L ，且液面高度越高，增大的趋势越明显。造成上述现

图10 隧道涌水量与液面高度关系

Fig.10 Relationship between water inflow and liquid level height

012345

涌水量/(L ?d －

1)

液面高度/cm

? 888 ? 岩石力学与工程学报 2013年

象的主要原因为：液面高度的多次提升使相似材料的内部发生了损伤积累，材料内部产生了渗流通道，使涌水量急剧上升，当液面高度提升到106 cm 时隧

道涌水量达到4.7 L/d 。

以不同液面高度下隧道涌水稳定后涌水速率为研究对象，研究涌水速率随液面高度的变化情况。由图11和12可知，隧道涌水速率随液面高度的增加逐渐提高。当液面高度小于76 cm 时，不同液面高度下隧道涌水速率虽有增大的趋势，但相互之间的差值变化不大。当液面高度超过76 cm 后，涌水速率近似呈现线性急剧上升趋势，且相互之间差值变化明显。说明相似材料内部产生的渗流通道增大了材料的渗透性，造成模型隧道的涌水渗流明显增大。

图11 隧道涌水稳定速率与液面高度关系 Fig.11 Relationship between liquid level height and stable

rate of tunnel gushing

图12 隧道涌水稳定速率随时间变化

Fig.12 Variation of stable rate of tunnel gushing with time

4.2 位移变化特征分析

开挖测试过程中，各关键点(布置位置见图7)位移随模型隧道开挖步变化曲线如图13所示。

由图13可知，在开挖测试过程中，当上台阶开

图13 关键点位移随开挖步变化曲线

Fig.13 Displacement curves of key points with excavation

steps

挖面推进至监测断面时，光纤位移监测断面洞周拱顶竖向位移进入急剧变化期，竖向位移明显增大；与洞周拱顶沉降相比，2倍洞径拱顶位移曲线呈相同变化趋势，但最终竖向位移值小于洞周拱顶沉降，位移变化较为平缓。当上台阶开挖至距监测断面12 cm(0.5倍洞径)时，洞周边墙水平位移出现明显增长，位移增大趋势较为平缓，但2倍洞径边墙水平收敛未出现明显的变化，说明该处位移受隧道开挖

影响较小。底板隆起变化趋势与洞周处竖向位移呈现相同的变化趋势，相对于拱顶沉降而言，位移变化趋势较为平缓，说明隧道开挖对拱顶位移的影响大于拱底。

4.3 渗透压力结果分析

开挖测试过程中，各关键点(布置位置见图7)渗透压力随模型隧道开挖步的变化见图14。

图14 关键点渗透压力随开挖步变化

Fig14 Variation of seepage pressure of key points with

excavation steps

由图14可知，各关键点渗透压力随隧道开挖步的增加呈下降趋势。自隧道上台阶开挖到渗压监测

－－－－

位移/m m

开挖步

－

渗透压力/(102 k P a )

开挖步

涌水速率/(m L ?m i n －

1)

时间/min

涌水速率/(m L ?m i n －

1)

液面高度/cm

第32卷 第5期 李术才等：海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用 ? 889 ?

断面(第6开挖步)开始，各监测点渗透压力出现明显下降，洞周边墙位置现象最为明显，渗透压力从0.48 MPa 锐减到0.13 MPa ，接近大气压力值。隧道洞周拱顶位置渗透压力值在第10开挖步后迅速下降，此时下台阶开挖通过监测断面，可见受下台阶开挖是影响边墙位置渗透压力下降的主要因素。拱顶上方2倍洞径处开挖前后渗压值降低了0.1 MPa ，与洞周拱顶位置渗压值对比可知，2倍洞径处围岩渗流受开挖影响不明显。洞周拱底处渗压值开挖前后变化不大，说明隧道开挖对拱底位置围岩渗流影响不大。

4.4 施工过程洞壁压力结果分析

图15为台阶法施工过程中洞周拱顶及拱肩压力监测点竖向压力值随开挖步的变化过程曲线。图中，竖向实线表示上台阶开挖到压力传感器监测断面，竖向虚线表示下台阶开挖到压力传感器监测断面。竖线左侧为隧道开挖到达监测断面之前，右侧为隧道开挖通过监测断面之后的压力值。

