地下工程设置隔震层的抗震性能试验研究

发布时间：2017-10-15 02:14

  本文关键词：地下工程设置隔震层的抗震性能试验研究

  更多相关文章： 地下工程 相似理论 相似材料 抗震措施 静力试验

【摘要】：我国幅员辽阔,地形地貌复杂、多样。特别是位于我国西南部的云南、四川等省份其山脉连绵且地质构造复杂,地震活动频繁,大多数的城市处于高烈度区。在这种复杂的地质条件下,国家基础设施的建设就不可避免会遇到在山区断层附近和高烈度地震区修建的问题。因此,针对高烈度地震区、近断层的岩体隧道的抗震研究以及提出相应的抗减震措施就显得十分必要。本文依据“地下工程抗震技术研究项目”这一课题,基于国内外的研究现状,开展地下工程设置隔震层的抗震性能静力试验研究,本次试验主要研究探索隧道通过断层时的隔震层技术。本试验属于验证性试验,试验主要包括了相似材料的正交试验和模型试验两个部分。通过设计正交试验找到了一组可以应用到模型试验中的相似材料,并进一步的了解了以水泥、石膏为主要胶结材料的这一类相似材料的物理力学特性,分析了影响其物理力学特性的主要影响因素；模型试验中主要从应变、衬砌的破坏形态、破坏荷载等方面进行分析。本试验得到了以下结论：(1)应用正交试验方法,设计了9组不同的配比方案,并分别对每组相似材料的试块进行了称重、单轴压缩试验,取得了不同配合比下相似材料的密度、抗压强度、弹性模量等物理力学特性参数。结果显示1号比较接近相似模拟要求,最终确定模型相似材料的合理配比为河砂：水泥：石膏：拌合用水按重量1：0.06：0.14：0.27进行配比。(2)采用物理实验的方法得到：当断层宽度为500mmm及以下时,在断层处施加长度为12000mm、厚度为500mm的隔震层,可以抵抗305mm的水平位移荷载以及511mm竖向位移荷载的同时作用；其中未施加隔震层衬砌能够抵抗水平位移荷载值为60mm、竖向位移荷载值为100mm的同时作用。可以发现,施加隔震层后衬砌所能抵抗的位移荷载值提高了4倍。(3)进行延性评价发现,未施加隔震层衬砌结构的延性系数均值为1.67,施加隔震层衬砌的延性系数均值为2.23,二者相差大约25%。说明在跨断层衬砌处施加隔震层后,能够提高结构整体的延性,使其抗震能力得到了明显提高。由应变分析得到,在断层破碎带处布设隔震层并没有降低隧道结构受到的极限压应变值,但是其缓冲作用可以显著提高隧道结构的耐震能力。(4)通过对试验荷载进行分析发现,未施加隔震层处的衬砌在第20级荷载11.7mm时破坏,而施加隔震层处衬砌在第57级荷载79.5mm时破坏,其位移荷载相差约85%。如果扣除受到2#衬砌随围岩移动的影响,则二者位移荷载相差约80%。总的来说,施加隔震层后能够明显提高跨断层处衬砌的抗震能力。
【关键词】：地下工程 相似理论 相似材料 抗震措施 静力试验
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.28
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 隧道震害实例及特点14-18
• 1.2.1 隧道的震害特点14-15
• 1.2.2 震害实例15-18
• 1.3 地下结构工程抗震设计方法18-21
• 1.4 国内外地下工程抗、减震措施研究现状21-25
• 1.4.1 抗震技术措施研究现状21-22
• 1.4.2 减震技术措施研究现状22-24
• 1.4.3 隧道减震技术在国内、外地下工程中的应用24-25
• 1.5 主要研究内容、思路及技术路线25-27
• 1.5.1 主要研究内容25-26
• 1.5.2 模型试验技术路线26-27
• 第二章 工程背景27-37
• 2.1 工程概况27
• 2.2 工程区自然环境介绍27-35
• 2.2.1 工程区地理条件27-28
• 2.2.2 地形地貌28
• 2.2.3 地层岩性28-29
• 2.2.4 工程地下水出露特征29-30
• 2.2.5 工程围岩特征30-31
• 2.2.6 区域地表地质灾害31
• 2.2.7 区域断层地质构造31-33
• 2.2.8 汶川“5.12”地震对本工程的影响33-35
• 2.3 本章小结35-37
• 第三章 模型试验相似理论37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 模型试验理论37-44
• 3.2.1 相似理论38-39
• 3.2.2 模型相似材料的相似关系39-41
• 3.2.3 模型相似材料相似关系的推导41-43
• 3.2.4 模型相似材料物理力学性质43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 模型相似材料的研制45-61
• 4.1 模型相似材料的选择原则45-46
• 4.2 模型相似材料的选择46-49
• 4.2.1 胶结材料的选择46
• 4.2.2 骨料材料的选择46-47
• 4.2.3 水溶液47-48
• 4.2.4 添加剂48-49
• 4.3 相似材料中原料之间的化学反应49-51
• 4.3.1 石膏与水溶液之间的反应49
• 4.3.2 水泥与水溶液之间的反应49-50
• 4.3.3 胶结材料与骨料之间的粘结特性50-51
• 4.4 相似材料的配制51-58
• 4.4.1 相似材料配比正交试验设计51-55
• 4.4.2 因素敏感性分析55-57
• 4.4.3 原型与模型材料的物理力学特性57-58
• 4.5 本章小结58-61
• 第五章 模型试验设计与结果分析61-89
• 5.1 相似关系及材料属性的确定62-63
• 5.1.1 相似关系的确定62
• 5.1.2 确定材料属性62-63
• 5.2 材性试验及模型尺寸63-64
• 5.2.1 材性试验63
• 5.2.2 模型尺寸的确定63-64
• 5.3 衬砌的制作64-66
• 5.4 模型箱的设计以及断层错动的实现66-69
• 5.4.1 模型箱的设计66-67
• 5.4.2 模型箱制作67-68
• 5.4.3 断层错动的实现68-69
• 5.5 测量参数的选择及测点布置69-70
• 5.6 模型打筑70-72
• 5.7 模型养护72-73
• 5.8 试验加载与试验工况73-75
• 5.8.1 试验加载73-74
• 5.8.2 试验工况74-75
• 5.9 内窥镜与运动相机的安装75-77
• 5.9.1 内窥镜的安装75-76
• 5.9.2 运动相机的安装76-77
• 5.10 试验结果分析77-86
• 5.10.1 试验现象与分析77-81
• 5.10.2 应变分析81-83
• 5.10.3 衬砌的破坏形态分析83-84
• 5.10.4 破坏荷载分析84
• 5.10.5 相似材料的模拟效果评价84-85
• 5.10.6 模型箱错动装置效果评价85-86
• 5.11 本章小结86-89
• 第六章 结论与展望89-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-96
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙作玉,王晖;地震激励下非线性结构的隔震换能控制[J];土木工程学报;2005年07期

