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《清华大学》 2010年
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爆炸荷载下城市浅埋隧道动力离心模型试验和数值研究

马立秋  
【摘要】:随着国际恐怖主义的蔓延以及各种化爆事件的日益增多,各种城市基础设施和生命线工程的抗爆防爆减灾问题已成为当前我国需要高度重视和深入研究的重大课题之一。在国内外可以借鉴的研究成果基础上,本文从设备研制、物理试验、机理分析和数值模拟诸方面入手,着力于探讨爆炸离心模型试验技术以及物理模拟与数值模拟相结合的研究方法,着重对爆炸荷载作用下城市浅埋隧道结构的动力响应规律进行了较为系统的研究,取得如下主要研究成果: 1)在国内率先成功地研制开发了一套爆炸离心模型试验装置及测试技术。本系统数据采集频率高(最高频率达20MHz/s),边界处理效能较优,性能稳定,运行可靠,能较好地再现常规条件下爆炸试验的基本规律,易于重复,极大降低试验成本和周期。试验表明,爆炸试验能相当好地满足相似率关系。 2)进行了水平地基爆炸、浅埋隧道结构爆炸和浅埋隧道结构防爆等一系列离心模型试验研究。试验分析表明,①当模型炸药量、埋深、土性一定时,水平地基的模型峰值加速度和Hopkinson比例距离之间存在着与几何比尺N无关的唯一性关系,由此可通过离心模型爆炸试验简便地确定被国内外广泛采用的Drake公式中的待定参数C、n,从而给出了一条有效、安全且便捷地预测水平地基原型峰值加速度衰减规律的新途径;②揭示了不同药量、埋深、土性、介质含水量、隧道结构厚度等条件下的隧道模型结构爆炸动力响应规律,阐明了爆源近区结构随爆炸比尺距离减小和爆破强度增加而依次呈现出轻微裂纹、局部裂缝、贯穿裂缝、弯曲破坏、冲穿破坏、整体坍塌等破损或破坏的模式;③结构抗爆防护试验中在结构周围加入柔性回填材料,结构响应明显减小,表明了地层-回填层-结构的“较硬-软-硬”的浅埋隧道复合结构的抗爆防护有效性。 (3)在构筑炸药-结构-介质-回填层数值模型和考虑不同部位接触算法的基础上,通过对水平地基和浅埋隧道结构离心模型试验的数值模拟,验证了数值模型及分析方法的有效性,进而对复杂条件下回填层材料的防爆抗震效果进行了数值模拟和分析评价,表明了将物理试验与数值模拟相结合是研究地下结构抗爆减灾规律的一个有力工具。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U451.5

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 窦兴旺,夏颂佑,许百立;人工边界法在土石坝动力分析中的应用[J];河海大学学报(自然科学版);2000年05期
2 廖振鹏,黄孔亮,杨柏坡,袁一凡;暂态波透射边界[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1984年06期
3 刘晶波,李彬;三维黏弹性静-动力统一人工边界[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年09期
4 方秦;钱七虎;;应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用[J];工程兵工程学院学报;1988年01期
5 吴平安,方秦,王年桥,郭志昆;脉冲荷载作用下钢筋砼梁破坏形态分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2000年06期
6 顾文彬,叶序双,刘文华,刘强;界面对浅层水中爆炸冲击波峰值压力影响的研究[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2001年05期
7 邓国强,周早生,郑全平;钻地弹爆炸聚集效应研究现状及展望[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2002年03期
8 罗昆升;王勇;赵跃堂;黄连坤;;地铁区间隧道在地面爆炸荷载作用下的数值模拟[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年06期
9 张建民,谢定义;饱和砂土动本构理论研究进展[J];力学进展;1994年02期
10 廖振鹏;近场波动的数值模拟[J];力学进展;1997年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孙玲玲;浅埋地铁隧道的震动响应研究[D];清华大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖红宇;黄英;;土体的并联理想弹塑性弹簧损伤模型[J];资源环境与工程;2010年05期
2 周厚贵;隔河岩电站安Ⅰ段地锚控制爆破施工[J];湖北水力发电;1998年04期
3 陈武谨;陈代良;金李;;遗传算法在隧洞开挖爆破参数优化中的应用[J];湖北水力发电;2008年03期
4 赵福松;田锦邦;赵子龙;;柱形爆炸容器动力响应的数值模拟[J];中北大学学报(自然科学版);2010年04期
5 肖志毅;罗兆辉;钟平;朱宏伟;;软土地基土—结构动力相互作用的若干问题[J];河北建筑工程学院学报;2006年01期
6 安军海;赵巍;牛金鑫;;设置RFPS系统的隔震结构水平震动响应分析[J];河北联合大学学报(自然科学版);2012年01期
7 赵全胜;张春会;;改进Duncan-Chang模型及其在基坑开挖数值模拟中的应用[J];河北科技大学学报;2009年02期
8 万继志;王若亚;李秀丽;;成层风化砂砾岩路堑高边坡动态数值仿真分析[J];华北水利水电学院学报;2008年03期
9 俞铭华,宋学臣,曹骥;集中力作用下钢筋混凝土框架梁挠度公式[J];华东船舶工业学院学报(自然科学版);2002年04期