图15 监测点压力随开挖步变化

Fig.15 Variations of pressure of key points with excavation

steps

由图15可知，在上台阶掌子面距监测断面距离大于12 cm(0.5倍洞径)时，围岩压力维持在初始应力状态下的围岩静水压力值基本不变，可认为此时围岩压力尚未受到隧道开挖的影响，处于隧道开挖前的影响范围之外。随着隧道掌子面的推进，在开挖面通过监测断面的前、后各6 cm 的范围内是围岩压力急剧变化的阶段，这是由于监测点所在位置以下的岩体被开挖产生了临空面，原本作用于被开挖掉岩体上的荷载失去了作用对象，故在此阶段围岩压力急剧减小。在上台阶开挖面通过监测断面6 cm 之后，隧道的开挖对监测点的压力值不产生明显影

响。这说明拱顶及拱肩位置荷载的释放过程主要受到与其直接接触的上台阶开挖的影响，下台阶的开挖对其没有明显影响。

5 结 论

研制了国内同类型最大的流固耦合模型试验系统，系统整体尺寸达3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚)。该试验台架由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件连接组合而成，系统内部采用钢化玻璃试验箱结构，并配备自主开发的水压加载装置和涌水量收集装置。该流固耦合模型试验系统具有组装方便、密封性好、可视化等优点，可用于准三维平面应力和平面应变模型试验。采用研制的新型流固耦合模型试验系统和独立研制的新型流固耦合相似材料，依托青岛胶州湾海底隧道开展了流固耦合模型试验研究，揭示了海底隧道施工过程中洞壁压力和围岩位移场、渗压场等的变化规律，得到了以下主要结论：

(1) 海水深度小于76 cm(即原型水深26.6 m)时，随海水深度的增加，涌水量呈现线性增长；当海水深度进一步增加，涌水量急剧增大，呈非线性增长，且不同海水深度对应的涌水量之间差值变化明显。

(2) 监测断面的竖向位移随着开挖步序的推进，经历了缓慢增长、急剧增加、趋于稳定3个阶

段，开挖影响范围约为1倍的洞径。

(3) 拱顶位置的渗透压力主要受上台阶开挖影响，下台阶的开挖主要影响边墙位置的渗透压力，而拱底位置的渗透压力受隧道开挖影响较小，开挖对围岩渗流场的影响范围约为1倍的洞径。

(4) 拱顶及拱肩位置荷载的释放过程主要受到与其直接接触的上台阶开挖的影响，下台阶的开挖对其没有明显影响。 参考文献(References)：

[1] 王梦恕. 水下交通隧道发展现状与技术难题——兼论“台湾海峡

海底铁路隧道建设方案”[J]. 岩石力学与工程学报，2008，27(11)：2 161–2 172.(WANG Mengshu. Current development and technical issues of underwater traffic tunnel —discussion on construction scheme of Taiwan strait undersea railway tunnel[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ，2008，27(11)：2 161–2 172.(in

压力/M P a

开挖步

? 890 ? 岩石力学与工程学报 2013年

Chinese))

[2]王梦恕. 中国隧道及地下工程修建技术[M]. 北京：人民交通出版

社，2010：1–3.(WANG Mengshu. Tunneling and underground engineering technology in China[M]. Beijing：China Communications Press，2010：1–3.(in Chinese))

[3]房倩，张顶立，黄明琦. 基于连续介质模型的海底隧道渗流问题

分析[J]. 岩石力学与工程学报，2007，26(增2)：3 776–3 784.(FANG Qian，ZHANG Dingli，HUANG Mingqi. Analysis of seepage problem induced by subsea tunnel excavation based on continuum medium model[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，

26(Supp.2)：3 776–3 784.(in Chinese))

[4]纪佑军，刘建军，程林松. 考虑流–固耦合的隧道开挖数值模拟[J].

岩土力学，2011，32(4)：1 229–1 231.(JI Youjun，LIU Jianjun，CHENG Linsong. Numerical simulation of tunnel excavation considering fluid-solid coupling[J]. Rock and Soil Mechanics，2011，32(4)：

1 229–1 231.(in Chinese))

[5]李地元，李夕兵，张伟，等. 基于流固耦合理论的连拱隧道围岩

稳定性分析[J]. 岩石力学与工程学报，2007，26(5)：1 056–1 064.

