考虑动参数的黄土隧道结构地震动特性研究

发布时间：2017-06-25 02:13

  本文关键词：考虑动参数的黄土隧道结构地震动特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国“一带一路”重大政策的推动和实施,古丝绸之路的发展和建设焕发新的生机活力,西部地区的发展将迈向新的高度。越来越多的公路隧道和铁路隧道将会被修建在我国西部地区的黄土高原上。黄土在我国分布范围较广,主要分布在12个省和自治区,同时这些地区大多在高烈度地震区。地震作用会影响黄土的结构特性,使土颗粒间胶结作用减弱,导致黄土抗剪强度降低,土抗剪强度与含水率和压实度有关。在分析地震作用下黄土隧道结构的响应与稳定时,应定量选取不同条件对应的黄土动参数,可以更加准确的得到黄土隧道结构在地震作用下的响应规律和稳定性结论。本文主要从以下几个方面进行研究:(1)归纳总结黄土动参数的变化规律,在前人黄土动强度试验的基础上,分析动粘聚力、动内摩擦角、最大动弹性模量等与原状黄土试样的含水率、固结比、振次等之间的关系。(2)考虑到粘弹性人工边界既可模拟地基对散射波能量的吸收,又能很好的模拟人工边界外介质的弹性恢复性能,借助有限元软件ADINA,建立粘弹性人工边界条件下的黄土隧道模型,采用不同含水率和不同覆土厚度下黄土动参数进行隧道结构的地震动力响应分析,分别从隧道衬砌的第一、第三主应力、加速度及位移等方面进行对比研究,得到含水率和覆土厚度对黄土隧道地震动响应的影响规律。(3)利用动力有限元静力强度折减法和计算不收敛法则,以安全系数作为黄土隧道稳定性安全储备的评价标准,通过不断折减围岩黄土动参数,直至模型计算不收敛为止,得到含水率、地震烈度和覆土厚度对安全系数影响:黄土含水率越高,安全系数越低:黄土隧道覆土厚度越大,安全系数越高;地震烈度越大,安全系数越低。以上研究表明,黄土动参数对隧道结构的地震动力响应和动力稳定的影响较为显著,基于数值模拟的结果,可以为不同条件下黄土隧道的结构设计和工程应用提供可靠的依据。
【关键词】：黄土 动参数 隧道 动力响应 动力稳定
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.28
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 黄土动参数研究现状11-13
• 1.2.2 隧道地震动响应研究现状13-14
• 1.2.3 隧道地震动稳定研究现状14-15
• 1.3 研究内容15-16
• 第2章 黄土隧道围岩结构的动参数研究16-36
• 2.1 概述16
• 2.2 动粘聚力C_d16-26
• 2.2.1 不同固结比16-17
• 2.2.2 不同含水率17-20
• 2.2.3 不同振次20-23
• 2.2.4 结果分析23-26
• 2.3 动内摩擦角26-32
• 2.3.1 不同固结比26
• 2.3.2 不同含水率26-28
• 2.3.3 不同振次28-29
• 2.3.4 结果分析29-32
• 2.4 动弹性模量Ed32-34
• 2.4.1 不同含水率32-33
• 2.4.2 结果分析33-34
• 2.5 动剪切模量G_d34-35
• 2.6 小结35-36
• 第3章 考虑黄土动参数的隧道结构地震动响应36-62
• 3.1 概述36
• 3.2 计算方法36-40
• 3.2.1 莫尔 -库伦强度理论36-37
• 3.2.2 弹塑性本构关系37-39
• 3.2.3 地震作用下有限元分析39-40
• 3.3 边界条件和地震波40-43
• 3.3.1 边界条件40-42
• 3.3.2 地震波42-43
• 3.4 考虑黄土动参数的隧道结构地震动响应43-61
• 3.4.1 分析模型43-44
• 3.4.2 计算参数44-45
• 3.4.3 模态分析45-46
• 3.4.4 不同含水率情况下黄土隧道结构的地震动响应46-60
• 3.4.5 结果分析60-61
• 3.5 小结61-62
• 第4章 考虑黄土动参数的隧道结构地震动稳定62-81
• 4.1 概述62
• 4.2 强度折减法和破坏准则62-63
• 4.2.1 强度折减法62-63
• 4.2.2 破坏准则63
• 4.3 考虑黄土动参数的隧道结构地震动稳定63-79
• 4.3.1 计算模型63-64
• 4.3.2 不同含水率情况下黄土隧道结构的地震动稳定64-72
• 4.3.3 不同振次情况下黄土隧道结构的地震动稳定72-78
• 4.3.4 结果分析78-79
• 4.4 小结79-81
• 结论与展望81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录88-89
• 附录B 攻读学位期间参与的项目89

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