【碩士】單側(cè)隧道內(nèi)爆炸荷載作用下雙線地鐵隧道的動力響應(yīng)與抗爆分析【2005】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：天津大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　當前，地下空間的開發(fā)已成為國家基礎(chǔ)建設(shè)的一項重要組成部分。在城市地鐵、地下商業(yè)空間等各類結(jié)構(gòu)中，為預(yù)防各種生產(chǎn)事故或恐怖襲擊所造成的意外爆炸，地下結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的抗爆能力，因而研究地下結(jié)構(gòu)遭受各種內(nèi)部爆炸沖擊下的動力響應(yīng)，對地下工程的設(shè)計、施工及抗爆研究都有著重要的理論意義和工程價值。本文研究單側(cè)隧道內(nèi)爆炸荷載作用下雙線地鐵隧道的動力響應(yīng)及抗爆措施，主要工作包括以下幾個方面。　　(1)在土一結(jié)構(gòu)動力相互作用分析中，采用有限元與無窮元相耦合的方法建立了由雙線隧道及其周圍有限成層土區(qū)、遠場半無限土區(qū)所組成的整體計算模型，并對巴朗所做的地下隧道爆炸試驗進行了數(shù)值模擬，驗證了本文所建立模型的合理性?！　?2)依據(jù)某實際地鐵工程的地質(zhì)勘探資料建立土體的有限元模型，分析了地鐵隧道襯砌及周圍土體的位移、速度、加速度、正應(yīng)力和剪應(yīng)力等的變化規(guī)律與發(fā)展趨勢，以及地下爆炸波沿有限成層土區(qū)傳播的行波效應(yīng)和衰減特征?！　?3)對于隧道襯砌與周邊土體的相互作用問題，使用600dmn單元做為接觸單元，研究分析了接觸面滑移、張合對隧道及土體應(yīng)力場的影響規(guī)律；同時分析了爆炸超壓、隧道埋深和間距以及周圍土質(zhì)條件等對隧道襯砌應(yīng)力場的影響規(guī)律。　　(4)針對隧道襯砌的破壞情況，選用泡沫鋁做為隧道襯砌的抗爆防護材料，分析了其對隧道襯砌的抗爆效果及工程應(yīng)用的可能性?！　⊥ㄟ^以上工作，得到如下結(jié)論：隧道的埋深及其周圍的土質(zhì)條件以及軟弱下臥土層，對遭受內(nèi)部爆炸的隧道及其鄰近隧道的動力響應(yīng)及破壞程度產(chǎn)生顯著的影響；相鄰隧道的合理間距與其周圍的土質(zhì)條件密切相關(guān)，土質(zhì)越硬，則間距應(yīng)越大，同時兩隧道外壁間的最短距離應(yīng)不少于一倍的隧道直徑；在遭受內(nèi)部爆炸的隧道內(nèi)側(cè)貼裝泡沫鋁材料，可使隧道襯砌的應(yīng)力及變形明顯降低，從而起到防護隧道襯砌的理想效果，對隧道抗爆工程具有廣闊的應(yīng)用前景?！　?

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