(LI Diyuan，LI Xibing，ZHANG Wei，et al. Stability analysis of surrounding rock of multi-arch tunnel based on coupled fluid-solid theory[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26(5)：1 056–1 064.(in Chinese))

[6]徐建聪，郭书太. 地下水封油库围岩地下水渗流量计算[J]. 岩土力

学，2010，31(4)：1 295–1 302.(XU Jiancong，GUO Shutai. Seepage discharge calculation of surrounding rock groundwater in rock caverns sealed oil storage[J].Rock and Soil Mechanics，2010，31(4)：1 295–

1 302.(in Chinese))

[7]蔚立元. 水下隧道围岩稳定性研究及其覆盖层厚度确定[博士学位

论文][D]. 济南：山东大学，2010.(YU Liyuan. Study on stability of surrounding rocks and selection of overburden thickness for underwater tunnels[Ph. D. Thesis][D]. Jinan：Shandong University，

2010.(in Chinese))

[8]弓培林，胡耀青，赵阳升，等. 带压开采底板变形破坏规律的三维

相似模拟研究[J]. 岩石力学与工程学报，2005，24(23)：4 386–4 402.

(GONG Peilin，HU Yaoqing，ZHAO Yangsheng，et al. Three- dimensional simulation study on law of deformation and breakage of coal floor on mining above aquifer[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2005，24(23)：4 386–4 402.(in Chinese)) [9]李术才，李利平，李树忱，等. 地下工程突涌水物理模拟试验系统

的研制及应用[J]. 采矿与安全工程学报，2010，27(3)：299–304.(LI Shucai，LI Liping，LI Shuchen，et al.Development and application of similar physical model test system for water inrush of underground engineering[J]. Journal of Mining and Safety Engineering，2010，

27(3)：299–304.(in Chinese))

[10]刘爱华，彭述权，李夕兵，等. 深部开采承压突水机制相似物理模

型试验系统研制及应用[J]. 岩石力学与工程学报，2009，28(7)：

1 335–1 341.(LIU Aihua，PENG Shuquan，LI Xibing，et al.

Development and application of similar physical model experiment system for water inrush mechanism in deep mining[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(7)：1 335–

1 341.(in Chinese))

[11]周辉，汤艳春，胡大伟，等. 盐岩裂隙渗流–溶解耦合模型及试

验研究[J]. 岩石力学与工程学报，2006，25(5)：946–950.(ZHOU Hui，TANG Yanchun，HU Dawei，et al. Study on coupled penetrating-dissolving model and experiment for salt rock cracks[J].

Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25(5)：

946–950.(in Chinese))

[12]蔚立元，李术才，徐帮树，等. 水下隧道流固耦合模型试验与数值

分析[J]. 岩石力学与工程学报，2011，30(7)：1 467–1 474.(YU Liyuan，LI Shucai，XU Bangshu，et al. Study of solid-fluid coupling model test and numerical analysis of underwater tunnels[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2011，30(7)：1 467–

1 474.(in Chinese))

[13]王克忠，李仲奎. 深埋长大引水隧洞三维物理模型渗透性试验

研究[J]. 岩石力学与工程学报，2009，28(4)：725–731.(WANG Kezhong，LI Zhongkui. Study of 3D physical model test of seepage of deep-buried long and large diversion tunnel[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28(4)：725–731.(in Chinese)) [14]李利平. 高风险岩溶隧道突水灾变演化机制及其应用研究[博士学

位论文][D]. 济南：山东大学，2009.(LI Liping. Study on catastrophe evolution mechanism of karst water inrush and its engineering application of high risk karst tunnel[Ph. D. Thesis][D]. Jinan：

Shandong University，2009.(in Chinese))

[15]张杰，侯忠杰. 固–液耦合试验材料的研究[J]. 岩石力学与工程

学报，2004，23(18)：3 157–3 161.(ZHANG Jie，HOU Zhongjie.

Experimental study on simulation materials for solid-liquid coupling[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，

2004，23(18)：3 157–3 161.(in Chinese))

[16]黄庆享，张文忠，侯志成. 固液耦合试验隔水层相似材料的研究[J].

岩石力学与工程学报，2010，29(增1)：2 813–2 818.(HUANG Qingxiang，ZHANG Wenzhong，HOU Zhicheng.Study of simulation materials of aquifuge for solid-liquid coupling[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，29(Supp.1)：2 813–2 818.(in Chinese))

[17]李术才，周毅，李利平，等. 地下工程流–固耦合模型试验新型

相似材料的研制及应用[J]. 岩石力学与工程学报，2012，31(6)：

1 128–1 137.(LI Shucai，ZHOU Yi，LI Liping，et al. Research of a

new similar material for underground engineering fluid-solid coupling model test and its application[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2012，31(6)：1 128–1 137.(in Chinese))