穿越岩溶区隧道地震响应特性及减震措施研究

发布时间：2020-06-30 09:27

【摘要】：本文以湖北省恩施市五峰山隧道为工程背景,基于ANSYS有限元原理,通过数值模拟的方法,研究地震作用下不同洞径、不同位置的溶洞对隧道结构的动力响应规律。基于岩溶区隧道的震害形态进行了分析,综合了减震层-减震缝的优势,提出了减震层-柔性接头相结合的减震结构,同时讨论了柔性减震结构对隧道衬砌的减震效果,并对其参数进行优化,最终得到最佳配比的柔性减震结构。主要研究工作如下:1、探讨了粘弹性人工边界的施加、地震波的选取、地震波的时频分析以及滤波处理等几个关键性问题,保证地震波输入的合理性。2、通过在粘弹性人工边界上施加等效节点荷载,实现地震波的输入,并对地震波的输入的合理性进行了验证,确保数值模拟的准确性。3、建立了五峰山隧道岩溶区段三维数值模型,研究了地震作用在不同洞径、不同位置的溶洞下隧道衬砌各监测点的加速度、位移、应力、内力等数据,据此得到岩溶区隧道结构的动力响应规律。4、对岩溶区隧道结构震害的形态进行了分析,提出了减震层-柔性接头相结合的柔性减震措施,讨论了柔性减震结构的减震效果。并分别对柔性减震结构的参数(减震层厚度和接头弹性模量)进行了优化,探讨了不同参数变化对其减震效果的影响。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U452.28
【图文】：

第二章 地下结构动力响应模拟分析的几个重要N NK u C u T TK v C v NK 、NC 、TK 、TC 是与波形无关的常数。(2.26~2.27)分别表示了人工边界的正应力、切利用如下图 2-1 所示的弹簧与阻尼联合组成的力响应中的边界条件。

3.1 工程概况本文依托湖北省恩施市五峰山隧道进行研究，地质勘探表明隧道穿越段地质比较复杂，隧址区有大小不同的溶洞。本文选取隧道穿越岩溶段为研究对象，根据相关资料该段围岩等级为Ⅳ级，在隧道周边 10-20m 范围类分布着洞径大概在5-16m 的溶洞，溶洞内没有水和填充物，溶洞大致和隧道走向平行。根据设计资料，隧道最大跨度为 11m，高度为 8.4m，衬砌厚度为 0.6m。本文为简化研究，选取圆形的溶洞，不考虑洞中水以及填充物的影响。结合地质资料以及相关资料，溶洞的影响区大概在 1-2D（D 为隧道直径），为了保证计算模型中溶洞处于影响区，取溶洞距隧道距离 8m 的情形进行研究分析。本文选取穿越岩溶区隧道作为研究对象，开展溶洞对隧道结构动力响应规律研究。研究不同洞径、不同位置的溶洞对隧道结构的影响，溶洞洞径的改变对隧道的变形及受力情况。隧道轮廓图 3-1 所示，工况表见表 3.1

【参考文献】

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本文编号：2735154