隧道底鼓震害及其防治措施研究.pdf

1、分類號U451密級單位代碼10618學(xué)號11010005墨廑交通戈肇碩士學(xué)位論文論文題目：隧道底鼓震害及其防治措施研究Thefloorheaveseismicdamageofthetunnelanditspreventmeasures研究生姓名：胡蓉導(dǎo)師姓名、職稱：高峰教授申請學(xué)位門類：專業(yè)名稱：工學(xué)巖土工程石土上往論文答辯日期：2013年05月26日學(xué)位授予單位：重慶交通大學(xué)答辯委員會主席：劉元雪評閱人：王成2013年05月徐洪武捅要

2、我國是一個(gè)地震災(zāi)害較為嚴(yán)重的國家。自新中國成立以來發(fā)生的數(shù)次大地震給我國帶來了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡，地面建筑物、橋梁、道路等破壞嚴(yán)重，就連被認(rèn)為不易有地震災(zāi)害發(fā)生的隧道及地下結(jié)構(gòu)也遭受到了程度不同的破壞，部分隧道有底鼓災(zāi)害發(fā)生。而目前我國尚無完整的針對隧道編制的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，故該編制工作的進(jìn)行已經(jīng)迫在眉睫。在隧道震害資料中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)仰拱形式不同時(shí)，隧道受底鼓災(zāi)害的程度不同，因此需要探尋隧道仰拱曲率半徑的界限劃分。現(xiàn)有的隧道抗震設(shè)計(jì)多

3、采用靜力分析法，較難反映出地震作用的實(shí)際情況，所以本文采用動力有限元法對隧道底鼓問題展開研究具有一定的理論意義與社會意義。論文搜集了許多底鼓問題的相關(guān)資料，得到了國內(nèi)外針對底鼓問題展開研究的現(xiàn)狀。本文借助大型有限元軟件ANSYS對隧道的地震反應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，首先確定計(jì)算模型并選取適當(dāng)?shù)牟牧蠀?shù)，然后利用ELCentro地震波研究了影響隧道襯砌位移、應(yīng)力的幾個(gè)可能性因素，得到了隧道仰拱曲率半徑的推薦取值范圍，以減少底鼓震害的發(fā)生。經(jīng)分

4、析討論，論文得到了以下幾點(diǎn)主要成果：①隧道結(jié)構(gòu)在豎向地震荷載作用下(E1Centro地震波)，其位移及受力都隨著隧道仰拱曲率半徑的變化而變化，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)位移、第一主應(yīng)力、第三主應(yīng)力變化曲線中所出現(xiàn)的拐點(diǎn)均不隨模型變化而變化，且拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置均在仰拱曲率半徑764m處，故將此拐點(diǎn)認(rèn)為是隧道仰拱曲率半徑的界限。②當(dāng)圍巖條件、地震波方向發(fā)生改變時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)在地震作用下的仰拱曲率半徑界限不發(fā)生改變，仍然在764m附近。③在進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)

5、，為避免出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，土質(zhì)圍巖中隧道的仰拱曲率半徑最適宜范圍為7m～8m，而巖質(zhì)圍巖中隧道的仰拱曲率半徑應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)在7m一8m范圍內(nèi)。④隧道襯砌結(jié)構(gòu)的變形隨圍巖等級降低而增加，最大主應(yīng)力隨圍巖等級的降低而降低。土質(zhì)圍巖中，地震荷載方向?yàn)樨Q直方向時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)受地震作用影響最大；巖質(zhì)圍巖中，則是在同時(shí)施加水平和豎直方向地震荷載時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)受到的地震作用影響最大。關(guān)鍵詞：隧道：底鼓震害；仰拱曲率半徑；位移；應(yīng)力：動力特性；圍巖條件：地震波