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地震条件下隧道抗震设计深浅埋问题的研究
| 论文题名： | 地震条件下隧道抗震设计深浅埋问题的研究 |
| 关键词： | 地下隧道;地震响应;界限埋深;抗震设计 |
| 摘要： | 随着我国修建地下工程的数量越来越多，不可避免会遇到在地震区甚至在高烈度地震区修建隧道工程的问题。地震作用下，隧道的破坏程度与埋深有较大的关系，并且深埋隧道和浅埋隧道的抗震设计差别较大。如何合理的判定出隧道在地震条件下的深浅埋类型，对隧道抗震设计的安全性和经济性具有重要的现实意义。但目前隧道抗震设计时的隧道深浅埋判定仍采用静力条件下的方法，该方法既不能反映地震作用下的隧道动力特性，也不能给出相对准确的判定标准，而目前对该问题的研究甚少，因此，研究地震条件下隧道抗震设计的深浅埋判定是急需解决的一个问题，具有重要的理论意义和实际应用价值。 本研究主要内容包括：⑴基于比尔鲍曼理论推导了地震条件下隧道动力深浅埋界限埋深的理论解析计算公式，并分析了影响公式计算结果的因素及公式的适用条件。⑵基于压力拱理论，运用应力路线法研究了不同围岩级别、不同地震强度、不同断面形状和不同隧道跨度等影响因素在不同埋深条件下的压力拱高度与隧道埋深之间的关系及其变化规律，并由此得到不同计算条件下的隧道动力深浅埋成拱界限埋深，在此基础上综合考虑各种影响成拱界限埋深的因素，提出了隧道动力深浅埋界限埋深的判定计算公式。⑶运用动力有限元数值分析方法，研究了衬砌应力和围岩应力增大系数与隧道埋深在不同影响因素下的关系及其变化规律，利用变化规律之间的拐点作为地震作用下隧道动力深浅埋界限埋深判定的参考依据，得到了不同分析条件下的隧道动力深浅埋界限埋深的合理取值范围。⑷采用振动台模型试验，研究了围岩动土压力、衬砌动应力和围岩加速度的试验结果与隧道埋深之间的关系及其变化规律，利用变化规律是否存在拐点同时结合试验后地震作用下隧道周围土体变形和衬砌结构的破坏形态来综合考虑作为隧道动力深浅埋界限埋深的判定依据，得到了试验条件下的合理界限埋深。同时将试验分析结果和前述研究方法进行了对比分析，验证了其它研究方法的可行性和可信度。⑸通过综合对比不同研究方法，发现研究结果有较为一致的，也有存在差异的。在目前缺乏系统研究隧道动力深浅埋界限埋深判定方法的条件下，本文运用多种研究方法并互为验证，为判定得到更加符合实际条件下的界限埋深提供了借鉴。 |
| 作者： | 陈林杰 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 梁波 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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