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局部液化场地超大直径盾构隧道地震易损性分析
| 论文题名： | 局部液化场地超大直径盾构隧道地震易损性分析 |
| 关键词： | 盾构隧道;土体液化;数值模拟;地震易损性;地震动强度指标 |
| 摘要： | 震害调查表明，强震引起的土体液化会对盾构隧道安全性能造成威胁，由于隧道工程造价高、空间跨度大，损伤后修复困难且造成经济损失巨大。因此，精准评估液化场地中盾构隧道的抗震性能与地震易损性已经成为隧道工程中备受关注的一个重要问题。目前，现有研究多集中于隧道结构完全位于液化土层中的抗震问题，而对同时穿越软（液化土）硬（岩石）地层的隧道结构地震反应研究较少。鉴于此，本文以局部液化场地超大直径盾构隧道为研究对象，建立了基于隧道－土体动力相互作用的精细化数值模拟方法，研究了局部液化场地盾构隧道地震反应的基本规律，提出了一种最优地震动强度指标的定量评价方法，并进行了隧道结构的地震易损性分析。本文的主要研究内容及研究成果如下： (1)为研究局部液化场地超大直径盾构隧道的地震反应特性，本文基于OpenSees有限元计算平台，建立了考虑土体液化效应、管片接头和管片非线性特性的隧道－土体动力相互作用有限元模型，并通过离心机试验结果和解析法验证了模型的可靠性。与此同时，本文从场地土体加速度响应、超孔隙水压力响应、场地土体位移和变形、盾构隧道内力及变形、管片接头的力学特性等多方面分析了该场地隧道结构的地震反应特性。 (2)为研究局部液化场地超大直径盾构隧道概率地震需求分析中的最优地震动强度指标，本文基于已建立的精细化数值模型，获得了60条近场地震动和60条远场地震动记录激励下的隧道非线性地震反应数据。从有效性、实用性、适用性、充分性和危险可计算性等五个方面对29种地震动强度指标进行了检验分析，并结合模糊综合评价方法对最优地震动强度指标进行了全面且综合的评价与选取，最终确定了VSI为最优地震动强度指标。 (3)为研究局部液化场地超大直径盾构隧道概率地震易损性分析，考虑到地震结束后隧道接头位置产生的永久性变形与错位会直接导致结构出现渗漏风险，本文选择了隧道管片外侧张开量作为结构损伤指标，定义了轻微破坏、中等破坏、严重破坏三种结构损伤状态界限值，并推导得出了将结构损伤状态划分为若干等级后所对应的概率地震易损性曲线。 本文的研究内容与成果进一步加深了对液化场地盾构隧道地震反应特性及地震易损性分析的认识，对日后开展基于性能的超大直径盾构隧道抗震设计提供了理论依据，具有重要意义。 |
| 作者： | 欧恩彤 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张效禹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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