本文紧密结合厦门翔安隧道工程，围绕“跨海峡海底公路隧道设计施工关键技术研究”这一主题，通过室内试验、理论分析、数值模拟以及现场实时监测等方法有机融合，对涉及该课题的相关理论模型、设计方案和寿命预测进行了全方位、多角度的研究。这些研究成果一方面深化了海底隧道强风化岩体的流固耦合力学特性研究，建立的强风化花岗岩弹塑性本构模型可以准确反映施工过程中围岩体的受力变形情况，为科学分析海域风化槽施工方案、隧道支护结构的优化及防排水方案的决策提供了理论基础;另一方面，开展了强风化花岗岩流变特性以及不同浓度海水腐蚀条件下围岩和衬砌混凝土力学特性的试验研究与理论研究，分别建立风化槽围岩和衬砌高性能混凝土受海水腐蚀条件下的力学演化模型，为科学分析设计周期100年内海底隧道的荷载与抗力的变化提供了基础，进而可以从荷载结构层面，为海域风化槽区域隧道的长期稳定性预测、隧道结构的可靠性和耐久性方面做出开拓性的工作，研究成果可为国内同类型隧道的施工和衬砌支护技术设计提供可靠指导。具体来讲，研究成果主要包括以下几个方面:　　 (1)翔安隧道钢筋混凝土耐久性劣化机理及影响因素研究　　 在对海洋环境和海水中的主要成分分析的基础上，研究海水对混凝土和钢筋的腐蚀机理，根据翔安隧道施工期病害实例，分析研究了不良地质区域隧道耐久性的主要影响因素;　　 (2)强风化花岗岩和高性能混凝土的室内加速腐蚀试验研究　　 对强风化花岗岩重塑试样和衬砌混凝土试样进行不同海水浓度浸泡腐蚀条件下的力学试验，分析围岩和混凝土的腐蚀特征，在此基础上分别建立强风化花岗岩和衬砌混凝土的单轴抗压强度随溶液浓度和浸泡时间变化的强度演化模型，对强风化围岩和衬砌混凝土的长期强度进行预测;　　 (3)强风化花岗岩渗流应力耦合特性研究　　 通过强风化花岗岩的三轴流固耦合力学特性试验分析，研究在现场围压条件下围岩的变形破坏机理，为了描述风化槽岩石的弹塑性硬化及塑性流动行为，将粘聚力与等效塑性应变的函数关系引入到Mohr-Coulomb准则中，建立了应变硬化的弹塑性本构模型，导出了粘聚力演化方程，根据室内试验数据，采用反演方法获得模型参数;　　 (4)强风化花岗岩流变特性研究　　 通过对强风化花岗岩的三轴流固耦合流变试验与理论研究，提出强风化花岗岩的非线性蠕变模型并拟合相关流变参数，在此基础上将流变模型编制Creep子程序嵌入到ABAQUS软件，为分析运营期围岩长期流变对隧道的影响提供依据;　　 (5)强风化花岗岩和高性能混凝土的海水腐蚀损伤力学模型研究　　 根据不同浓度海水浸泡腐蚀试验结果以及建立的强风化花岗岩和衬砌混凝土的海水腐蚀力学模型，分别给出了一倍浓度海水浸泡条件下强风化花岗岩和混凝土单轴抗压强度随时间变化的演化方程，根据单轴抗压强度衰减的数据分别定义了强风化花岗岩和混凝土海水腐蚀损伤因子的演化方程并拟合其参数，为分析运营期衬砌岩体腐蚀弱化对隧道耐久性的影响提供了依据;　　 (6)不良地质区域海底隧道结构耐久性仿真研究　　 在强风化花岗岩和高性能混凝土力学特性、本构模型及长期强度等研究成果的基础上，模拟海域风化槽施工过程以及隧道在长期运营过程中的变形破坏机理，应用Duracrete方法和结构可靠度计算方法预测风化槽区域海底隧道的耐久性。计算结果表明:考虑岩体流变、高水压及海水腐蚀的作用，隧道在目前的支护设计参数下，支护设计安全可靠。