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小净距隧道动力响应特性分析

贺喜  
【摘要】: 随着隧道及地下工程的迅速发展,小净距隧道作为一种新的隧道结构形式,应用越来越广。研究小净距隧道在动力荷载作用下的稳定性,具有重大的经济意义和社会意义。本文依托京福高速公路南洲I号小净距隧道,结合隧道爆破震动监测资料,运用有限元数值模拟,对隧道在爆破和地震两种动荷载作用下的反应特性进行了分析。论文主要包括以下几个部分: 1.探讨了爆破震动对邻近隧道和地震对小净距隧道稳定性影响的分析方法,针对国内外的研究现状,对动力有限元计算和分析方法、爆破振动模拟、边界条件的处理及单元类型的选择和网格划分、地震波的模拟和输入等一系列问题进行了较为详细的阐述。 2.对南洲一号隧道爆破振动监测结果进行分析,认为目前爆破振动控制标准中,交通隧道的爆破振动控制速度还有潜力可挖。 3.利用ANSYS软件,对洞口处V级偏压围岩段进行了数值模拟。结果表明,先开挖隧道围岩和支护结构受后开挖隧道施工爆破影响的最危险部位为迎爆面边墙,其振动速度、第一主应力最大值明显高于其他部位,偏压对小净距隧道衬砌振动速度和第一主应力的分布有一定影响,但不是主要因素。 4.选取IV级围岩不同埋深的典型断面,分析了爆破荷载作用下隧道关键部位振动速度和第一主应力与埋深之间的变化规律,并建立了相应的关系曲线,得到了埋深对隧道关键部位振动速度和第一主应力的影响程度。 5.从时域和频域两种方法对洞口V级偏压围岩段和IV级围岩段不同埋深的典型断面进行了地震动力响应模拟,分析了隧道关键部位的受力特性以及与隧道埋深的关系。发现V级围岩洞口偏压段和IV级围岩段均具有良好的抗震性能,隧道墙脚是受力最大的部位,埋深对隧道抗震性能也有一定的影响。


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