【碩士】高黎貢山隧道動力穩(wěn)定性及抗減震措施研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：地質(zhì)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：成都理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　5.12 汶川地震造成位于震中附近的都江堰—汶川公路多座隧道嚴(yán)重受損，寶成鐵路109 隧道發(fā)生塌方，隧道震害導(dǎo)致交通的阻斷給搶險救災(zāi)帶來極大不便。震后，地下結(jié)構(gòu)抗震研究領(lǐng)域出現(xiàn)了前所未有的熱潮。云南高黎貢山鐵路隧道位于滇西南地震帶，地震活動頻度高，強度大。本碩士學(xué)位論文以“高黎貢山隧道動力穩(wěn)定性及抗減震措施研究”為題。首先，對隧道地震破壞特征進行數(shù)值模擬研究；其次，對高黎貢山隧道越嶺段在強震過程中的動力穩(wěn)定性及抗減震措施進行研究，獲得的主要成果如下：　?。?）利用解析法—反應(yīng)位移法進行地下結(jié)構(gòu)抗震計算，采用Matlab 矩陣計算軟件編寫計算程序，分析表明：隧道埋深、襯砌剛度和橫斷面尺寸、巖土體參數(shù)和地震大小對地下結(jié)構(gòu)的受力和變形影響較大?！　。?）結(jié)合Midas 軟件，采用多自由度體系有阻尼振動用模態(tài)（振型）分析法求解高黎貢山隧道圍巖體的阻尼比值。通過經(jīng)驗公式“a=3.14* z ”計算出場地圍巖體的局部阻尼系數(shù)，為數(shù)值模擬計算中的動參數(shù)取值提供參考。本文對阻尼系數(shù)的整個確定過程建立了系統(tǒng)的計算流程?！　。?）根據(jù)前人對汶川大地震震中附近山嶺隧道變形破壞特征的研究成果，本文建立斷層、洞口基覆分界、節(jié)理和塌方體、軟硬巖分界相應(yīng)的不良地質(zhì)數(shù)值模型，進行地震動力響應(yīng)分析。圍巖體及襯砌結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)表明：具有不良地質(zhì)條件的圍巖體在地震作用下使襯砌支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生環(huán)向剪切破壞、軸向裂縫等震害現(xiàn)象?！　。?）建立高黎貢山出口、進口段數(shù)值模型，采用隧址區(qū)人工合成波即加速度峰值0.46g 進行動力分析。計算結(jié)果表明：進、出口段襯砌結(jié)構(gòu)加速度和位移隨著進洞深度的增大而增加，進口段洞門襯砌結(jié)構(gòu)最大加速度1.3g；進口段襯砌結(jié)構(gòu)在進洞20m 處產(chǎn)生2.8Mpa 的集中應(yīng)力；出口段進洞30m 范圍襯砌結(jié)構(gòu)拱頂產(chǎn)生0.3Mpa 的拉應(yīng)力，進口段進洞范圍20m 范圍襯砌結(jié)構(gòu)拱頂產(chǎn)生0.8Mpa 的拉應(yīng)力；洞口邊坡局部產(chǎn)生塑性變形破壞。建議出口段抗震設(shè)防長度為30m；進口段抗震設(shè)防長度為20m。　?。?）建立高黎貢山隧道幫邁-邵家寨斷層數(shù)值模型，采用隧址區(qū)人工合成波即加速度峰值0.46g 進行動力分析。結(jié)果表明斷層在斷層破碎帶內(nèi)的剛性襯砌結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生較大的應(yīng)力，近9.8Mpa；襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖體在重力方向上產(chǎn)生0.07m的錯動位移；破碎帶及斷層上盤內(nèi)的襯砌結(jié)構(gòu)塑性破壞范圍較大。據(jù)此建議對高黎貢山隧道深埋斷層采用必要的抗震減震方案。　?。?）從解析法—反應(yīng)位移法、物理模擬和數(shù)值模擬三個方面探討大阻尼減震材料、圍巖體注漿和支護剛度的抗減震效果。研究表明，注漿加固圍巖和二次襯砌外使用大阻尼減震材料能有效的減小二襯結(jié)構(gòu)響應(yīng)的動應(yīng)力、位移和塑性破壞區(qū)，起到減震的效果。建議進出口段抗減震措施為：邊坡—掛網(wǎng)噴錨；圍巖體—注漿；初期支護—錨噴+鋼拱架；二次襯砌—鋼筋混凝土，并設(shè)抗震縫。建議斷層破碎帶采用“注漿+錨網(wǎng)噴+減震層+二次襯砌”的抗減震措施?！　?

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