10 徐平;夏唐代;薛威;;高速公路路基土动静压缩模量的关系[J];华东公路;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁冰;金佳旭;张春梅;;浑水入渗对尾矿坝孔隙压力分布的影响分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 丁德民;马凤山;张亚民;王杰;郭捷;;高层建筑物荷载与地下水开采叠加作用下的地面沉降特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 明宇;蔡新;郭兴文;;面板堆石坝静动力分析研究概述[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 李同春;朱寿峰;赵兰浩;胡继刚;;考虑坝体与坝肩动力相互作用的坝肩稳定动接触降强算法[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 王立涛;马怀发;陈厚群;刘金朝;;水工结构动态响应并行计算研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 王伟;卢廷浩;王旭东;;土与水工结构接触面模型研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
8 杨永涛;张建海;王慧娟;徐元金;张志雄;项庆伟;;隘口沥青心墙坝坝基溶洞处理措施研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
9 唐杰超;;岩巷机械化快速掘进的探讨与实践[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
10 王文军;张学龙;朱红发;徐培民;;带钢抖动试验装置设计与分析[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨书召;受限空间煤尘爆炸传播及伤害模型研究[D];河南理工大学;2010年
2 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭海涛;受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 付天光;逐孔起爆技术应用基础研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 柳飞;模型试验中地基材料粒径与基础尺寸效应研究[D];中国海洋大学;2010年
9 高光发;防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析[D];中国科学技术大学;2010年
10 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
2 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
3 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
4 张伟伟;恐怖爆炸荷载作用下地铁车站的冲击反应与防护技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 蔺新丽;爆破震动作用下建筑结构动力响应研究及灾害控制[D];山东科技大学;2010年
6 孟庆辉;恐怖爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应与防护研究[D];山东科技大学;2010年
7 刘希花;曳引电梯机械振动系统的固有特性与动力学响应[D];山东科技大学;2010年
8 赵通阳;基于ABAQUS的混凝土面板堆石坝三维应力应变分析[D];郑州大学;2010年
9 纠永志;基于非达西渗流的饱和黏土一维非线性固结理论研究[D];郑州大学;2010年
10 许斐;铝合金艇在水下冲击波作用下动态响应的数值研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 夏颂佑;张楚芳;张鸣岐;;动态结构模型相似条件若干问题的探讨(兼对“研究拱坝振动的模型相似律”一文的几点讨论意见)[J];华东水利学院学报;1980年01期
2 于翔,陈启亮,赵跃堂,王明洋,国胜兵;地下结构抗震研究方法及其现状[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2000年05期
3 王明洋,赵跃堂,钱七虎,国胜兵;饱和砂土爆炸液化模型研究[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2001年02期
4 于翔,钱七虎,赵跃堂,郭志昆;地铁工程结构破坏的竖向地震力影响分析[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2001年03期
5 陈跃庆,吕西林,黄炜;结构-地基相互作用振动台试验中土体边界条件的模拟方法[J];结构工程师;2000年03期
6 王贻荪;地面波动分析若干问题[J];建筑结构学报;1982年02期
7 张嘎,张建民;粗粒土与结构接触面受载过程中的损伤[J];力学学报;2004年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 赵密;粘弹性人工边界及其与透射人工边界的比较研究[D];北京工业大学;2004年
2 朱彬;城市地下工程结构抗震分析研究[D];西安科技大学;2005年
3 李树锋;软土地铁三管并行盾构隧道近接施工离心模型试验研究[D];西南交通大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李凤鸣,饶锡保,卞富宗;高土石坝离心模型试验技术研究[J];水利学报;1994年04期
2 杜延龄;土石坝离心模型试验研究[J];水利水电技术;1997年06期
3 潘亨永,胡小明,胡定;小湾左岸坝前高边坡稳定性离心模型试验研究[J];红水河;2000年03期
