基于数字图像相关技术的浅埋隧道振动台试验研究
发布时间：2021-09-23 18:42
近年来,浅埋隧道大量涌现在实际工程中,尤其是地铁的大力建设。我国一直饱受地震的影响,众多隧道震害表明:浅埋隧道抗震反应显著,在软岩处易失稳破坏。对此,本文依托已运营的成都地铁十号线簇锦站区间配线隧道,通过模型试验、数字图像相关技术及数值模拟等方法对地铁浅埋隧道抗震性能进行了研究,充分发挥数字图像相关技术在试验中的无干扰性和量测数据量大面广等非接触量测优势,主要研究内容和成果如下:（1）振动台模型试验实测数据表明,地层结构沿衬砌轴线竖向布设的加速度传感器实测值随靠近地表而逐渐放大。拱顶水平预埋加速度量测数据验证了刚性边界配柔性内衬模型箱的可行可靠性。因衬砌所形成的孔洞易形成应力集中,造成衬砌周边围岩仰拱和拱顶水平向动土压力数值远大于远离衬砌处基底和地表土压力数值,其中衬砌结构仰拱处土压力值最大,约55KPa;（2）静态下新建对既有建筑试验模型沉降研究表明,左右相邻荷载同时作用下,百分表测读数据与数字照相量测位移场较吻合,且变形数值均在地基规范沉降允许值之内;动态下浅埋隧道抗震模型试验照相量测研究表明,对比振动台台面输入位移和照相量测位移场,结果表现一致。分析同一测点加速度传感器采集读数与...
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及工程依托
1.1.1 地下空间发展与地震分布
1.1.2 大地震下隧道震害实例统计
1.1.3 数字图像技术相关背景
1.1.4 现行隧道规范抗震研究
1.1.5 浅埋隧道工程背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道震害资料调研
1.2.2 隧道抗震薄弱部位研究
1.2.3 隧道模型试验研究
1.2.4 数字图像相关技术
1.2.5 隧道工程数值解析
1.3 浅埋土质隧道震动特性研究及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法及技术路线
1.4 小结
第二章 照相量测技术分析
2.1 数字图像相关技术简介
2.1.1 图像采集系统
2.1.2 图像处理算法
2.2 照相量测技术特点
2.2.1 对试验无干扰性
2.2.2 可靠实用性
2.3 隧道动力响应照相量测研究
2.3.1 图像处理研究
2.3.2 量测路线
2.4 小结
第三章 浅埋土质隧道抗震响应振动台模型试验
3.1 隧道模型抗震研究试验装置系统
3.1.1 振动台系统
3.1.2 模型箱设计
3.2 浅埋隧道模型试验相似原理
3.2.1 衬砌模型相似比及相似材料设计
3.2.2 地层相似材料选取与设计
3.3 浅埋隧道试验测试方案
3.3.1 量测信息及测量元件
3.3.2 地层与衬砌测点布置
3.4 隧道模型边界条件处理及材料制备养护
3.4.1 模型箱边界条件处理
3.4.2 隧道试验材料制备养护
3.5 隧道试验地震波选取与加载方案
3.5.1 实测地震波与人工合成波
3.5.2 试验加载方案
3.6 浅埋隧道动力特性研究
3.6.1 衬砌内力分析
3.6.2 地层竖向和水平加速度响应
3.6.3 围岩变形规律
3.6.4 地层模型土压力分布
3.6.5 衬砌裂缝开展与地表开裂分析
3.7 小结
第四章 数字照相量测技术在隧道抗震模型试验中的应用
4.1 数字照相量测技术地基沉降试验研究
4.1.1 地基变形模型相似比
4.1.2 地基变形试验模型
4.1.3 试验结果对比分析
4.1.4 地基变形模型试验结果
4.2 数字照相量测技术隧道动参数研究
4.2.1 试验优选
4.2.2 模型试验照相布置
4.2.3 照相量测计算
4.2.4 照相量测分析
4.3 小结
第五章 浅埋土质隧道动力响应特性数值模拟
5.1 有限元软件MADIS/GTS NX简介
5.2 模型基本假定与建模参数
5.2.1 边界条件处理
5.2.2 计算范围及网格划分
5.2.3 模型力学参数与阻尼比
5.3 地震波的选取与输入
5.3.1 地震波的选取
5.3.2 地震波的输入
5.4 隧道模型初始应力分析
5.4.1 原场地分析
5.4.2 特征值分析
5.5 浅埋隧道动力响应分析
5.5.1 衬砌内力
5.5.2 围岩加速度分布
5.5.3 地层变形规律
5.6 埋深对浅埋隧道震动特性的影响研究
5.6.1 衬砌内力的对比
5.6.2 特征值的对比
5.6.3 围岩加速度的对比
5.6.4 围岩相对位移的对比
5.7 小结
第六章 浅埋隧道动力响应研究方法对比
6.1 围岩加速度对比
6.1.1 模型试验与照相量测的对比
