特殊地质条件下隧道结构的震害机理分析及抗震研究

特殊地质条件下隧道结构的震害机理分析及抗震研究

论文摘要

近年来地震灾害频发,不仅造成了重大的经济损失和人员伤亡,还破坏了大量的地下、地面建筑。由于受到周围岩土体介质的强约束作用,隧道结构的抗震性能明显优于地面建筑,在抗震救援中隧道等地下结构可以起到应急通道的关键性作用。当隧道穿过的地质条件比较复杂,地震震级比较大时(如日本宫城M9.0级地震、中国汶川M8.0级地震),隧道结构同样会发生严重破坏,继而严重影响震后的应急救援工作,因此现阶段必须加强隧道结构的震害机理分析及抗震措施研究。本文通对汶川地震中山岭隧道地震破坏特点进行原型观测,利用理论分析与数值模拟相结合的方法对断层破碎带处、土岩软硬结合部隧道结构的震害机理及抗震措施进行了研究。首先利用隧道结构的地震惯性力和地基失效破坏两种破坏机理,对汶川地震中两条严重受损的龙溪隧道和龙洞子隧道的破坏形态进行理论分析,研究地震强度、震中距、地震波入射方向、断层破碎带、围岩质量、洞口不稳定边坡、隧道截面大小及支护方式、隧道埋深、地应力大小、基岩交界面、施工状况等因素,对隧道破坏形式和程度的影响,研究破坏产生的原因。然后结合青岛胶州湾海底隧道中断层破碎带以及土岩软硬结合地段的地质资料,并参照隧道的断面支护参数,利用ANSYS有限元软件构建数值计算模型,并借助有限差分软件FLAC3D进行分析计算。通过调整衬砌与围岩的力学参数,分别从围岩的稳定性、围岩质量突变、衬砌及围岩的质量密度、刚度出发,对比分析隧道衬砌及围岩的塑性区扩展规律、衬砌的位移及应力时程变化规律。依据隧道地震破坏机理、地震波行波效应理论以及岩土-结构相互作用原理,对数值模拟结果进行理论分析,研究断层破碎带处以及土岩软硬结合部隧道结构的地震破坏机理,并提出相应的抗震措施。通过分析研究,论文得到了以下主要结论:在断层破碎带和土岩软硬结合部,围岩失稳和地震惯性力都会导致隧道结构发生破坏,而后者是主要原因;保证隧道结构质量密度及刚度与围岩一致或相似对于防止隧道结构发生破坏较保持围岩稳定更为关键;轻质量延性隧道具有一定的抗震能力。本研究成果对于丰富隧道结构的震害分析机理,加强隧道的抗震设计具有一定的理论和现实意义。。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景与研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 主要研究内容和方法
  • 2 隧道结构的抗震理论研究
  • 2.1 地下结构的地震破坏分析理论
  • 2.2 隧道结构的地震破坏机理
  • 2.3 本章小结
  • 3 汶川地震中隧道结构的震害调查与分析
  • 3.1 隧道结构震害情况介绍及分析
  • 3.2 隧道地震破坏原因分析
  • 3.3 本章小结
  • 4 断层破碎带处隧道结构的震害机理及抗震研究
  • 4.1 工程概况
  • 4.2 计算模型的建立
  • 4.3 地震反应时程分析
  • 4.4 计算结果与分析
  • 4.5 本章小结
  • 5 土岩软硬结合部隧道结构的震害机理及抗震研究
  • 5.1 工程概况
  • 5.2 计算模型的建立
  • 5.3 地震反应时程分析
  • 5.4 计算结果与分析
  • 5.5 本章小结
  • 6 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 攻读硕士期间主要成果
  • 主要参考文献
  • 相关论文文献

    • [1].土体卸载对隧道结构的风险评估分析[J]. 建材发展导向 2020(08)
    • [2].基于ZigBee的隧道结构安全实时监测系统设计[J]. 计算技术与自动化 2020(02)
    • [3].基于云推理的运营隧道结构健康安全风险评价研究[J]. 中国安全科学学报 2017(02)
    • [4].基于云理论的隧道结构健康诊断方法[J]. 工程科学学报 2017(05)
    • [5].在役隧道结构安全、健康监测与评估[J]. 中国公路 2017(13)
    • [6].隧道结构地震反应分析研究现状[J]. 世界地震工程 2016(02)
    • [7].隧道工程专业《隧道结构电算》教学初探[J]. 时代教育 2016(19)
    • [8].内爆作用下隧道结构数值模拟多因素分析[J]. 防护工程 2013(02)
    • [9].城市轨道交通工程隧道结构断面测量技术[J]. 建筑技术开发 2017(13)
    • [10].基于风险的隧道结构全寿命设计方法研究[J]. 地下空间与工程学报 2009(01)
    • [11].衬砌开裂对隧道结构安全性的影响分析[J]. 西部交通科技 2020(02)
    • [12].基于激光测距的隧道结构限界检测系统[J]. 山西电子技术 2020(03)
    • [13].季冻区隧道冻害机理及整治研究分析[J]. 公路交通科技(应用技术版) 2020(07)
    • [14].实践隧道结构设计新理念 实现隧道结构计算自动化[J]. 中国公路 2019(11)
    • [15].关于隧道结构安全性能的研究分析[J]. 智能城市 2018(16)
    • [16].圆形隧道衬砌背后空洞对隧道结构影响的振动台模型试验[J]. 工业建筑 2017(03)
    • [17].浅谈隧道结构抗震设计方法[J]. 建材与装饰 2016(22)
    • [18].浅谈隧道结构在山区长输管道工程设计中的计算方法[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊) 2015(11)
    • [19].隧道结构裂缝的形成分析与发展控制[J]. 公路交通科技(应用技术版) 2012(09)
    • [20].正断层下隧道结构受力特征及设防长度研究[J]. 路基工程 2017(04)
    • [21].盾构隧道结构长期沉降研究综述[J]. 城市轨道交通研究 2013(03)
    • [22].运营隧道结构工程应急监测技术管理[J]. 广东土木与建筑 2012(02)
    • [23].电力隧道结构特点及常见病害分析[J]. 供用电 2011(02)
    • [24].施工期隧道结构安全性控制技术分析[J]. 河南建材 2019(01)
    • [25].桩基托换对隧道结构影响的有限元分析[J]. 科技风 2019(34)
    • [26].在役隧道结构安全风险评估及控制措施研究[J]. 交通科学与工程 2016(02)
    • [27].城市交通节点多层交叉隧道结构体系抗震性能分析[J]. 现代隧道技术 2015(04)
    • [28].城市轨道交通工程隧道结构断面测量技术方法的实践与探索[J]. 城市勘测 2011(01)
    • [29].断面型式对隧道结构影响的数值分析[J]. 郑州铁路职业技术学院学报 2010(02)
    • [30].隧道结构服役性能维护研究与实践[J]. 地下空间与工程学报 2009(S2)

    标签:;  ;  ;  ;  ;  

    特殊地质条件下隧道结构的震害机理分析及抗震研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