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地震荷载作用下海底隧道动力响应及围岩损伤演化规律研究
| 论文题名： | 地震荷载作用下海底隧道动力响应及围岩损伤演化规律研究 |
| 关键词： | 地震荷载;海底隧道;动力响应;围岩损伤;演化规律 |
| 摘要： | 开发地下空间，是21世纪结构工程发展的重要趋势，是解决越来越严重的土地紧缺、环境污染、交通拥挤等问题的重要战略方向，也是衡量城市现代化的重要标志。随着社会的发展和进步，我国已建或在建的地下结构越来越多，青岛胶州湾海底隧道就是一个大型的地下结构工程。 本文以青岛胶州湾海底隧道为工程背景，运用有限差分软件FLAC3D，对地震荷载作用下海底隧道动力响应及围岩损伤演化规律进行了研究，取得了一些有益的结论。主要包括： （1）从胶州湾海底隧道围岩中取岩样对其微观结构进行了分析研究，岩样共分为三种：闪长岩、角砾岩和凝灰岩，通过室内电镜扫描试验对三种岩石试件的微细观结构特征进行了分析研究，并结合物理力学实验对三种岩样进行了变形及强度特性研究，为隧道开挖及稳定阶段静力、动力条件下围岩动力响应特性的研究奠定了基础。 （2）建立了简化的海底隧道工程地质模型，按照实际支护方案和施工条件对海底隧道进行开挖和支护，确定了动力边界条件、阻尼设置，模型中单元最大尺寸为10m，阻尼比为5％，局部阻尼系数αL=.01571，合成的人工地震动初步模拟结果表明：监测记录结果和Hosokura台阵实际记录结果总体变化趋势基本相同，可以用合成的地震动对海底隧道进行地震响应分析。 （3）对海底隧道进行了动力响应和围岩损伤演化规律数值模拟，研究结果表明：海底隧道围岩对地震动有一定的放大效应；地震波在弹塑性介质中传播会有一定的滞后效应；随地震动强度的增加围岩损伤范围逐渐向深部劣化发展，破坏主要在隧道断面最大跨度处及肩脚位置，因隧道开挖对围岩卸载，且受地震扰动效应影响，破坏形式以拉破坏或拉剪破坏为主，破坏范围与地震动烈度呈正相关。 （4）对不同强度地震动作用下，海底隧道动力响应特性及围岩损伤演化规律进行了模拟，随着地震强度逐渐增大，隧道围岩各监测点峰值加速度逐渐增大，围岩收敛变形缩量增加，塑性破坏范围从围岩局部扩展，隧道围岩动力影响破坏具有局部弱化特征，当输入地震动峰值加速度为200cm/s2时，隧道群间岩柱完全破坏失稳。 |
| 作者： | 许春兆 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 谭云亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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