區(qū)間隧道穿越可液化土層的地震響應(yīng)分析.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地鐵建設(shè)已進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展的黃金階段。我國(guó)處于環(huán)太平洋地震帶上，地震活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，根據(jù)現(xiàn)行地震烈度區(qū)劃圖，我國(guó)大部分城市為地震設(shè)防區(qū)，地鐵抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題日益凸顯出來(lái)。 區(qū)間隧道占地鐵工程投資總額比例較大，區(qū)間隧道設(shè)計(jì)的合理與否，將對(duì)整個(gè)工程造價(jià)產(chǎn)生很大的影響。目前對(duì)區(qū)間隧道跨越可液化土層的抗震問(wèn)題還缺乏研究，雖然很多隧道在跨越可液化土層時(shí)不得不采取特殊的設(shè)計(jì)方案和工程措施，但還缺乏相應(yīng)的理論依據(jù)。因此深入研

2、究區(qū)間隧道的震害機(jī)理，研究能使區(qū)間隧道在地震時(shí)功能損傷最小的設(shè)計(jì)方法，有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文采用有限差分法，對(duì)區(qū)間隧道穿越可液化土層的地震響應(yīng)進(jìn)行了大量計(jì)算，加深了對(duì)該領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，得到了一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的重要結(jié)論，論文主要包括以下幾個(gè)部分： 首先，簡(jiǎn)要介紹了目前我國(guó)地鐵建設(shè)的現(xiàn)狀以及對(duì)區(qū)間隧道抗震的認(rèn)識(shí)，接著介紹了地震、砂土液化、區(qū)間隧道震害特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀等問(wèn)題。 其次，簡(jiǎn)要介紹了本文所使用的有限差分?jǐn)?shù)

3、值模擬軟件FLAC 2D，并對(duì)數(shù)值模型所涉及的各種因素做了介紹。 再次，詳細(xì)說(shuō)明了模型的物理?xiàng)l件和建模過(guò)程，并就液化性狀對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行了分析，得到了在進(jìn)行區(qū)間隧道穿越可液化土層的地震響應(yīng)分析時(shí)需要考慮土體液化問(wèn)題的結(jié)論。 接著，對(duì)區(qū)間隧道在可液化土層中地震響應(yīng)的影響因素進(jìn)行了分析，主要研究了襯砌混凝土標(biāo)號(hào)、密度、厚度以及隧道埋深對(duì)分析結(jié)果的影響，得出了一些重要的結(jié)論： (1)在地鐵區(qū)間隧道工程中提高襯砌結(jié)構(gòu)

4、的混凝土標(biāo)號(hào)，有助于防止因內(nèi)力過(guò)大而造成的結(jié)構(gòu)破壞，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力得到控制。 (2)襯砌混凝土標(biāo)號(hào)的變化對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響不是很大，傳統(tǒng)的單純依靠提高混凝土標(biāo)號(hào)來(lái)減少隧道變形的觀點(diǎn)是不可取的。 (3)隨著襯砌密度的增大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力響應(yīng)明顯增大，襯砌的位移隨之增大，周圍土體的超靜孔隙水壓提高。因此襯砌材料密度越小越好，如果要提高隧道的抗震性能，應(yīng)該選用一些輕質(zhì)襯砌材料。 (4)襯砌厚度增加到一定程度后，混凝土強(qiáng)度的利用率逐

5、漸降低，在工程中綜合各種因素確定出襯砌的最佳厚度有著重要的實(shí)際意義。 (5)在可液化土層中增加隧道埋深可以減少區(qū)間隧道由于土體液化所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)上浮。因此增大隧道埋深將有助于提高其抗震穩(wěn)定性，在相同水平地震力的作用下，淺埋地鐵結(jié)構(gòu)更加危險(xiǎn)。 最后，本文還針對(duì)杭州地鐵的工程實(shí)際，結(jié)合杭州地鐵1號(hào)線富春路站的地質(zhì)資料，對(duì)富春路站與秋濤站間的區(qū)間隧道穿越飽和砂質(zhì)粉土層的地震反應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和結(jié)果分析，提出了若干具有重要工程應(yīng)用