淺埋圓形隧道對地震波的散射及其動力響應.pdf

1、為緩解城市交通壓力，需大量建設高速公路和地鐵地下工程。我國大部分地區(qū)處于抗震設防區(qū)，一些地下結構將不可避免建在地震區(qū)域。已有震害調(diào)查表明，地下結構在地震作用下將受到嚴重破壞，其安全性能為國內(nèi)外學者重視。在地震荷載作用下，地下結構與地上結構的破壞模式和動力機理完全不一樣。目前已有的理論計算方法，還不能很好地解釋地下結構的抗震機理。因此研究地下結構的抗震計算分析，在理論和工程應用方面都有著重要的意義。
　　 地下隧道的地震動響應的本

2、質，是地下隧道對地震波的散射問題。場地對地震波的反射和散射作用，使得局部地形對地震波的傳播有很大的影響。具體表現(xiàn)在局部地形對地面運動具有放大或縮小的功能，從而使地震災害分布具有區(qū)域化特征。地震過程中，波場之間的相互擾動增大了地震波散射問題的研究難度。淺埋隧道對地震波的散射問題中，由于邊界條件的正交性很難處理，很難獲得此類問題的解析解。
　　 本文采用平面彈性復變理論，利用鏡像技術，給出了淺埋圓形無襯砌隧道和襯砌隧道，對平面波的散

3、射及其動力響應的閉合解答。本文的主要創(chuàng)新點是，對半平面處的邊界條件和隧道洞周的邊界條件正交性的處理。本文引入位移勢函數(shù)，將波動方程解耦為兩個獨立的Helmholtz方程，并利用分離變量法求得其通解。引入保角映射函數(shù)，分別得到映射像平面中彈性介質和襯砌中的應力和位移的復變函數(shù)表達。并結合邊界條件，把邊值問題化為求解一組無窮線性代數(shù)方程組。同時，通過截斷無窮級數(shù)對解的收斂性展開研究。接著，通過與已有邊界元結果的對比來保證結果的正確性。

4、>　　 本文利用淺埋圓形無襯砌隧道對平面P、SV和Rayleigh波散射的解析解的數(shù)值計算結果，深入分析了入射角度和入射頻率對隧道洞周動應力集中因子和半平面處縱橫向位移的影響。同樣，利用淺埋圓形襯砌隧道對平面P、SV和Rayleigh波散射的解答，研究了隧道埋深、襯砌與介質剪切模量之比、襯砌厚度、入射角度和入射頻率，對分界面處介質側和襯砌側及襯砌內(nèi)側的環(huán)向動應力集中因子、分界面處的徑向應力和半平面處縱橫向位移的影響。參數(shù)分析結果表明，