6.1.2 模型试验与数值计算的对比
6.2 地震波对比
6.2.1 模型试验中衬砌内力的对比
6.2.2 模型试验与数值计算的对比
6.3 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]衬砌脱空对隧道地震响应影响的振动台试验研究[J]. 丁祖德,张博,李晓琴,黄娟,彭立敏. 振动与冲击. 2018(14)
[2]地震动作用下三层框架模型倒塌的平行双目视觉监测[J]. 单宝华,王海,袁文厅,左占宣,李爽. 振动与冲击. 2018(12)
[3]Seismic responses of the steel-strip reinforced soil retaining wall with full-height rigid facing from shaking table test[J]. CAO Li-cong,FU Xiao,WANG Zhi-jia,ZHOU Yong-yi,LIU Fei-cheng,ZHANG Jian-jing. Journal of Mountain Science. 2018(05)
[4]基于数字图像相关法的含填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程研究[J]. 袁媛,潘鹏志,赵善坤,王斌,宋桂红. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[5]软岩隧洞围岩长期稳定性研究[J]. 原先凡,廖丹. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[6]隧道软弱围岩大变形机理分析与加固措施研究[J]. 高峰,郑东书. 科学技术创新. 2017(27)
[7]基于透明岩体的深部隧道围岩变形分析[J]. 喻军,林志斌,李元海. 地下空间与工程学报. 2017(04)
[8]强震后软岩隧道变形与破坏机制分析[J]. 周泽林,陈寿根,赵玉报,张海生. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[9]地裂缝场地加速度响应振动台试验研究[J]. 熊仲明,张朝,霍晓鹏,陈轩. 岩土工程学报. 2018(03)
[10]隧道围岩稳定性研究综述[J]. 文云波. 科技创新与应用. 2017(07)
博士论文
[1]隧道初期支护与软弱围岩作用机理及应用[D]. 陈峰宾.北京交通大学 2012
[2]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
硕士论文
[1]地震动作用下浅埋隧道结构响应数值分析与试验研究[D]. 耿铭.重庆交通大学 2014
[2]地铁地下结构地震响应分析[D]. 姚军.浙江工业大学 2010
本文编号：3406218
【文章来源】：四川农业大学四川省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及工程依托
1.1.1 地下空间发展与地震分布
1.1.2 大地震下隧道震害实例统计
1.1.3 数字图像技术相关背景
1.1.4 现行隧道规范抗震研究
1.1.5 浅埋隧道工程背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道震害资料调研
1.2.2 隧道抗震薄弱部位研究
1.2.3 隧道模型试验研究
1.2.4 数字图像相关技术
1.2.5 隧道工程数值解析
1.3 浅埋土质隧道震动特性研究及技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法及技术路线
1.4 小结
第二章 照相量测技术分析
2.1 数字图像相关技术简介
2.1.1 图像采集系统
2.1.2 图像处理算法
2.2 照相量测技术特点
2.2.1 对试验无干扰性
2.2.2 可靠实用性
2.3 隧道动力响应照相量测研究
2.3.1 图像处理研究
2.3.2 量测路线
2.4 小结
第三章 浅埋土质隧道抗震响应振动台模型试验
3.1 隧道模型抗震研究试验装置系统
3.1.1 振动台系统
3.1.2 模型箱设计
3.2 浅埋隧道模型试验相似原理
3.2.1 衬砌模型相似比及相似材料设计
3.2.2 地层相似材料选取与设计
3.3 浅埋隧道试验测试方案
3.3.1 量测信息及测量元件
3.3.2 地层与衬砌测点布置
3.4 隧道模型边界条件处理及材料制备养护
3.4.1 模型箱边界条件处理
3.4.2 隧道试验材料制备养护
3.5 隧道试验地震波选取与加载方案
3.5.1 实测地震波与人工合成波
