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《成都理工大学》 2006年
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活断层地区隧道抗震问题的数值模拟研究

熊良宵  
【摘要】:近年来,隧道在我国西部工程建设中的重要性日益明显,而西部地区地质条件复杂,地震频繁出现,因此,隧道抗震已成为西部工程建设中的重要问题之一。本文以川藏公路黄草坪隧道为研究对象,应用有限差分程序FLAC3D对其进行了抗震问题的数值模拟。论文主要包括以下几个部分: 1.以隧道洞身段为例,探讨了隧道地震响应数值模拟中的几个基本问题,研究了基线校正、横向计算范围、地震烈度、人工边界和地震波类型对数值模拟计算结果的影响。采用最小二乘速度校正算法,并结合origin软件对所采用的地震波进行了基线校正,通过对比基线校正前后的积分位移证明了其重要性。分别采用4倍洞径、6倍洞径、8倍洞径的横向范围和超越概率为5%、10%、63%的地震波进行模拟,确定了数值模拟中合理的横向范围和地震波。讨论了自由场地边界和粘性边界的区别,且对P波和S波均采用这两种边界进行了对比研究,得到了合理的人工边界。 2.从塑性区、位移和应力的角度探讨了黄草坪隧道洞身段在P波和S波作用时的地震动力响应特性,结果表明,隧道结构周围局部围岩会发生剪切破坏,需要对其进行一定的加固处理,但隧道支护结构未发生破坏。 3.重点研究了黄草坪1号和2号隧道洞口段在受到P波和S波作用时的地震动力响应,结果表明,洞口边坡有可能发生张拉破坏,影响边坡和隧道的安全性,但隧道支护结构未发生破坏。 4.在抗震减震措施的数值模拟研究中,重点研究了设置减震层的减震效果,结果表明,设置减震层可以明显改善围岩的应力,有利于隧道稳定。通过不同抗震缝间距的模拟,得到20m为合理的抗震缝间距。通过对不同衬砌刚度的模拟,认为现有的衬砌结构刚度比较合理。 5.通过将黄草坪1号隧道与活断裂之间的距离设为50m、100m、200m、400m进行模拟,对比各自的塑性区、位移和应力,从而得到当活断层与隧道平行时,其合理的安全距离为100m以上。 6.经过综合研究,黄草坪隧道受到超越概率为10%的地震波作用时,洞身段和洞口段的支护结构均是稳定的,但洞身段的隧道围岩和洞口边坡有可能发生破坏,需要对其进行加固处理。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U451

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