地铁区间隧道穿越软硬土层震害分析及防治措施研究

摘要

地铁区间隧道穿越软硬土岩层变化的地带，在实际工程中是非常常见的，实际工程表明，在地震荷载作用下，隧道在穿越土岩变化地带界面处、转弯处或是隧道结构刚度明显发生变化处受损更严重。因此对地铁区间隧道穿越软硬土层的抗震分析和减震措施研究具有重大的工程意义。
　　本文以福州市轨道交通2号线工程为背景，通过应用Midas有限元软件模拟分析地铁区间隧道穿越软硬交界面的结构地震动力响应，并在此基础上对其抗减震措施进行了研究，提出了适合本工程的地铁区间隧道穿越软硬交界面的抗减震措施。本文主要研究内容如下：
　　（1）对地铁区间隧道的震害特点和震害机理进行分析和整理，提出对地铁区间隧道穿越软硬交界面抗震设防的目的和意义。
　　（2）利用有限元软件，对未考虑地震荷载作用下的隧道开挖进行了模拟研究，模拟计算结果表明：隧道中最大隆起值出现在隧道仰拱的位置，隧道侧向最大变形值出现在隧道拱腰的位置；土体和衬砌管片米塞斯应力的最大值都出现在隧道的拱脚位置。
　　（3）通过对整个模型进行特征值分析，确定了地震波的周期和频率，分别以地震波不同的入射方向进行分析，研究结果表明：无论地震波是从哪个方向射入，其引起的拱顶、拱腰、拱脚和仰拱四个观测点的最大变形值均出现在软硬交界面的位置。
　　（4）模拟计算了考虑土层与岩层接触面角度的变化时，在地震荷载作用下隧道变形情况，研究结果表明：基岩凸起角度的大小对拱腰处的变形没有太大影响；除拱腰位置外的其他位置对衬砌的变形有反对称影响。
　　（5）在隧道穿越软硬交界面时分别对有无加固围岩、衬砌不同厚度、衬砌混凝土不同弹性模量对隧道抗震进行研究，结果表明：加固围岩可以有效的降低交界面处的变形。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3 地铁抗震研究的重要性

1.4隧道穿越软硬土层抗震研究现状

1.5本文的研究内容

1.6本文的研究技术路线

2 地铁区间隧道概况

2.1 工程概况

2.2区域地质构造

2.3 岩土工程特征

2.4地下水的赋存、补给及排泄

2.5本章小结

3 地铁隧道穿越软硬土层数值模拟分析

3.1模型的建立

3.2 静力分析

3.3 本章小结

4 地铁隧道穿越软硬土层震害动力分析

4.1 动力特性分析

4.2 地震波不同入射角度隧道地震动力分析

4.3 围岩角度变化隧道地震动力分析

4.4 本章小结

5 地铁隧道穿越软硬土层抗减震措施研究

5.1隧道抗减震措施

5.2加固围岩隧道地震动力分析

5.3不同衬砌厚度隧道地震动力分析

5.4不同衬砌混凝土弹性模量隧道地震动力分析

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果