棚洞与隧道洞口段的地震反应分析

应用有限元法并采用等效黏-弹性人工边界,对棚洞和隧道洞口段的施工过程进行了模拟,确定了隧道施工完成后的静应力场,并进行了三维地震反应分析.计算中分别考虑了不同围岩级别以及棚洞与隧道洞口的不同联接形式对地震反应的影响.计算结果表明:棚洞的纵梁距离洞口越远,其内力越小,在棚洞与隧道洞口的联接处附近,棚洞梁将产生较大的应力;...     

地震区棚洞合理结构形式的研究

以傍山隧道为研究对象,计算了地震动作用下不同结构形式棚洞的主应力和位移。采用大型有限元软件AN-SYS对棚洞进行了地震反应分析,根据D-P屈服准则,利用静-动力统一人工边界建立边界条件。研究表明:半拱斜柱式棚洞比半拱直柱式棚洞的抗震性能更优越;拱式棚洞比柱式棚洞抗震性能更好;柱式棚洞柱与横梁的连接形式不同而应力分布规律发生变化;地震时,洞顶回填土与边坡的交界面可能产生滑动。     

隧道动力深浅埋界限及其影响因素研究

通过有限元模拟计算了不同围岩条件、洞跨及地震烈度下的隧道地震反应特性,研究了隧道动力深浅埋划分界限及其影响因素。结果表明:隧道结构受力随着隧道埋深的增加呈现先增后减的变化规律,可见拐点即为深浅埋界限;围岩条件越好,隧道的动力深浅埋界限越深,隧道在Ⅲ级、Ⅳ级及Ⅴ级围岩条件下的动力深浅埋界限分别为100,80,60 m左右;隧道动力深浅埋界限深度随着隧道跨度的增加而减小,但其受影响程度较小,隧道在跨径为6,10,20 m的情况下的动力深浅埋界限分别为100,100,80 m左右;隧道动力深浅埋界限不受地震烈度的影响。     

隧道动力深浅埋界限及其影响因素研究

通过有限元模拟计算了不同围岩条件、洞跨及地震烈度下的隧道地震反应特性,研究了隧道动力深浅埋划分界限及其影响因素。结果表明:隧道结构受力随着隧道埋深的增加呈现先增后减的变化规律,可见拐点即为深浅埋界限;围岩条件越好,隧道的动力深浅埋界限越深,隧道在Ⅲ级、Ⅳ级及Ⅴ级围岩条件下的动力深浅埋界限分别为100,80,60 m左右;隧道动力深浅埋界限深度随着隧道跨度的增加而减小,但其受影响程度较小,隧道在跨径为6,10,20 m的情况下的动力深浅埋界限分别为100,100,80 m左右;隧道动力深浅埋界限不受地震烈度的影响。     

基于分形理论的双洞隧道洞口段拱顶抗震反应特征分析

以双洞隧道洞口段拱顶抗减震试验数据资料为例,从分形维数的角度出发去分析双洞洞口段隧道拱顶抗震反应的特征。研究表明:隧道拱顶抗震反应确实存在着分形现象,分形维数的大小可以表征双洞洞口段隧道拱顶地震反应曲线的均匀程度,分维数越大,减震效果越不好;设减震层对结构的动力响应有一定的减震效果;在设置减震层后的隧道拱顶仍可以通过计算分形维数大小达到监测的目的。     

震后公路隧道抢通技术

通过对震后公路隧道抢通技术的研究,从洞口洞门段到洞身段,根据地震对隧道破坏程度以及破坏类型进行分类,针对简单的隧道洞口清理、坑道穿越法、隧道洞门震害处理、一般情况洞内抢通、坍塌及变形抢通、异常涌水等情况进行应急处理技术研究,提出施工方法。保证地震灾害发生后,震害隧道在抢通工作上做到快速有序、科学可靠、安全适用,保证震区灾后恢复重建的快速、科学、有效进行。     

基于分形理论的双洞隧道洞口段拱顶抗震反应特征分析

以双洞隧道洞口段拱顶抗减震试验数据资料为例,从分形维数的角度出发去分析双洞洞口段隧道拱顶抗震反应的特征.研究表明:隧道拱顶抗震反应确实存在着分形现象,分形维数的大小可以表征双洞洞口段隧道拱顶地震反应曲线的均匀程度,分维数越大,减震效果越不好;设减震层对结构的动力响应有一定的减震效果;在设置减震层后的隧道拱顶仍可以通过计算分形维数大小达到监测的目的.     

