浅埋饱和土任意形状隧道动力响应研究

研究目的:我国东部沿海地区的隧道围岩富含水分，地震波的破坏作用将对隧道的安全施工及运营构成极大威胁。目前隧道的横断面形状设计复杂多变，分析研究饱和土介质中任意形状隧道的波动响应，对于这些地区隧道结构的安全抗震设计及施工起着重要指导价值。本文通过解析求解方法，基于Biot饱和多孔介质动力学理论，利用共形映射和波函数展开方法，首先建立浅埋任意形状隧道的平面波散射解析解，在通过验证表明模型及计算过程正确有效后，以某一公路两车道隧道为模型，研究入射波数、围岩介质孔隙率、泊松比等参数对隧道动力响应的影响规律。研究结论:(1)入射波数对隧道的动应力集中有显著影响，低波数下隧道的动应力响应显著大于高波数情况，且相比之下，高波数下的动应力响应分布形态更为复杂；(2)围岩介质的孔隙率对隧道孔压动力响应影响不大，不同孔隙率下隧道的孔压动力响应分布规律基本保持一致，但在较高孔隙率的情况下，边墙处的孔压动力集中系数较大，因此设计和施工过程中应当考虑边墙处围岩的加固处理；(3)泊松比对隧道孔压动力响应的影响较为显著，泊松比增加不仅影响隧道孔压响应分布规律，还影响响应的幅值大小，可能导致拱顶、拱底、拱肩、拱脚等部...