土與襯砌結構相互作用的隧道三維內源瞬態(tài)動力響應分析.pdf

1、實際工程中，地下襯砌結構可能受到內源瞬態(tài)荷載作用，如發(fā)生在2013年11月22日的黃島石油管道爆炸，會對襯砌結構及其周圍巖土介質造成嚴重破壞。為此，本文開展襯砌隧道內表面作用有內源瞬態(tài)荷載時，產(chǎn)生的應力波在隧道襯砌及周圍巖土介質中的傳播衰減規(guī)律，為地下隧道的抗爆減震設計提供理論依據(jù)。主要研究內容如下：
　　（1）內源爆炸荷載作用下無限彈性空間中襯砌隧道的瞬態(tài)動力響應。采用Fourier變換和Laplace變換，推導出內源爆炸荷載作

2、用下無限彈性空間中圓柱形襯砌孔洞的瞬態(tài)動力響應無量綱解答，利用Fourier和Laplace逆變換數(shù)值方法，計算分析內爆炸荷載產(chǎn)生的振動在襯砌和周圍彈性介質中的分布和傳播衰減規(guī)律。計算結果表明，爆源中心處襯砌和周圍土體接觸面處徑向位移、徑向應力、環(huán)向應力最大，向左右兩側迅速衰減，在5倍襯砌內徑處衰減趨于零；接觸面上徑向位移、徑向應力、環(huán)向應力時程曲線峰值爆源中心處最大，離爆源中心越遠，峰值越小，且在t*=10時衰減趨于零。
　?。?/p>

3、2）內源爆炸荷載作用下無限飽和多孔介質中襯砌隧道的瞬態(tài)動力響應。采用Laplace和Fourier變換，提出一種在內源爆炸荷載作用下，飽和土體中圓形襯砌隧道的瞬態(tài)動力響應精確解答?；贐iot波動理論，將周圍土體和襯砌結構分別看成飽和兩相介質和彈性介質，推求了Laplace和Fourier變換域內爆炸荷載作用下襯砌和周圍飽和土體的動力響應解析解。利用Laplace和Fourier變換反變換的數(shù)值方法，進行了爆炸荷載作用下襯砌和周圍土體的

4、動力響應數(shù)值分析。結果表明：與簡化的二維平面應變模型相比，基于三維模型得到的環(huán)向應力、徑向位移和孔隙水壓力較??；隧道的動力響應隨時間而迅速減小，并隨著與爆源距離的增加，而在徑向和軸向上呈指數(shù)衰減。
　?。?）隧道襯砌周圍分別為彈性介質和飽和多孔介質時隧道動力響應的對比。假設飽和多孔介質的孔隙率n為0，將飽和多孔介質退化為理想彈性介質，獲得了襯砌隧道周圍為彈性介質時的襯砌隧道的動力響應解答，將襯砌隧道周圍為彈性介質和飽和多孔介質時襯