长江隧道衬砌结构地震响应的三维数值分析

以武汉长江隧道为工程依托,运用Ansys软件对盾构隧道在水平、竖向双向耦合地震作用下采用3种不同衬砌材料的地震响应进行三维数值模拟,分析这3种工况下隧道衬砌结构的不同部位上应力和位移的分布状况,探明了盾构隧道在地震作用下衬砌结构的动力响应规律,找出了衬砌结构的受力最薄弱部位,研究可对盾构隧道的抗震设计提供理论参考.     

基于反应位移法的隧道结构抗震计算与分析

5·12汶川大地震中隧道工程显现出的大量震害现象,再次提醒工程界应高度重视隧道结构的抗震设计问题。目前我国山岭隧道结构的抗震设计多采用地震系数法,文中引入反应位移法,在简要介绍其基本原理的基础上,以单线铁路隧道工程为背景阐述了计算过程,并与地震系数法的计算结果进行比较,供同行参考。     

关山隧道断层破碎带三维有限元地震动力响应

以华庄公路关山隧道为研究对象,通过建立大型三维有限元模型,采用一种人工构成的短时间正弦扫描Johnson/Epstein地震记录进行地震动力分析.该记录具有在较短时程内包含较大的实际地震频率范围的特点,从而减小计算分析的持续时间.通过对3种工况(不设置抗震缝、设置2条和3条抗震缝)计算,结果表明:关山隧道衬砌结构的动力...     

沉管隧道纵向地震易损性分析方法

目前沉管隧道抗震性能设计仅限于横断面分析,缺乏面向沉管隧道纵向抗震性能评估的地震易损性分析方法。为此,建立沉管隧道纵向地震易损性分析方法及评估指标。首先,合理考虑沉管隧道结构特征及接头构造,给出了纵向地震易损性分析模型,其中沉管管节结构采用宏观梁单元模拟,沉管接头采用细观精细化模型模拟,宏-细观模型之间需满足连续性约束方程,地层采用非线性弹簧单元模拟,并通过等效线性化方法来描述地层的非线性特征;其次,根据隧道所处场地的地震动特征选择合适的地震动输入,以及相应的地震动强度指标和结构损伤指标,建立基于增量动力分析的纵向地震易损性评估方法及分析流程,可以依据沉管隧道的不同极限状态定义获得用于纵向抗震性能评估的易损性曲线;最后,以某沉管隧道为应用实例,基于该方法建立了沉管隧道纵向地震易损性分析模型及评估指标,通过计算分析得到了表征隧道纵向抗震性能的地震易损性曲线,并开展多因素分析进而揭示了管节分段长度、地震动输入方向、地层-结构相对刚度比等关键参数的影响规律。结果表明：沉管隧道所处场地位置处的峰值速度是反映隧道纵向地震易损性特征的最优地震动强度参数;沉管隧道地震易损性与输入地震动波长有关,且管节长度与地震波长相近时地震易损性较小;随着地震动输入方向与隧道轴向夹角的增加,沉管隧道地震易损性逐渐减小,而垂直90°输入时相比水平0°输入最大降幅可达76%;地层-结构相对刚度比对沉管隧道纵向地震易损性影响显著,且随地层-结构刚度比的减小而逐渐增大。所提方法可为沉管隧道纵向抗震性能评估及地震风险分析提供科学依据。     

盾构隧道实用抗震计算方法研究

首先分析了各国盾构隧道抗震计算的现状,总结了常用的盾构隧道抗震计算方法,分析了这些方法的优缺点及适用性。在此基础上介绍了在盾构隧道抗震分析方法方面笔者带领的研究团队近年来取得的部分进展,主要有:在盾构隧道横向抗震计算中提出修正静力法,解决了静力法的计算合理性问题;提出考虑环间接头非线性刚度的纵向迭代计算方法,进一步发展了纵向广义反应位移法的适用性,以期解决大型复杂结构在非均匀地层中的高精度计算问题;并介绍了上述研究进展在中国相关抗震规范中的采纳应用情况。最后对隧道实用抗震计算方法进行了展望:在管片结构劣化对盾构隧道抗震的影响、拟静力计算方法如何考虑地层非线性、近场地震动对隧道的影响等方面有待进一步研究。     