地震作用下隧道衬砌背后不同位置空洞影响分析

以高烈度地震区的敦煌至格尔木铁路阔克萨隧道为工程背景,采用地震动力仿真模拟的方法,研究隧道衬砌背后空洞位置对隧道结构的地震动力响应规律及影响机制,为已运营隧道病害处理提出合理建议,确保地震作用下隧道运营安全。计算结果表明:空洞的存在改变了支护结构的受力状态,当空洞位于拱顶时,拱顶和拱肩为薄弱部位;当空洞位于左拱肩时,左拱肩、拱顶和左拱腰为薄弱部位;当空洞位于左拱腰时,左拱肩、左拱脚和左拱腰为薄弱部位。由计算结果可知,当空洞位于拱顶时对隧道衬砌结构影响最大。所以在实际工程中,拱顶部位更应避免产生空洞并应及时加固治理。     

基于实测数据的穿越软塑黄土层大断面隧道围岩与支护动态作用机制

选取软塑黄土层分布于隧道拱顶、洞身和隧底3组典型断面开展实测研究，分析了软塑层影响下的围岩变形特征、支护结构力学特征及其差异性，提出了基于实测数据确定支护特性曲线的方法，揭示了软塑黄土层影响下的围岩与支护动态作用机制，给出了相应的防控理念及措施。分析结果表明：隧道围岩变形由大到小依次为软塑黄土层分布于拱顶段、洞身段和隧底段；软塑黄土层分布于拱顶段支护结构拱肩和边墙脚、洞身段拱腰及其以下位置、隧底段拱部和仰拱承受较大围岩压力作用；支护结构承受主要荷载来压方向不同、围岩应力随开挖步序释放率不同及地下水渗流路径不同是3组断面支护结构应力存在差异的直接原因；软塑黄土层分布于拱顶和洞身段时，围岩超前应力释放率约为35%,上台阶开挖支护结构力学性能迅速恶化，软塑黄土层分布于隧底段时，下台阶开挖软塑黄土层对支护结构将产生显著影响；针对上述3类工况，提出的强支护、控侧压和防突沉的防控理念及超前帷幕注浆、大锁脚和基底袖阀管注浆等施工控制措施可有效避免施工灾害的发生。     

基于增量动力分析法的公路隧道地震易损性分析

为合理评估隧道结构在地震作用下的抗震性能，首先阐述了隧道结构地震易损性基本理论和增量动力分析法的计算方法，运用有限元软件建立了某公路隧道的数值计算模型，采用损伤指数确定了隧道结构的损伤指标，通过输入相应地震波，并利用增量动力分析法对隧道结构进行了动力时程分析，以此得到了隧道结构在不同衬砌厚度下的地震易损性曲线。研究结果表明：当衬砌厚度一定时，随着地面峰值加速度PGA的增加，隧道结构的失效概率不断增加，整体呈现先快后缓的增加趋势；在衬砌厚度与PGA相同的情况下，隧道结构的失效概率随损伤程度的减小而增大；在相同损伤状态下，衬砌厚度越大，隧道结构的失效概率越小；利用增量动力分析法得到隧道结构的地震易损性曲线，可以充分考虑地震作用的随机性和不确定性，并能全面反映隧道结构在不同损伤状态下的损伤概率，是一种十分有效的评估隧道抗震性能的方法。     

岩溶地带公路隧道地震动力响应研究

基于土—结构相互作用模型,利用粘—弹性边界条件,运用时程分析方法研究了岩溶地带公路隧道地震动力响应。探讨了溶洞发育程度和位置对隧道地震动力响应的影响,总结了岩溶地区公路隧道结构位移场、围岩塑性区等的地震动力响应分布规律。     

地震作用下沉管地基砂土液化可能性研究

地震时饱和砂土的液化造成了许多建筑物的破坏，规划中的京沪高速铁路南京上元门越江工程穿越Ⅶ度地震区，如果采用隧道方案，由于隧道洞身及洞底主要穿越粉细砂层，在地震作用下极易液化。针对上元门地区的具体情况，分析了地震作用下地基的液化机理，通过理论计算和分析试验数据给出了地震作用下沉管隧道3个典型断面的地基砂土液化深度。指出覆盖层较薄的江中段砂土液化深度将达到隧道底下1．5m处，可能造成隧道地基整体失稳，需进行加固处理，本文结论可为沉管的设计施工提供参考。     

汶川8.0级地震前后福堂隧道应力场变化研究

"5·12"汶川地震后,发震断裂上盘的高地应力本应获得一定程度的释放,但位于该地区的福堂隧道仍出现了较强烈岩爆灾害和饼裂岩芯等高应力特征.为研究该特殊高地应力现象,基于实测地应力值和地震前后区域地应力反演分析,获得了该特殊高应力现象的形成原因.结果表明:"特殊高地应力"主要受断裂带逆冲推覆持续作用、浅表生改造、介质差异及其距发震断裂的距离效应等因素影响而综合形成;强震后福堂隧道靠映秀侧洞段应力有较大降幅,而靠汶川侧洞段应力值降幅较小且仍处于高应力状态;隧道K18+850~K21+450段最大地应力介于20~25 MPa之间.特殊的地应力特征使得隧道两端具有完全不同的工程特性,对不同应力值洞段的支护参数选取、施工方法及隧道造价等都具有重要的工程意义.      

