下伏岩溶地层盾构隧道列车振动及横向地震动力响应研究

发布时间：2020-03-18 09:41

【摘要】：我国是世界上岩溶分布最广的国家之一。随着地下轨道交通的发展,在岩溶区建设盾构隧道无可避免。目前,针对岩溶区盾构隧道的研究主要集中在隧道施工阶段方面。但随着越来越多的岩溶区盾构隧道不断建成,研究关注的焦点不可仅局限于隧道的施工阶段,也应逐渐关注隧道建设过程中未处理或未发现的溶洞对运营盾构隧道动力响应的影响。本文以广州地铁9号线为例,利用MIDAS GTS软件建立有限元模型,对下伏岩溶地层盾构隧道管片的列车振动响应及横向地震响应开展研究。主要的研究内容和成果如下:(1)通过查阅相关资料,了解地下结构动力计算的数值建模方法,选定具有研究意义的溶洞和确定基础岩溶工况,为后续开展研究奠定基础。(2)建立三维有限元模型,研究了下伏岩溶地层中溶洞的水平位置、顶板厚度、高度、跨度和填充度对盾构隧道管片在单次地铁列车荷载作用下的振动响应的影响,得到了相应的影响规律;对比了下伏岩溶条件与无岩溶条件下盾构隧道管片的列车振动响应,结果表明:在单次地铁列车荷载作用下,与无岩溶条件相比,隧道底部岩层中溶洞的出现对隧道管片的竖向位移和竖向加速度的响应规律及响应幅度无明显影响,对隧道管片的主应力响应规律亦无明显影响,但对隧道管片受到的最大拉、压应力影响较大。(3)建立二维有限元模型,研究了下伏岩溶地层中溶洞的水平位置、顶板厚度、高度、跨度和填充度对盾构隧道管片内力的横向地震响应的影响,得到了相应的影响规律;对比了下伏岩溶条件与无岩溶条件下盾构隧道管片内力的横向地震响应,结果表明:横向地震作用下,与无岩溶条件相比,隧道底部岩层中溶洞的出现并不会对隧道管片内力沿着圆周方向的分布规律产生明显影响。但值得注意的是,隧道正下方附近的溶洞会加剧隧道管片内力的横向地震响应幅度。
【图文】：

技术路线图

图 2-1 自由场单元示意图系数有阻尼特性，振动波在传播过程中会产生能量损失，因此动力分阻尼来模拟能量的耗散。本文中，结构的阻尼特性采用 Raylei尼矩阵 C 表现为质量矩阵 M 和刚度矩阵 K 的线性组合，，如 C = a M +b K 与振动体系质量有关的常数，b 为与振动体系刚度有关的常数。leigh 阻尼中，频率n 和阻尼比n 存在如下关系：2 2nnna b = +
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43;U270.11

【参考文献】

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本文编号：2588572