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穿越活动断层山岭隧道破坏机制及其安全性分析
| 论文题名： | 穿越活动断层山岭隧道破坏机制及其安全性分析 |
| 关键词： | 山岭隧道;活动断层;抗减震结构;弹性地基梁;破坏机制;安全性 |
| 摘要： | 山岭隧道穿越活动断层时，由于受到活动断层的错动作用，隧道结构与断层交界面附近容易出现应力集中现象。研究跨活动断层的隧道结构抗减震技术是地下工程抗震的难题之一。本文通过结合常用的抗减震措施，提出了具有综合性的多级抗减震可变结构，并展现相关的数值模拟分析，得出的结论主要有: (1)基于弹性地基梁理论，利用双曲线函数对弹性地基梁的挠度微分方程进行求解，得出隧道结构的纵向内力表达式。 (2)通过比较在峰值加速度为0.3g地震波作用下与断层错动量为0.5m作用下隧道结构的应力，确定断层错动是引起隧道结构破坏的主要原因。通过数值模拟，研究了在不同的断层错动条件下，包括:断层错动速度、断层宽度、断层倾角、断层错动量和断层错动形式，断层错动对隧道结构所造成的应力影响以及应力分布规律，得出断层的错动量与错动形式对隧道结构的受力影响最大。根据断层错动下隧道结构应力的大小，将隧道结构分为主要影响区域和次要影响区域。 (3)在断层破碎带及其附近了设置多种抗减震措施，将隧道设计成抗减震能力强的抗减震结构。该结构是:隧道采用了分段施工，隧道截面扩挖，设置0.3m厚减震层，在隧道主要影响区域注浆2m厚，次要影响区域注浆lm厚，沿隧道纵向设置减震缝的，分段的隧道结构在设置减震缝处允许自由移动。通过数值模拟，验证该抗减震结构在断层错动下的安全性。数值模拟表明，该结构基本上能在断层宽度为20m、断层错动速度为0.1m/s、错动形式为逆断层错动、错动量为0.5m的断层错动作用下安全工作。 (4)提出在不设置抗减震措施下，对作用在隧道结构的荷载计算进行修正。本文通过分析认为由作用在隧道结构上的静力荷载到作用在隧道结构上的动力荷载之间存在一个荷载放大系数。通过断层发生错动前后隧道结构的应力比值，分别求解出错动方式为正断层错动、逆断层错动和走滑断层错动下的荷载放大系数。 (5)根据抗减震结构沿隧道纵向横截面的不同，以及隧道结构应力沿纵向分布的不同，提出抗减震结构在断层错动作用下的位移和内力数学表达式。 |
| 作者： | 何永辉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 申玉生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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