2 孙作玉,程树良,王焕定;隔震换能系统的换能效率及振动控制效果的研究[J];工程力学;2005年02期

3 孙作玉;程树良;王焕定;;隔震换能系统的性能及其参数影响分析[J];世界地震工程;2006年01期

4 程树良;王焕定;孙作玉;;隔震换能系统换能效果试验研究[J];工程力学;2006年11期

5 魏陆顺;周福霖;任珉;刘文光;谭平;黄襄云;陈建秋;;三维隔震(振)支座的工程应用与现场测试[J];地震工程与工程振动;2007年03期

6 徐茂义;;隔震新技术在某办公楼工程中的应用[J];施工技术;2008年08期

7 孙玉达;曹新飞;;橡胶隔震垫技术在北京西单大悦城施工中的应用[J];施工技术;2008年08期

8 吴保平;陈晶;;隔震:让家变得更安全——衡水震泰隔震器材有限公司记略[J];建筑;2008年16期

9 赵思强;杨志文;;超高层隔震建筑物结构设计技术[J];中国新技术新产品;2009年16期

10 尚守平;周志锦;刘可;姚菲;;一种钢筋-沥青复合隔震层的性能[J];铁道科学与工程学报;2009年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 尚守平;易春荣;;一种贫民百姓用得起的优效隔震层[A];第23届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2014年

