穿軟弱夾層隧道地震動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系的快速發(fā)展，隧道建設(shè)的需求更加顯著，尤其是在我國(guó)地形地貌特征復(fù)雜的中西部地區(qū)，還將相繼修建大量隧道工程，而這些地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)又非常強(qiáng)烈，地震活動(dòng)也較為頻繁。許多隧道工程會(huì)興建在活斷層附近和高烈度地震區(qū)，就會(huì)遇到隧道結(jié)構(gòu)的抗震問(wèn)題。隧道建設(shè)時(shí)，由于受到線路走向的限制，在一些特殊地質(zhì)條件下，巖性差異大，巖體較為軟弱、破碎等，隧道將不可避免地遇到軟弱夾層帶，并且與隧道縱向相交，這會(huì)給隧道施工帶來(lái)很大的困難，對(duì)于隧

2、道結(jié)構(gòu)的受力與變形也是非常不利的。在高烈度地震區(qū)，當(dāng)隧道遇到地震作用時(shí)，軟弱夾層的這種不利的效應(yīng)將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的受力與變形帶來(lái)更大的影響，此時(shí)隧道減震技術(shù)問(wèn)題和保證結(jié)構(gòu)的安全的重要性就更加突出。因此，研究穿軟巖夾層隧道地震動(dòng)力響應(yīng)及減震措施深具現(xiàn)實(shí)意義。本文采用有限差分法系統(tǒng)地研究了穿軟弱夾層隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，主要的研究工作有如下幾個(gè)方面：
　　1.介紹了隧道結(jié)構(gòu)抗震研究的發(fā)展概況，簡(jiǎn)述了有關(guān)地震動(dòng)的理論知識(shí)并結(jié)合收集的汶川地

3、震隧道的震害現(xiàn)象資料，分析了隧道震害類型以及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特點(diǎn)，研究了目前國(guó)內(nèi)外隧道及地下結(jié)構(gòu)的抗震研究分析方法和計(jì)算理論，并針對(duì)本文動(dòng)力分析計(jì)算所采用的有限差分方法的基本原理進(jìn)行了探討。
　　2.建立穿越軟弱夾層段隧道模型，輸入經(jīng)過(guò)濾波和基線校正的三方向地震波，進(jìn)行三維地震動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬。研究了地震作用下軟弱夾層處襯砌結(jié)構(gòu)的加速度、速度、位移及應(yīng)力的響應(yīng)規(guī)律，并與距軟弱夾層不同距離的非軟弱圍巖處隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)

4、果表明，軟弱夾層處的加速度、速度反應(yīng)明顯比非軟弱夾層處的反應(yīng)強(qiáng)烈，而且越是靠近軟弱夾層，隧道位移響應(yīng)越大，軟弱夾層處最大，軟弱夾層的存在加劇了隧道結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng)。
　　3.建立了不同軟弱夾層傾角和不同軟巖帶寬度隧道結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力模型，研究了軟弱夾層傾角和軟巖帶寬度的變化對(duì)隧道結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響，并分別總結(jié)了不同軟弱夾層傾角、軟巖帶寬度隧道結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)、位移變形以及應(yīng)力變化規(guī)律。得到結(jié)論：總體上隨著軟弱夾層傾角的減小

5、，軟弱夾層的動(dòng)力響應(yīng)區(qū)間增大，其擾動(dòng)范圍也越廣，隧道結(jié)構(gòu)的加速度、位移和應(yīng)力的響應(yīng)也越劇烈，地震作用時(shí)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的危害也越大；軟弱夾層的寬度越大，隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)就越大，對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)的抗震也就越不利，設(shè)計(jì)時(shí)要采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施保證結(jié)構(gòu)的安全性。
　　4.研究了加固圍巖、改變隧道結(jié)構(gòu)本身性能、設(shè)置減震裝置等幾種隧道結(jié)構(gòu)的減震措施和方法，并結(jié)合數(shù)值模擬的計(jì)算分析結(jié)果，重點(diǎn)探討了設(shè)置減震層的措施對(duì)穿軟弱夾層隧道的減震效果。結(jié)果表明