饱和砂土地层盾构隧道的地震动力响应分析

摘要

随着社会经济的持续高速发展，城市化进程的持续加快，盾构隧道已经成为现在城市地铁隧道主要形式。为了分析饱和砂土地层中盾构隧道在的地震作用下的动力响应，本文在总结国内外盾构隧道抗震分析方法研究现状基础上，采用理论分析和数值模拟等方法，对强震作用下饱和砂土地层中盾构隧道动力响应开展了如下研究:
　　(1)对课题研究的意义、盾构隧道地震响应特征、盾构隧道地震响应分析方法进行了综述，并阐述了地震动作用下饱和砂土地层盾构隧道动力效应理论。
　　(2)进行了在正弦波作用下饱和砂土地层的地震动力反应数值模拟，对正弦地震波振幅、频率、地震持续时间对饱和地层中盾梅隧道动力响应进行了分析。
　　(3)在分析饱和砂土孔压类型及其动力效应的基础之上，阐述了作用于衬砌上的动孔压效应。通过对不同初始地下水位下盾构隧道地震数值模拟，分析了管片衬砌孔隙水压力波动以及单元应力波动的特点，获得了孔隙水压力最大波动值、最大加速度、最大位移出现的位置。
　　(4)通过对20m水头下不同初始孔隙比及不同变形模量饱和砂土中盾构隧道衬砌结构的动力响应分析，揭示了管片衬砌孔隙水压波动值、加速度最大值、位移最大值以及管片衬砌单元应力波动与土体参数的关系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 饱和地层动力响应分析现状

1．3 盾构隧道抗震分析方法研究现状

1．3．1 原型观测

1．3．2 模型实验

1．3．3 理论分析及数值模拟

1．4 本论文的主要研究工作

第2章 地震动作用下饱和砂土地层盾构隧道动力响应理论分析

2．1 饱和砂土的动力特性及动力反应

2．1．1 饱和砂土的动强度理论

2．1．2 饱和砂土物态变化特性理论

2．1．3 饱和砂土有效应力应变本构模型

2．1．4 饱和砂土动力反应分析方法

2．2 饱和土动力控制方程及其求解过程

2．3 衬砌结构动力控制方程及求解过程

2．4 边界条件

2．5 简谐波作用下饱和地层盾构隧道动力响应

2．5．1 模型参数及计算工况

2．5．2 模拟结果对比分析

2．6 本章小结

第3章 不同地下水位下盾构隧道的动力响应分析

3．1 动孔压效应

3．1．1 饱和砂土动孔压效应

3．1．2 作用于衬砌上动孔压效应

3．2 计算方法

3．3 计算模型

3．3．1 数值模型

3．3．2 输入地震波

3．3．3 计算工况

3．4 计算结果与分析

3．4．1 管片动孔隙水压力分析

3．4．2 管片加速度时程分析

3．4．3 管片位移时程分析

3．4．4 管片应力分析

3．5 本章小结

第4章 不同地层参数下饱和砂土地层盾构隧道动力响应分析

4．1 计算模型及工况

4．2 不同孔隙比管片衬砌地震动力响应

4．2．1 管片孔隙水压力分析

4．2．2 管片加速度时程分析

4．2．3 管片位移时程分析

4．2．4 管片应力分析

4．3 不同变形模量管片衬砌地震动力响应

4．3．1 管片孔隙水压力分析

4．3．2 管片加速度时程分析

4．3．3 管片位移时程分析

4．3．4 管片应力分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文科研成果