高烈度地震区隧道地震动力响应研究

论文摘要

随着地下空间开发利用的快速发展,地下工程的抗震性能愈来愈受到关注。抗震设计是隧道结构设计中非常重要,也是相对薄弱的环节。本论文结合工程实例——雅泸高速公路勒不果喇吉隧道进行动力有限元分析,主要做了以下几方面的工作:1、对隧道的震害类型和特点进行了分析,并对隧道结构抗震设计理论和动力有限元理论进行了简介。2、针对埋深、围岩参数、衬砌刚度的变化对隧道地震动力响应的影响进行了数值模拟研究,分析总结了相应参数变化对隧道地震动力响应的影响规律。3、通过改变注浆加固厚度对隧道的减震效果进行了数值模拟研究,分析总结了注浆厚度的变化对隧道地震动力响应影响的规律。本文通过以上研究,得出以下结论:1、随着埋深的增加,围岩对隧道结构的约束越强,地震动力对隧道结构的位移和应力的影响逐渐减弱。2、在隧道洞口段围岩较弱的情况下,隧道可能在应力不大的情况下产生较大的变形。3、隧道衬砌刚度的变化对其地震响应的影响并不大,但是刚度降低容易产生较大的变形,刚度提高容易产生较大的应力,因此隧道衬砌刚度必须在一个合理的范围内。4、对于处于软弱围岩中的隧道,可以采用在较大范围内注浆加固围岩的办法进行减震,以提高隧道结构的抗震能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 隧道震害类型及其特征
• 1.1.1 隧道震害类型
• 1.1.2 隧道震害特征
• 1.2 隧道与地下结构抗震研究述评
• 1.2.1 地下结构抗震研究现状
• 1.2.2 地下结构抗震研究方法
• 1.2.3 地下结构抗震设计方法
• 1.3 问题的提出和本文主要研究内容
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 本文的研究内容和主要方法
• 第2章 动力有限元理论
• 2.1 有限元基本理论
• 2.1.1 有限单元法的基本思路
• 2.1.2 有限单元法分析过程的基本步骤
• 2.2 动力有限元方法简述
• 2.2.1 动力平衡方程的建立
• 2.2.2 动力平衡方程的求解
• 第3章 有限元模型的建立
• 3.1 隧道简况
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 地形地貌
• 3.1.3 地质构造及地震安全性评价
• 3.1.4 水文地质条件
• 3.1.5 不良地质作用
• 3.1.6 截面设计形式
• 3.2 计算参数选取
• 3.2.1 材料参数
• 3.2.2 边界条件
• 3.2.3 屈服准则
• 3.2.4 地震波选取
• 3.2.5 有限元模型
• 第4章 隧道地震动力响应研究
• 4.1 埋深的变化对隧道地震反应的影响
• 4.1.1 计算模型的建立
• 4.1.2 计算结果及分析
• 4.2 围岩参数的变化对隧道地震反应的影响
• 4.2.1 计算模型的建立
• 4.2.2 计算结果及分析
• 4.3 衬砌刚度的变化对隧道地震反应的影响
• 4.3.1 计算模型的建立
• 4.3.2 计算结果及分析
• 4.4 注桨加固对隧道地震反应的影响
• 4.4.1 计算模型的建立
• 4.4.2 计算结果及分析
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文