2 曾聪;吴斌;陶忠;潘文;白俊峰;;昆明新国际机场主航站楼A区隔震效能分析[A];第六届全国防震减灾工程学术研讨会论文集（Ⅰ）[C];2012年

3 韩淼;郭俸铭;姜岳;;近断层地震作用下基础隔震层组合限位分析[A];第四届全国建筑结构技术交流会论文集（下）[C];2013年

4 曹海韵;杨军;潘鹏;王飞;狄启腾;申金昌;;大型液化天然气储罐隔震分析和设计[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年

5 孙作玉;王晖;;隔震换能控制系统的仿真分析[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年

6 孙作玉;王晖;;隔震换能控制系统的仿真分析[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2004年

7 牛力军;张文芳;;橡胶隔震采用摩擦消能的减震研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2007年

8 吴国勤;傅学怡;施永芒;莫世海;;浅谈设隔震垫框架结构设计方法[A];第二届全国工程结构抗震加固改造技术交流会论文集[C];2010年

9 韩淼;王秀梅;伍大维;;基础隔震层软碰撞对结构反应的影响[A];第14届全国结构工程学术会议论文集（第三册）[C];2005年

10 韩淼;杜红凯;李仙华;;基础隔震层软碰撞限位实验研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 马敏;隔震橡胶：支起“楼坚强”[N];中国化工报;2013年

2 记者 王燕宁　通讯员 徐少亚 杨芳;专家推介隔震抗震新技术[N];科技日报;2009年

3 记者 任小昌 刘仁;隔震新技术 为建筑物安全“加分”[N];广元日报;2009年

4 任松筠　南工萱;隔震新技术可为建筑物安全“加分”[N];新华日报;2008年

5 夏杨邋韦英哲 朱玉尊;广东新技术助力隔震房建设[N];中国建设报;2008年

6 迟妍玮;“弹簧隔震”，，托稳不倒的大楼[N];工人日报;2013年

7 于莘明;小胶垫岂能“隔离”大地震？[N];科技日报;2007年

8 本版编辑 陆建衡　王尚　陈永祁　罗琦　荆闻　何闻;人类防震技术,要镇住背驮大地的“鳌鱼”[N];广东建设报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 李冰;摩擦摆支座的隔震桥梁抗震性能研究[D];西南交通大学;2015年

2 张云峰;立式储罐并联隔震基础研究[D];大庆石油学院;2009年

3 魏陆顺;组合隔震与三维隔震（振）理论及试验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 刘可;基础隔震的试验研究[D];湖南大学;2010年

5 孟庆利;基底隔震混合控制和三维隔震系统研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年

6 黄襄云;层间隔震减震结构的理论分析和振动台试验研究[D];西安建筑科技大学;2008年

7 田力;地下爆炸波冲击下地面结构动力响应及滑移隔震研究[D];天津大学;2004年

8 商昊江;高层钢筋混凝土基础隔震结构减振研究[D];福州大学;2011年

9 苏键;叠层橡胶支座力学性能和高架桥及高层隔震结构地震响应研究[D];湖南大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王巧玲;三维复合摩擦摆隔震性能的有限元分析[D];东北林业大学;2015年

2 王恒;带托柱转换梁结构层间隔震分析[D];西南交通大学;2015年

3 潘响铃;核电厂多级隔震地震响应及参数分析[D];上海大学;2015年

4 刘永彬;超大型冷却塔结构隔震技术应用可行性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年

5 田宇;结构基于隔震与被动减震的实验系统设计[D];大连理工大学;2015年

6 赵扬;配竖向预应力钢筋的自复位隔震桥墩抗震性能研究[D];兰州交通大学;2015年

7 张杰;基于摇摆隔震的桩基础拟静力试验研究[D];兰州交通大学;2015年

8 邵锡杰;高压瓷柱式断路器的抗震性能分析与隔震研究[D];苏州科技学院;2015年

9 李海平;再生混凝土框架核心筒隔震性能分析[D];苏州科技学院;2015年

10 钟科举;地铁上盖高层建筑层间隔震方案对比研究[D];广州大学;2015年

本文编号：1034491