山岭隧道洞口段衬砌结构地震响应数值分析
发布时间：2021-10-25 20:30
隧道洞口段由于所处地质环境较差,是山岭隧道最容易失稳的部位之一。特别地,地质条件对隧道稳定性的不利影响会在地震过程被进一步放大。基于混凝土塑性损伤模型,建立隧道-围岩系统三维非线性有限元模型,采用该模型对横琴长湾隧道洞口段结构进行地震响应过程分析。结果显示:距离洞口越近,衬砌结构的位移响应越大;衬砌拱肩和拱腰的最大主应力峰值明显大于其他部位,并且拉裂破坏是衬砌结构主要破坏模式;损伤区主要分布在距离洞口70 m范围内,并且距离洞口越近,衬砌结构的损伤系数越大;衬砌结构的拱肩和拱腰是其抗震的薄弱部位。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(17)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
震后衬砌损伤系数分布
单轴循环荷载作用下混凝土应力-应变关系如图1所示。假定反向荷载施加前,材料没有产生压损,那么在受拉条件下, r * ( σ ˉ 11 )=1,d=d t ;在受压条件下, r * ( σ ˉ 11 )=0,d=(1-ω c )d t ,若ωc=1,则d=0表示受压刚度全部恢复,若ωc=0,则d=dt表示受压刚度没有恢复。实际工程中,混凝土一般处于三维受力状态,因此需将单轴损伤因子扩展至三维状态。三维应力条件下材料的损伤变量仍假定为式(2),同单轴情况类似,st、 sc以函数 r( σ ˉ ^ ) 的形式给出,即
横琴新区长湾隧道工程位于珠海市横琴新区,工程北起富祥湾路,南抵环岛南路。工程总长约1.6 km,拟采用双向6车道规模,包含山岭隧道、两侧连接线道路及设备北侧设备管理用房。其中山岭隧道穿越大横琴山,近南北走向,由东、西两支组成:东线隧道起点里程EK0+220.0,止点里程EK1+265.0,长1 045.0 m;西线隧道起点里程WK0+230,止点里程WK1+220.0,长990.0 m。如图2所示,北端、南端均采用削竹式洞门。拟建隧道范围内基岩为花岗岩,表部强风化层较薄,自然山坡稳定,无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象,洞口岩体较稳定,适宜洞口建造(图3)。场区属丘陵地貌,丘岗周边为冲洪积平原,同时未见具明显活动性的断裂构造,判断该隧道区的地应力为静应力,无构造应力作用。设计采用三车道标准断面基本形式,隧道拱部采用三心圆,侧墙为大半径圆弧,仰拱与侧墙之间用小半径圆弧连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析[J]. 王豪,高广运,杨成斌. 地震工程学报. 2016(06)
[2]罗沙隧道洞口爆破振动研究[J]. 许江波,晏长根,伍法权,常金源,沙鹏,郗鹏程. 科学技术与工程. 2016(09)
[3]山岭隧道洞口震害因素分析与抗震风险模糊综合评价[J]. 王峥峥,张哲,高波,申玉生. 中南大学学报(自然科学版). 2012(03)
[4]两相介质波动问题显式有限元方法稳定性研究[J]. 李亮,杜修力,李立云,翟威. 西北地震学报. 2011(03)
[5]嘎隆拉隧道洞口段地震响应大型振动台模型试验研究[J]. 蒋树屏,文栋良,郑升宝. 岩石力学与工程学报. 2011(04)
[6]汶川地震区典型公路隧道衬砌震害类型统计分析[J]. 崔光耀,王明年,林国进,王维嘉,张丹. 中国地质灾害与防治学报. 2011(01)
[7]大型地下洞室三维弹塑性损伤动力有限元分析[J]. 张志国,肖明,张雨霆,左双英. 岩石力学与工程学报. 2010(05)
[8]强震区山岭隧道洞口段结构动力特性分析[J]. 申玉生,高波,王英学. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
[9]汶川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析[J]. 李天斌. 工程地质学报. 2008(06)
[10]隧道洞口滑坡稳定性分析与防治措施[J]. 张伟,焦玉勇,郭小红. 岩土力学. 2008(S1)
本文编号：3458109
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(17)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
震后衬砌损伤系数分布
单轴循环荷载作用下混凝土应力-应变关系如图1所示。假定反向荷载施加前,材料没有产生压损,那么在受拉条件下, r * ( σ ˉ 11 )=1,d=d t ;在受压条件下, r * ( σ ˉ 11 )=0,d=(1-ω c )d t ,若ωc=1,则d=0表示受压刚度全部恢复,若ωc=0,则d=dt表示受压刚度没有恢复。实际工程中,混凝土一般处于三维受力状态,因此需将单轴损伤因子扩展至三维状态。三维应力条件下材料的损伤变量仍假定为式(2),同单轴情况类似,st、 sc以函数 r( σ ˉ ^ ) 的形式给出,即
横琴新区长湾隧道工程位于珠海市横琴新区,工程北起富祥湾路,南抵环岛南路。工程总长约1.6 km,拟采用双向6车道规模,包含山岭隧道、两侧连接线道路及设备北侧设备管理用房。其中山岭隧道穿越大横琴山,近南北走向,由东、西两支组成:东线隧道起点里程EK0+220.0,止点里程EK1+265.0,长1 045.0 m;西线隧道起点里程WK0+230,止点里程WK1+220.0,长990.0 m。如图2所示,北端、南端均采用削竹式洞门。拟建隧道范围内基岩为花岗岩,表部强风化层较薄,自然山坡稳定,无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象,洞口岩体较稳定,适宜洞口建造(图3)。场区属丘陵地貌,丘岗周边为冲洪积平原,同时未见具明显活动性的断裂构造,判断该隧道区的地应力为静应力,无构造应力作用。设计采用三车道标准断面基本形式,隧道拱部采用三心圆,侧墙为大半径圆弧,仰拱与侧墙之间用小半径圆弧连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析[J]. 王豪,高广运,杨成斌. 地震工程学报. 2016(06)
[2]罗沙隧道洞口爆破振动研究[J]. 许江波,晏长根,伍法权,常金源,沙鹏,郗鹏程. 科学技术与工程. 2016(09)
[3]山岭隧道洞口震害因素分析与抗震风险模糊综合评价[J]. 王峥峥,张哲,高波,申玉生. 中南大学学报(自然科学版). 2012(03)
[4]两相介质波动问题显式有限元方法稳定性研究[J]. 李亮,杜修力,李立云,翟威. 西北地震学报. 2011(03)
[5]嘎隆拉隧道洞口段地震响应大型振动台模型试验研究[J]. 蒋树屏,文栋良,郑升宝. 岩石力学与工程学报. 2011(04)
[6]汶川地震区典型公路隧道衬砌震害类型统计分析[J]. 崔光耀,王明年,林国进,王维嘉,张丹. 中国地质灾害与防治学报. 2011(01)
[7]大型地下洞室三维弹塑性损伤动力有限元分析[J]. 张志国,肖明,张雨霆,左双英. 岩石力学与工程学报. 2010(05)
[8]强震区山岭隧道洞口段结构动力特性分析[J]. 申玉生,高波,王英学. 岩石力学与工程学报. 2009(S1)
[9]汶川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析[J]. 李天斌. 工程地质学报. 2008(06)
[10]隧道洞口滑坡稳定性分析与防治措施[J]. 张伟,焦玉勇,郭小红. 岩土力学. 2008(S1)
本文编号：3458109
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