断层破碎带隧道地震反应规律的数值模拟研究

基于土—结构相互作用理论,对高烈度地震区跨断层破碎带公路隧道进行了抗震计算,分析得出了隧道结构各控制点的位移、加速度及应力响应的一般规律,同时分析了不同断层倾角对隧道纵向稳定性的影响。结果表明:在地震作用下,断层破碎带隧道拱部、墙脚为抗震薄弱位置;结构振动加速度波形与输入波形相似;断层倾角越小,隧道结构受力越不安全。这些结果可为地震区断层破碎带隧道结构设计提供参考。     

高地震区广甘高速公路隧道抗震设计的探讨

道路工程遭受地震破坏的程度,相比之下隧道是最轻的。文中结合广甘高速公路穿越龙门山构造带的地质条件进行分析,在探讨选线原则及抗震标准的基础上,重点对隧道抗震设计及几座隧道方案提出了建议。     

既有连拱隧道在桩基影响下的地震响应分析

采用FLAC3D对桩基施工前后既有连拱隧道在地震荷载作用下的动力响应进行了时程数值分析,研究了桩基对既有隧道的动力影响。计算结果表明:在地震荷载作用下,桩基的施工对隧道衬砌轴力、弯矩数值及分布形态均产生了变化,尤其是近邻桩基一侧隧道拱腰至边墙脚的力学响应变化最大,中隔墙右上、右侧隧道拱腰至边墙脚,是连拱隧道抗震的薄弱部位。     

交通隧道抗震设计拟静力方法的适应性研究

从“5.12汶川大地震”及世界范围的工程结构物震害情况看,在强震条件下,隧道工程震害依然较突出,合适的抗震设计方法是工程界共同面临的课题.当前进行抗震设计计算的拟静力方法主要有地震系数法与反应位移法,文章结合工程实例阐述了两者的基本原理.通过改变埋深、地震烈度和偏压等参数,对隧道受力情况进行了计算,对比分析两种方法的计...     

减震层对穿越断层隧道地震响应影响分析

隧道本身具有良好的抗震性能,但近年来大量震害研究调查发现,穿越断层破碎带的隧道很容易遭受严重破坏,开展穿越断层破碎带隧道动力响应和减震措施研究具有重大现实意义。基于数值计算并结合雅泸高速公路某隧道工程,研究隧道减震层厚度和刚度对穿越断层隧道地震响应的影响。     

平行4孔山岭隧道渗流场解析解及影响参数分析

为研究平行4孔山岭隧道渗流场,综合镜像法与叠加原理推导考虑衬砌时平行4孔隧道渗流场的解析解,将该解分别退化为单孔、双孔及3孔隧道渗流场解析解后与现有研究进行对比,并结合数值模拟计算结果,对解析解的正确性进行验证,继而讨论隧道间距、隧道相对尺寸及初期支护参数对4孔隧道涌水量及初期支护外水压力的影响规律。研究结果表明： 1）对于平行4孔隧道渗流场来说,间距变化带来的影响在相邻隧道间表现更加显著,当间距超过20倍隧道半径时则可忽略不计; 2）随着某一隧道直径的增大,该洞涌水量随之增大,其余隧道涌水量随之减小; 3）随着初期支护渗透系数的减小及其厚度的增大,隧道涌水量逐渐减小,初期支护后水压力逐渐增大,隧道间相互影响逐渐减弱。     

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下，围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明： 1）采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的； 2）多连拱隧道施工，洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险； 3）相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全，不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。     

天津地铁盾构隧道四线交汇掘进数值分析

为解决多条近接隧道施工时后行隧道开挖对先行隧道结构造成的不利影响,以天津地铁5、6号线四线交汇隧道为研究对象,选取典型复杂断面,采用数值软件FLAC3D,模拟富水地层中四线交汇隧道开挖时隧道结构之间的相互影响规律。结果表明： 该复杂断面处,后行隧道施工使先行隧道整体位移具有偏向开挖隧道移动的牵引趋势,且先行下部隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更为显著。在渗流作用下,先行下部隧道施工产生的地表沉降量及沉降范围相比后行上部隧道较大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度及范围均远大于开挖应力释放的影响。     