4 冯光乐,凌天清,许志鸿,张连进;土工合成材料处理桥头过渡段路基离心模型试验研究[J];公路交通科技;2003年05期
5 崔俊杰;加筋土挡土墙离心模型试验及有关问题探讨[J];铁道标准设计;2003年01期
6 汪小刚,张建红,赵毓芝,韩连兵;用离心模型研究岩石边坡的倾倒破坏[J];岩土工程学报;1996年05期
7 杜建成,张利民;广钢站软基处理的离心模型试验研究[J];四川建筑;1997年03期
8 周小文,濮家骝;隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究[J];清华大学学报(自然科学版);2001年08期
9 胡红蕊,陈胜立,沈珠江;防波堤土工织物加筋地基离心模型试验及数值模拟[J];岩土力学;2003年03期
10 林彤;离心模型试验在超高加筋土挡墙中的应用研究[J];土木工程学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴宏伟;侯瑜京;P.A.VanLaak;;饱和堤坝单向及双向动力离心模型试验[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
2 石振明;俞松波;陈建峰;沈明荣;;格栅加筋路堤离心模型试验的模型材料选择[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
3 姚燕明;周顺华;刘建国;;微型桩基挡土墙稳定性离心模型试验[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
4 林小静;张建红;孙国亮;鲁晓兵;;吸力式基础离心模型试验的动力加载设备[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
5 徐光明;章为民;张金凯;;土工膜防渗层稳定性的离心模型试验研究和极限分析[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
6 杜建成;杜瑞成;;加筋土路堤优化设计的离心模型试验[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
7 徐泽平;梁建辉;韩连兵;侯瑜京;张廷亿;肖兆君;;心墙水力劈裂机理的离心模型试验研究[A];中国水利学会2007学术年会物理模拟技术在岩土工程中的应用分会场论文集[C];2007年
8 杨志锡;廖全燕;周顺华;崔之鉴;;某地铁车站土工离心模型试验畸变处理探讨[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
9 王年香;章为民;;新疆吉林台混凝土面板堆石坝离心模型试验研究[A];中国水利学会首届青年科技论坛论文集[C];2003年
10 王迅;;宁启铁路软土地基加固处理的离心模型试验[A];中国水利学会2007学术年会物理模拟技术在岩土工程中的应用分会场论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 通讯员冯学亮 张强;十二局集团三公司 郑西客专观音堂隧道技术通过鉴定[N];中国铁道建筑报;2009年
2 黄克忠;没有规矩,不成方圆[N];中国文物报;2009年
3 杨国胜;西南院两项成果通过验收[N];西南电力报;2008年
4 记者 王彦民 通讯员 靳丹;变电站隔震技术研究项目通过鉴定[N];国家电网报;2009年
5 邢佰英;基本药物制度落实重在公立医院改革[N];中国高新技术产业导报;2009年
6 本报记者 傅洛炜;确保高速列车安全通过桥梁[N];人民铁道;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马立秋;爆炸荷载下城市浅埋隧道动力离心模型试验和数值研究[D];清华大学;2010年
2 张莎莎;基于离心模型试验的饱和土固结理论研究[D];长安大学;2011年
3 詹永祥;高速铁路无碴轨道桩板结构路基设计理论及试验研究[D];西南交通大学;2007年
4 冯晓莹;黏土心墙水力劈裂机理试验及数值分析研究[D];大连理工大学;2008年
5 胡再强;黄土结构性模型及黄土渠道的浸水变形试验与数值分析[D];西安理工大学;2000年
6 徐泽平;面板堆石坝应力变形特性研究[D];中国水利水电科学研究院;2005年
7 于志强;土工织物耐久性及堤坝加筋机理的研究[D];天津大学;2005年
8 张卫兵;黄土高填方路堤沉降变形规律与计算方法的研究[D];长安大学;2007年
9 景宏君;振动压实与黄土高路堤沉降变形[D];长安大学;2004年
10 贺会团;加筋挡土墙关键技术研究[D];南京水利科学研究院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王景芝;深厚中等压缩性土离心模型试验研究[D];西南交通大学;2010年
2 田晓丽;预加固高填方斜坡滑动失稳机制的离心模型试验研究[D];成都理工大学;2011年
3 王力伟;基于离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究[D];西南交通大学;2012年
4 杭红星;路桥过渡段沉降特性离心模型试验研究[D];西南交通大学;2011年
5 文丽娜;攀枝花至西昌高速公路新九地区昔格达地层边坡稳定性分析[D];西南交通大学;2004年
6 张元斌;膨胀土边坡降雨入渗稳定性离心模型试验研究[D];华南理工大学;2011年
7 史彬;营口港重力式码头变形特征离心模型试验研究[D];吉林大学;2005年
8 刘庆舒;离心模型试验研究隧道开挖引起的地表固结沉降[D];西南交通大学;2003年
9 徐教宇;土钉支护工作性状的研究[D];中国建筑科学研究院;2003年
10 向科;土工格栅加筋昔格达填料路堤离心模型试验研究[D];西南交通大学;2005年
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