【摘 要】
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偏压隧道是由于不对称岩层地质的存在,造成隧道结构两侧受到不对称荷载,在地震作用下,偏压隧道结构较常规隧道更容易遭到破坏。不同工况下的偏压隧道震害严重程度也不相同。对此,本文基于不同坡比工况下,结合偏压隧道的震害调研,振动台模型试验以及有限元数值模拟等方法,研究不同坡比偏压隧道在地震作用下的动力响应特性及抗减震措施效果。主要研究内容和成果如下:(1)偏压隧道震害调研结果显示,偏压隧道震害特征主要表现
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偏压隧道是由于不对称岩层地质的存在,造成隧道结构两侧受到不对称荷载,在地震作用下,偏压隧道结构较常规隧道更容易遭到破坏。不同工况下的偏压隧道震害严重程度也不相同。对此,本文基于不同坡比工况下,结合偏压隧道的震害调研,振动台模型试验以及有限元数值模拟等方法,研究不同坡比偏压隧道在地震作用下的动力响应特性及抗减震措施效果。主要研究内容和成果如下:(1)偏压隧道震害调研结果显示,偏压隧道震害特征主要表现在洞口段和洞身段。偏压隧道洞口段震害类型主要为:边仰坡垮塌、洞口掩埋、仰坡开裂变形以及洞门墙破坏等;偏压隧道洞身段震害类型主要为:衬砌开裂、衬砌剥落坍塌、仰拱隆起等。并对偏压隧道震害影响因素进行了总结分析。(2)通过输入不同地震波峰值,进行振动台模型试验,对各监测点内力峰值、加速度峰值进行分析。结果表明:衬砌各监测点内力峰值随地震波加速度增大而增大,拱顶与拱脚处的内力峰值明显较大;衬砌监测点的加速度放大系数随地震波加速度的增大,具体表现为在0.1g~0.4g之间系数增大,且在0.3g~0.4g之间增速加快,在0.4g~0.5g之间加速度放大系数减小;边坡、围岩加速度放大系数随地震波加速度增大,经历先减小,后增大到峰值,然后减小的过程;高程对边坡加速度放大系数的影响较围岩大,而围岩监测点的加速度放大系数在高程达到一定高度后,呈现出加速度放大系数减小的现象。(3)通过有限元数值模拟,对不同坡比(0°、30°、45°、60°)偏压工况进行模拟,总结分析各监测点内力峰值、加速度峰值、位移峰值的变化规律。结果表明:随偏压角度增大,监测点内力峰值表现出先增大后减小的规律,且在30°偏压各监测点内力峰值达到极值,说明存在临界偏压角度,使得衬砌各点的峰值达到极值;衬砌拱脚处的内力峰值明显大于其他监测点峰值,且拱脚之间,靠近山体一侧拱脚更易破坏,衬砌拱肩受偏压角度变化的影响最大,说明衬砌拱脚、拱肩为偏压隧道的薄弱部位;加速度峰值、地层位移峰值随偏压角度增大而增大,呈正相关,且越靠近地面峰值越大。(4)通过数值模拟对抗震缝、减震层的减震效果进行研究,发现抗震缝、减震层都具有一定的减震效果;偏压角度越小,减震效果越明显;当偏压角度较小时,减震层对衬砌内力峰值的减震效果要大于抗震缝的减震效果;当偏压角度较大时,减震层、抗震缝的减震效果相当,无明显差距。
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