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地下圆形组合衬砌洞室在地震波下的动力反应分析

钟启凯  
【摘要】: 地下洞室在地震波下的动力反应多年来一直是国内外颇为引人注目的研究课题之一,它对地下洞室工程的抗震研究和设计有着重要的指导意义。 本文采用波函数展开法分析了由柔性衬砌和刚性衬砌组成的地下圆形组合衬砌洞室在地震体波(SH波、P波和SV波)作用下的动力反应问题,得到了相应的解析解。利用得到的解析解,运用数学软件Mathcad编写计算机程序,对其结果进行参数分析。讨论了入射波的频率、柔性衬砌和刚性衬砌的厚度比、柔性衬砌的弹性模量、泊松比和密度等因素对围岩介质和衬砌结构的动应力的影响规律,以及动应力沿洞室周围的分布情况。通过参数变化,可将本文中的问题转化为地下圆形空穴、加塞刚体和单层衬砌洞室在地震波下的动力反应问题,其结果和前人的研究成果完全吻合,从而证明了本文的正确性。 计算结果表明,由柔性衬砌和刚性衬砌组成的组合衬砌与单层衬砌相比,确实能充分发挥地下洞室周围围岩的自承能力,有效地降低衬砌结构的动应力集中,且在低频情况下效果显著。说明组合衬砌对地下洞室有着良好的减震效果。其中SH波入射下降低的程度最小,P波情况下次之,SV波情况下最大。而且得到了柔性衬砌和刚性衬砌的厚底比的最佳值和柔性衬砌和围岩介质弹性模量比的最佳值;同时发现,柔性衬砌的泊松比和密度对围岩介质和衬砌结构的动应力集中仅在低频情况下有着轻微的影响,在高频情况下的影响几乎可以忽略。


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2 钟启凯;地下圆形组合衬砌洞室在地震波下的动力反应分析[D];湖南大学;2009年
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