3.5.2 试验加载方案
3.6 浅埋隧道动力特性研究
3.6.1 衬砌内力分析
3.6.2 地层竖向和水平加速度响应
3.6.3 围岩变形规律
3.6.4 地层模型土压力分布
3.6.5 衬砌裂缝开展与地表开裂分析
3.7 小结
第四章 数字照相量测技术在隧道抗震模型试验中的应用
4.1 数字照相量测技术地基沉降试验研究
4.1.1 地基变形模型相似比
4.1.2 地基变形试验模型
4.1.3 试验结果对比分析
4.1.4 地基变形模型试验结果
4.2 数字照相量测技术隧道动参数研究
4.2.1 试验优选
4.2.2 模型试验照相布置
4.2.3 照相量测计算
4.2.4 照相量测分析
4.3 小结
第五章 浅埋土质隧道动力响应特性数值模拟
5.1 有限元软件MADIS/GTS NX简介
5.2 模型基本假定与建模参数
5.2.1 边界条件处理
5.2.2 计算范围及网格划分
5.2.3 模型力学参数与阻尼比
5.3 地震波的选取与输入
5.3.1 地震波的选取
5.3.2 地震波的输入
5.4 隧道模型初始应力分析
5.4.1 原场地分析
5.4.2 特征值分析
5.5 浅埋隧道动力响应分析
5.5.1 衬砌内力
5.5.2 围岩加速度分布
5.5.3 地层变形规律
5.6 埋深对浅埋隧道震动特性的影响研究
5.6.1 衬砌内力的对比
5.6.2 特征值的对比
5.6.3 围岩加速度的对比
5.6.4 围岩相对位移的对比
5.7 小结
第六章 浅埋隧道动力响应研究方法对比
6.1 围岩加速度对比
6.1.1 模型试验与照相量测的对比
6.1.2 模型试验与数值计算的对比
6.2 地震波对比
6.2.1 模型试验中衬砌内力的对比
6.2.2 模型试验与数值计算的对比
6.3 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]衬砌脱空对隧道地震响应影响的振动台试验研究[J]. 丁祖德,张博,李晓琴,黄娟,彭立敏. 振动与冲击. 2018(14)
[2]地震动作用下三层框架模型倒塌的平行双目视觉监测[J]. 单宝华,王海,袁文厅,左占宣,李爽. 振动与冲击. 2018(12)
[3]Seismic responses of the steel-strip reinforced soil retaining wall with full-height rigid facing from shaking table test[J]. CAO Li-cong,FU Xiao,WANG Zhi-jia,ZHOU Yong-yi,LIU Fei-cheng,ZHANG Jian-jing. Journal of Mountain Science. 2018(05)
[4]基于数字图像相关法的含填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程研究[J]. 袁媛,潘鹏志,赵善坤,王斌,宋桂红. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[5]软岩隧洞围岩长期稳定性研究[J]. 原先凡,廖丹. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[6]隧道软弱围岩大变形机理分析与加固措施研究[J]. 高峰,郑东书. 科学技术创新. 2017(27)
[7]基于透明岩体的深部隧道围岩变形分析[J]. 喻军,林志斌,李元海. 地下空间与工程学报. 2017(04)
[8]强震后软岩隧道变形与破坏机制分析[J]. 周泽林,陈寿根,赵玉报,张海生. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[9]地裂缝场地加速度响应振动台试验研究[J]. 熊仲明,张朝,霍晓鹏,陈轩. 岩土工程学报. 2018(03)
[10]隧道围岩稳定性研究综述[J]. 文云波. 科技创新与应用. 2017(07)
博士论文
[1]隧道初期支护与软弱围岩作用机理及应用[D]. 陈峰宾.北京交通大学 2012
[2]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
硕士论文
[1]地震动作用下浅埋隧道结构响应数值分析与试验研究[D]. 耿铭.重庆交通大学 2014
[2]地铁地下结构地震响应分析[D]. 姚军.浙江工业大学 2010
本文编号：3406218
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3406218.html
