龙泉山一号隧道洞口段地震动力响应分析

论文摘要

隧道在穿越断层破碎带时更容易受到地震的破坏，这个也是隧道抗减震设计的难点之一。研究地震区穿越活断层隧道的地震动力响应问题，具有十分重要的理论价值和实践意义。本文运用FLAC3D软件，对穿越活断层隧道洞口段进行了地震动力响应数值模拟。主要有以下研究内容：（1）不考虑活断层错动的隧道地震动力响应数值模拟根据隧址区工程地质条件，运用FLAC3D软件建立地震动力响应的三维数值模型，根据场地的工程地震条件、工程地震勘查资料和进行地震危险性分析得到的基岩加速度时程图，开展隧道地震动力响应的数值分析，在不考虑断层错动的情况下，加载水平方向的地震波，然后对隧道围岩及衬砌在地震动力响应下的位移、应力和加速度情况进行了分析，并总结了位移、应力及加速度的变化规律。（2）考虑活断层错动的隧道地震动力响应数值模拟重点研究了在考虑龙泉驿活断层错动的情况下，加载水平方向的地震波和断层错动速度，对隧道三维数值模型进行了地震动力响应模拟，分析断层错动情况下跨断层破碎带隧道的地震动力响应特性。对隧道围岩及衬砌的位移、应力和加速度响应等情况进行了分析，并与不考虑断层错动情况下的动力分析结果进行了对比，进而分析断层错动对隧道地震动力响应的影响。（3）龙泉山一号隧道洞口段减震措施优化分析重点研究了改变围岩衬砌刚度和设置不同厚度的横向减震层两种情况对隧道地震动力响应的影响，并与原设计情况下的动力分析结果进行了对比，进而对隧道的抗震防震措施进行优化。通过研究得出了如下结论:（1）隧道的断面经过断层破碎带时，衬砌结构更容易受到破坏。断层的突发错动会加大隧道衬砌各部位在地震作用下的位移、应力和加速度的响应。（2）选择合适的围岩衬砌刚度和设置不同厚度的横向减震层会显著提高隧道的减震效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究历史及现状
• 1.2.1 活断层与隧道的关系研究现状
• 1.2.2 隧道地震动力响应分析方法研究现状
• 1.2.3 地震动力响应数值模拟研究现状
• 1.2.4 活断层区隧道抗震减震研究现状
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究思路及技术路线
• 第2章 区域地震动力特征和隧址工程地质条件
• 2.1 区域地震动力特征
• 2.1.1 工程概况
• 2.1.2 区域地震地质背景
• 2.1.3 近场及场区地震构造和地震活动性
• 2.1.4 区域地震危险性评价
• 2.1.5 场地地震动参数
• 2.1.6 区域及场地地震动安全性评价
• 2.2 隧址工程地质条件
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 地质构造
• 2.2.4 物理地质作用
• 2.2.5 水文地质
• 2.2.6 隧道围岩分类及特征
• 第3章 隧道洞口段地震动力响应数值模拟
• 3.1 模型建立的初始条件和参数选择
• 3.1.1 FLAC3D 软件基本原理
• 3.1.2 计算参数的选择
• 3.1.3 人工边界条件
• 3.1.4 地震波的选取
• 3.1.5 阻尼参数选取
• 3.2 模型建立和隧道开挖衬砌后的静力计算
• 3.2.1 模型建立
• 3.2.2 隧道洞口段开挖后的静力计算及结果分析
• 3.3 不考虑活断层错动的隧道地震动力响应数值模拟
• 3.3.1 位移分析
• 3.3.2 应力分析
• 3.3.3 加速度分析
• 3.4 考虑活断层错动的隧道地震动力响应数值模拟
• 3.4.1 位移分析
• 3.4.2 应力分析
• 3.4.3 加速度分析
• 3.5 活断层错动对龙泉山一号隧道洞口段地震安全性影响
• 第4章 龙泉山一号隧道洞口段减震措施分析
• 4.1 隧道减震措施概述
• 4.1.1 改变隧道结构性能的抗震
• 4.1.2 隧道结构的减震
• 4.2 改变隧道衬砌刚度的减震效果对比分析
• 4.2.1 改变衬砌刚度为0.5 倍效果对比
• 4.2.2 改变衬砌刚度为1.5 倍效果对比
• 4.2.3 改变衬砌刚度为2.0 倍效果对比
• 4.3 设置横向减震层的减震效果对比分析
• 4.3.1 设置0.1m 厚度的横向减震层效果对比
• 4.3.2 设置0.2m 厚度的横向减震层效果对比
• 4.4 龙泉山一号隧道洞口段减震措施的优化分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果