地震作用下隧道工程失稳判定方法探讨

为寻求地震作用下隧道工程失稳判定方法的突破口,对隧道工程现有静力和动力失稳判定方法的原理、优缺点及适用范围进行了探讨,力求提出切实可行的判定思路.阐述了隧道工程在地震作用下的响应特性和破坏机理,以及7种类型隧道工程静力失稳判定方法的研究现状;结合隧道工程地震响应特性和静力失稳判定方法,从定性判定、理论推断、振动台模型试验判定3个方面阐述了隧道工程动力失稳判定方法发展概况;总结了当前隧道工程动力失稳判定方法存在的问题和不足,包括定性判定标准缺少理论支撑,由静力判定法发展来的动力判定理论方法研究深度不够,缺乏动力失稳判定方法的振动台破坏试验专项研究;最后提出了隧道工程在地震作用下的失稳判定方法的研究展望,为从事该领域研究的科研人员提供一定参考.     

结构地震响应分析的广义脉冲函数法

根据现有地下结构抗震计算方法和脉冲响应函数原理，提出了用于地下结构时程地震反应分析的广义脉冲响应函数法。以某一隧道为例，计算了其在地震荷载作用下的动力反应，并与逐步积分方法进行了比较，计算结果表明，脉冲函数法用于地下结构动力分析，具有较高的计算精度，且计算效率会大大提高。     

隧道抗震仰拱形式优化分析

借助大型有限元软件ANSYS对隧道的地震反应进行数值模拟研究,确定计算模型并选取适当的材料参数,利用EL.Centro地震波研究处于特定条件下仰拱形式不同的隧道,分析隧道衬砌的位移、应力变化情况,确定不同围岩条件下适宜的隧道仰拱曲率半径,优化隧道仰拱形式。     

上海某越江盾构隧道的地震响应分析

以上海某越江盾构隧道为例,采用二维动力有限元模拟的方法,分析了地震荷载作用下盾构隧道的动力响应,得到了在7度地震作用下,地表土体、隧道周围土体的动剪应力比、动孔压比以及水平方向的加速度.除此之外还得到地震荷载作用下隧道结构、轨道梁的动剪应力,得出了一些具有实际意义的结论,为以后的盾构隧道的设计和施工提供参考.     

爆破地震波作用下隧道衬砌结构动力响应研究

以地表爆破为振动源,通过控制不同的炸药量和爆心距来模拟不同强度的地震波,并利用工程地震仪实测振动源附近的隧道衬砌结构的动力响应,通过滤波和分离处理得到代表性的速度时程曲线;通过建立数值模型并加载监测到的速度时程曲线,以此来模拟爆破地震波对隧道衬砌不同断面不同部位的动力作用,并来探讨爆破地震对邻近隧道的影响范围和作用方式。     

盾构隧道洞周土压力颗粒流数值分析

对盾构隧道洞周土压力的变化规律进行了数值模拟,研究了不同盾尾空隙、不同直径、不同埋深时隧道洞周土压力的分布规律,分析了隧道正上方土体的应力路径,并对隧道洞周土体竖向位移随埋深的变化规律进行了探讨。结果表明:盾尾空隙小于20 cm时,开挖对竖向土压力的影响区在2.7倍隧道直径范围内,土压力拱主要产生在隧道上部2倍隧道直径范围内;根据隧道正上方不同位置处土体的应力路径,将该区划分为3个区段:1洞周松动区,2稳定的压力拱区域,3土拱效应不明显的区域;随着隧道埋深的减小,其正上方的地表下沉量逐渐增大,而地表沉降的影响范围逐渐减小。     

隧道地震动力模型试验相似准则和参数设计

隧道地震动力模型试验是在实验室中研究隧道结构地震响应和破坏机理的重要方法。其中,模型相似准则和相似参数的确定是正确进行模型试验的关键环节。以相似理论为依据,推导出隧道地震动力模型试验的相似准则,首先确定模型的几何相似比和弹模相似比,即可根据相似准则确定其余各相似参数。