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断层粘滑及近场地震动作用下公路隧道结构力学行为研究
| 论文题名： | 断层粘滑及近场地震动作用下公路隧道结构力学行为研究 |
| 关键词： | 公路隧道;近场地震动;震源断层粘滑;断层破碎带;动力响应;有限元模拟 |
| 摘要： | 我国境内具有复杂、活跃的板内构造，本地区地震活动大多与板内的活动断层有关，其触发机制多为地壳内部震源断层的粘滑行为。震源断层发震时会造成地表岩土层沿断层面产生脆性破裂形成地震断层，长久以往近场区域还会伴有若干断层、断层破碎带等特殊地质构造;另外，震害调研以及地震工程学研究成果反应近断层地震动具有速度脉冲、竖向分量效应等特征，其对结构物的影响明显区别于远场地震动。随着各地建设规划的实施，难免有地处震源断层场地区域的隧道工程，因此对于近场区域的隧道结构而言有不可小觑的安全隐患，本文便着手断层粘滑作用下跨地震断层公路隧道的破坏机理和近场地震动作用下穿越断层破碎带公路隧道的动力响应两方面开展了如下工作: (1)以龙门山断裂为背景，基于速率弱化摩擦本构定义震源断层非线性接触关系，以模拟断层粘滑时刻的破裂行为，并利用Burgers粘弹性本构定义地壳岩石圈的流变属性，通过施加板块的挤压(拉伸)速率进行逆断层(正断层)粘滑过程的数值模拟，同时对比计算了多种板块运动速率下断层产生粘滑作用的差异。其次，建立了水平面内的走滑断层数值计算模型，采用同样的方法模拟走滑断层的粘滑过程。最终，得到三种形式断层粘滑作用时的关键参数特征曲线，作为下一步研究的基础。 (2)建立一正向穿越倾角60°地震断层的公路隧道三维有限元模型，将(1)中获得的断层粘滑时刻上下盘的相对位移时程施加到三维计算模型中，通过扩展有限元理论获得不同地层条件的逆断层、正断层、走滑断层粘滑作用下衬砌开裂的力学行为和破坏机理。 (3)建立赋存于近断层场地、穿越断层破碎带隧道结构三维有限元模型，定义混凝土结构的弹塑性本构，对比相同峰值加速度的共4条近场、非近场地震波作用下隧道结构的动力响应差异，以评价近断层地震动的速度脉冲对穿越断层破碎带隧道的动力效应;保持水平向输入集集地震波，定义竖向与水平向峰值向加速度比λ，对竖向地震分量作用下穿越断层破碎带隧道结构的动力响应特征进行分析。 |
| 作者： | 丁梯 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 耿萍 |
| 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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