基于整体风险分析法地震荷载作用下隧道的易损性评估

 运用整体风险分析法对隧道工程在地震荷载作用下的易损性进行评估。首先通过层次分析法进行隧道易损性因子筛选,然后运用概率统计方法进行处理,计算出地震荷载作用下易损性的权重组合值,从而绘出隧道的风险评估图,最后使用地震实例中收集到的隧道震害资料对该模型进行验证。研究表明,运用整体风险分析法评估复杂、多变的隧道易损性问题是完全可行的。     

大面积深基坑施工对运营地铁结构影响分析

以武汉金地中核凤凰商业城项目的大面积深基坑施工近邻运营的武汉轨道交通蔡甸线地铁车站和区间隧道为背景,对其过程进行数值模拟分析,研究了深基坑开挖施工对运营的地铁车站和区间隧道结构可能产生的影响,并提出施工保护和控制措施建议,确保地铁车站及区间隧道的近接运营安全。研究结果表明:模拟计算结果与实际施工监测的沉降趋势较为吻合;在现有保护控制措施下,大面积深基坑施工对地铁车站及区间结构的变形影响较小,车站和区间结构安全整体可控。     

穿越活动断裂带铁路隧道抗震关键技术

震害统计结果表明，当隧道穿越活动断裂带段时，结构震损尤为严重，尤其是位错量达到m级时，仅靠结构自身难以抵抗。为建立穿越活动断裂带铁路隧道抗震技术体系，通过现场调查对大梁隧道震害特征进行分析，采用模型试验及数值模拟方法研究穿越活动断裂带隧道变形破坏机制。研究表明： 1）现有铁路隧道抗震技术及工程措施可保证洞口、浅埋及洞身非活动断裂带段的隧道结构在地震作用下保持结构稳定，但目前尚无可靠的隧道结构形式可以抵抗大尺度位错。2）基于震害调查结果，通过理论分析提出穿越活动断裂带隧道设防分区。3）穿越活动断裂带隧道的破坏主要集中在强烈影响段及其两侧一般影响段，应针对2种区段的不同震害机制分别进行抗震设防。4）通过理论分析及文献调研，提出穿越活动断裂带隧道新型多级减震可变结构设计体系、隧道震后快速抢通方案。     

爆破荷载作用下双洞大跨公路隧道之间的相互影响研究

双洞近距公路隧道之间的相互影响对公路隧道的稳定性有着很重要的作用,特别是随着公路隧道向大跨方向的发展,使得近距公路隧道的相互影响更加明显和重要。由于现阶段一般公路隧道的修建仍然采用爆破法施工,这使得大跨公路隧道在爆破时程荷载作用下,爆破施工隧道对邻近隧道的影响明显区别于在静力作用下的影响。采用m idas GTS有限元软件,对在重力和爆破荷载共同作用下的大跨双洞公里隧道进行了动态荷载作用下的相互影响研究,得出采用爆破施工的条件下,在不同布置情况下的双洞大跨公路隧道的相互影响特征,得出隧道围岩和邻近隧道衬砌中的位移和震速随时间的变化情况。     

铁路客运专线大断面隧道开挖方法选择

通过对国内部分已建和在建客运专线大断面隧道的施工总结，结合生产实践，主要论述了大断面隧道的施工技术特点及开挖方法选择；并以合武铁路隧道施工为例，对隧道开挖方法进行了探讨；可为大断面隧道施工提供参考。     

隧道铣挖法施工试验研究

针对浏阳河隧道开挖设计的铣挖法,在武广客运专线XXTJⅡ开展铣挖法工艺试验,对铣挖法工艺与设备进行简介,对不同地质条件下的隧道铣挖工艺的效率和成本进行统计分析,得出铣挖法适用范围,为浏阳河隧道以及待建或已建的同类型隧道开挖施工提供借鉴。