穿越岩溶区隧道地震响应特性及减震措施研究

摘要

本文以湖北省恩施市五峰山隧道为工程背景，基于ANSYS有限元原理，通过数值模拟的方法，研究地震作用下不同洞径、不同位置的溶洞对隧道结构的动力响应规律。基于岩溶区隧道的震害形态进行了分析，综合了减震层-减震缝的优势，提出了减震层-柔性接头相结合的减震结构，同时讨论了柔性减震结构对隧道衬砌的减震效果，并对其参数进行优化，最终得到最佳配比的柔性减震结构。主要研究工作如下:
　　1、探讨了粘弹性人工边界的施加、地震波的选取、地震波的时频分析以及滤波处理等几个关键性问题，保证地震波输入的合理性。
　　2、通过在粘弹性人工边界上施加等效节点荷载，实现地震波的输入，并对地震波的输入的合理性进行了验证，确保数值模拟的准确性。
　　3、建立了五峰山隧道岩溶区段三维数值模型，研究了地震作用在不同洞径、不同位置的溶洞下隧道衬砌各监测点的加速度、位移、应力、内力等数据，据此得到岩溶区隧道结构的动力响应规律。
　　4、对岩溶区隧道结构震害的形态进行了分析，提出了减震层-柔性接头相结合的柔性减震措施，讨论了柔性减震结构的减震效果。并分别对柔性减震结构的参数（减震层厚度和接头弹性模量）进行了优化，探讨了不同参数变化对其减震效果的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道地震动力响应问题的研究现状

1．2．2 隧道减震技术研究

1．2．3 岩溶区隧道的减震研究现状

1．3 本文主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 地下结构动力响应模拟分析的几个重要问题

2．1 阻尼和人工边界的选取

2．1．1 阻尼的选取

2．1．2 边界的选取

2．2 地震波的分析与处理

2．2．1 地震波的选取

2．2．2 地震波的时频分析及处理

2．2．3 基线校正及滤波

2．3 本章小结

第三章 穿越岩溶区隧道地震响应研究

3．1 工程概况

3．2 有限元计算模型的建立

3．2．1 几何模型

3．2．2 地震波的输入与实现

3．2．3 地震波输入合理性验证

3．3 拱腰侧方溶洞对隧道结构动力响应分析

3．3．1 加速度分析

3．3．2 水平位移分析

3．3．3 主应力分析

3．3．4 内力分析

3．4 拱顶上方溶洞对隧道结构动力响应分析

3．4．1 加速度分析

3．4．2 水平位移分析

3．4．3 主应力分析

3．4．4 内力分析

3．5 拱底下方溶洞对隧道结构动力响应分析

3．5．1 加速度分析

3．5．2 水平位移分析

3．5．3 主应力分析

3．5．4 内力分析

3．6 不同位置的溶洞对岩溶区隧道结构动力响应分析

3．6．1 加速度分析

3．6．2 水平位移分析

3．6．3 主应力分析

3．6．4 内力分析

3．7 本章小结

第四章 穿越岩溶区隧道减震措施研究

4．1 岩溶区隧道柔性减震构思

4．1．1 岩溶区隧道震害形态

4．1．2 岩溶区隧道常用的减震措施

4．1．3 柔性结构减震措施的提出

4．2 计算模型及参数

4．3 柔性减震结构对隧道减震效果的影响

4．3．1 水平位移分析

4．3．2 主应力分析

4．3．3 横向剪应力分析

4．4 柔性减震结构厚度对隧道减震效果的影响

4．4．1 加速度分析

4．4．2 水平位移分析

4．4．3 应力分析

4．5 柔性接头弹性模量对隧道减震效果的影响

4．5．1 加速度分析

4．5．2 水平位移分析

4．5．3 应力分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及取得的科研成果