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基于离散-连续方法的昔格达地层铁路隧道基底动力特性及长期沉降研究
| 论文题名： | 基于离散-连续方法的昔格达地层铁路隧道基底动力特性及长期沉降研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;动力响应;长期沉降;离散-连续方法 |
| 摘要： | 随着中国西部大开发的继续深入，西南地区铁路的建设迎来新的高潮。成昆铁路复线米易至攀枝花段，峨眉山至米易段正在如火如荼的建设中。新建成昆铁路将穿越我国四川攀西地区特有的昔格达地层。昔格达地层质软，易风化剥落，最显著的特点是水稳性差，遇水软化崩解呈现流塑性。在既有老成昆铁路隧道病害调研中发现，穿越昔格达地层的隧道均出现大量翻浆冒泥、道床下沉、衬砌裂损等病害，给老成昆铁路的运营带来极大的安全隐患。 本文以国家自然基金项目“昔格达组地层高速铁路隧道围岩承载能力及灾变控制技术研究”为依托，采用文献调研、理论分析、室内动三轴试验、离散-连续耦合方法的数值模拟等多种研究手段，探究了列车荷载作用下昔格达地层隧道基底动力响应规律，并提出了昔格达粘土在循环荷载下的累积塑性应变公式，意在为在建铁路隧道基底施工提供科学依据，改善施工工艺，减少后期运营过程中因列车荷载反复作用引起的各种病害，从而节约大量的后期维护成本。主要研究工作及结论如下: (1)通过多工况的昔格达粘土动三轴试验，研究了其在循环荷载作用下的累积塑性变形、动弹性模量、阻尼比的变化规律，建立了考虑含水率的累积塑性变形模型。研究表明:昔格达粘土累积塑性变形曲线可分为稳定型和破坏型，曲线类型主要受动应力比和含水率的影响。累积塑性变形随着动应力比、静偏应力比、含水率的增大而增大，随着围压和荷载频率的增大而减小。 (2)运用试块冲击模拟试验验证了FLAC3D6.0内置耦合方案在耦合界面应力的连续性，并基于室内三轴剪切试验数据，分别在FLAC3D和PFC3D中建立三轴剪切试验模型，标定了昔格达粘土的细观和宏观参数。 (3)运用离散-连续方法分析了列车荷载作用下昔格达隧道基底动力特性，具体方法是仰拱底部附近区域采用离散元进行模拟，其他区域连续介质进行模拟。研究表明:列车振动引起加速度的变化可分为初始加速度和行车中加速度，随着列车车速增大，初始加速度峰值缓慢增大，行车中加速度峰值显著增大，且动应力峰值增大。 |
| 作者： | 王国栋 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王志杰 |
| 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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