公路连拱隧道与小净距隧道地震动力响应对比研究

摘要

受特殊地形及地质条件、总体路线线形、线桥隧衔接方式和工程造价等因素的限制，双洞隧道左右线间距总不能保证达到规范要求，为获得良好的技术经济效益和环境效益，连拱隧道和小净距隧道方案则成为重要的可选方案。研究高烈度地震区连拱隧道及小净距隧道的地震动力响应具有重要的工程价值与社会意义。 本文对数值动力时程分析过程中的动力分析方法、人工边界条件、阻尼模型、计算区域单元离散等进行了讨论，并针对地震波这种随机信号中存在的基线漂移问题，采用最小二乘拟合算法对其进行了基线校正。然后利用FLAC3D有限差分软件，采用动力时程分析方法对连拱隧道及小净距隧道动力响应进行了对比分析，主要体现在以下几个方面 1）对比分析了两种隧道结构型式常规洞口段及不同工况下洞身段的地震动力响应。研究了不同围岩参数、不同埋深情况下两种隧道结构型式的动力响应规律，对比分析了相应参数变化对两种隧道结构型式地震动力响应的影响。并就地震波激振方向和强度两方面，对两种隧道结构型式的地震波敏感性进行对比研究。 2）对比分析了连拱隧道中墙与小净距隧道中岩墙的地震动力响应。分别对洞身段与洞口段两种隧道结构型式中墙与中岩墙的主应力进行对比分析，得出中墙与中岩墙拉应力及最小主应力主要集中部位。 3）对徐店子隧道进口段地震动力响应进行了数值模拟，研究了徐店子隧道由双连拱到小净距到分离式这种特殊隧道结构型式的动力响应的特点，分析了隧道在断面变化处的动力响应变化规律，得出徐店子隧道衬砌中最为不利的位置。

目录

文摘

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声明

第1章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.2.1 震害实例与震害特点

1.2.2 隧道及地下结构抗震研究概况

1.2.3 隧道及地下结构抗震研究基本途径

1.3 论文主要研究内容

第2章 动力数值模拟分析基础

2.1 FLAC3D 软件的计算原理

2.1.1 FLAC3D 运动方程

2.1.2 FLAC3D 空间差分方程

2.2 人工边界条件

2.2.1 粘性边界的推导

2.2.2 粘性边界的波动激励输入

2.2.3 自由场边界

2.3 地震动输入

2.4 阻尼

2.5 地震波的传播及基线校正

2.5.1 地震波的传播

2.5.2 地震波基线校正

第3章 动力响应数值模拟对比分析

3.1 洞身段动力响应对比分析

3.1.1 不同围岩地质条件下的地震动力响应对比

3.1.2 不同埋深情况下的动力响应对比

3.1.3 不同激振方向下的动力响应对比

3.1.4 不同地震波强度下的动力响应对比

3.2 洞口段动力响应对比分析

3.2.1 计算参数的选择及模型建立

3.2.2 地震动力响应对比分析

3.3 小结

第4章 中墙与中岩墙的动力响应对比分析

4.1 洞身段中墙与中岩墙主应力对比分析

4.2 洞口段中墙与中岩墙主应力对比分析

4.3 小结

第5章 雅泸高速公路徐店子隧道进口动力响应分析

5.1 工程概况及工程地质条件

5.1.1 工程概况

5.1.2 地形地貌

5.1.3 地层岩性

5.1.4 地质构造

5.1.5 水文地质条件

5.1.6 不良地质作用

5.1.7 隧道围岩工程地质特征及分级

5.2 计算参数的选择及模型的建立

5.3 地震动力响应结果分析

5.3.1 相对水平位移分析

5.3.3 内力分析

5.4 小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果