高烈度区岩质隧道仰坡的动力响应分析

发布时间：2020-07-01 10:22

【摘要】：我国山地面积居多,高原、山地和丘陵的面积约占全国土地总面积的69%。近些年来,随着国家对西部大开发战略的实施,大规模的基础工程势必要修建在山岭地带的断层周围和地震频发的高烈度区。2008年5月12日,汶川突发地震,震级高达8.0级,地震造成多处隧道边、仰坡崩塌与滑塌,掩埋洞口,给灾后救援增添了困难。隧道洞口是整条隧道的“咽喉”,尤为重要,一旦被堵塞或掩埋,会严重影响震后救援的实施。因此,对地震作用下隧道洞口边、仰坡的动力响应特性研究显得愈发重要。本文首先通过查阅大量文献资料,总结了20世纪来我国十大地震滑坡概况以及近年来地震诱发的地质灾害,分析并概括了高烈度区岩质边坡在地震作用下的失稳破坏模式和机制,并总结了影响边坡失稳的因素。再以拉林线安拉隧道洞口工程为依托,利用Midas GTS NX建立三维有限元数值模型,探究不同地震波和不同地震动参数(幅值、频谱和持时)的变化对含节理的岩质隧道洞口仰坡的动力响应特性影响。最后再结合岩质边坡开挖隧道前后的仰坡静力稳定性分析,找出其薄弱位置,对隧道洞口仰坡进行防护加固,分析进行防护加固后的隧道仰坡在地震动参数变化下的动力响应特征和变化规律,为高烈度区不同地震动参数下的岩质隧道洞口边、仰坡的抗震设计提供参考。主要得出以下结论:(1)通过输入三种典型地震波记录,发现在不同的地震波作用下,由于地震动参数(振幅、频谱和持时)的不同,隧道仰坡和衬砌结构的位移和加速度分布规律都呈现出明显的差异。(2)通过Midas GTS软件中自带的地震波生成器调节幅值系数对原地震波的振幅进行0.8、0.6、0.4倍的折减,结果发现振幅对仰坡各监测点的位移和加速度具有放大效应,随着振幅的增加,各相应监测点的位移和加速度均有放大现象。(3)通过改变地震波生成器中的时间系数改变地震波的频谱特性,发现地震波的低频段对岩质隧道仰坡的位移响应具有放大作用,地震波的卓越频率越低,位移响应越大;地震波的高频段对岩质隧道仰坡的加速度响应具有放大作用,地震波的卓越频率越高,加速度响应越大。(4)本文将原地震波处理成时长41.44s和28.70s的地震波分别进行加载,通过计算发现持时对隧道仰坡各监测点位移具有放大响应,对仰坡坡顶和坡面加速度响应影响不大,即地震波持时越长,地震作用产生的仰坡坡体位移积累越严重,从而增大坡体在地震过程中发生失稳的几率。(5)对开挖后的隧道仰坡进行防护加固后,改变地震动参数,发现无论是坡面位移,还是坡面加速度,均得到较大改善,表明对坡面进行的锚杆和坡面喷混加固措施可以有效抑制坡体动力响应的发展,增加其稳定性。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U451
【图文】：

兰州交通大学工程硕士学位论文题背景及研究意义山地面积较为广泛。数据显示，我国高原、山地和丘陵的面积占全国土地，且多数山地和丘陵都分布在西南部，不管从山地的高度还是其数量上来其他国家。同时，我国也是地震发生较为频繁的国家，我国位于欧亚大陆欧亚地震带和环太平洋地震带之间，再加上菲律宾板块、印度洋板块和太的影响，促使我国地震活动越来越多，震灾范围也越来越大，严重威胁着命财产安全。后续几年，由于西部大开发战略的实施，越来越多的基础工岭地带的断层附近和地震频发的强震区得到修建[1-3]。

图 1.2 龙溪隧道出口高陡边坡崩塌 图 1.3 龙洞子隧道出口边坡崩塌与滑塌图 1.4 隧道仰坡滑塌掩埋洞口 图 1.5 隧道边坡失稳掩埋洞口国内外学者就岩质边坡在地震作用下的动力响应分析取得颇多的研究成果，然而无论是数值模拟，还是大型振动台模型试验，多从地震波的入射方向[4,5]和强度[6,7]，仰坡的坡度和坡高[8]等方面着手，关于地震动参数如何影响节理岩质边坡在地震作用下的稳[9]

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本文编号：2736636