地鐵隧道群對地震動的影響.pdf

1、近些年來,隨著許多城市對地下空間的大規(guī)模開發(fā)利用,地鐵已成為城市交通的主要工具。研究地鐵隧道群對地震動的影響具有重要的工程意義和理論價值。
　　 地鐵隧道對沿線地震動影響問題的本質(zhì)上是地下隧道對地震波的散射問題。本文利用非線性有限元分析程序FLUSH,研究了線性均勻場地、線性層狀場地、非線性均勻場地和非線性層狀場地四種場地中地鐵隧道群對地震動的放大作用問題,給出了時域中地表地震動反應。
　　 對于線性均勻場地,首先求解了

2、自由場的地震反應,進而研究了雙隧道對地震動放大作用的影響規(guī)律,對比分析了有無隧道時場地對地震動放大作用的不同。然后對線性層狀場地,研究了自由場和含雙隧道層狀場地的地震反應,分析了均勻場地和層狀場地中地鐵隧道對地震波散射問題的差異,論證了利用層狀模型研究的必要性和合理性。研究表明:含隧道場地比自由場對地震動的放大作用更為顯著,土層本身對地震動就有明顯的放大效應,而含隧道場地的地震反應則是由場地自由場響應與因隧洞存在而引起的散效應的疊加,所

3、以地震反應一方面受土層自振特性的影響,另一方面受隧洞對波的散射特性的影響。
　　 入射地震波峰值較大情況下,土體本構關系將不再呈線性,而是呈現(xiàn)出很強非線性。本文在線性反應分析基礎上,進一步利用等效線性方法研究了含地鐵隧道群場地的非線性地震反應。研究表明:含地鐵隧道群的非線性場地對地震動的放大效應明顯大于自由場的非線性地震反應。土的非線性體現(xiàn)在其剛度與剪切模量的減小和阻尼的增大,相應的剪切波速和土層的基振頻率減小。與線性場地反應相

4、比,非線性反應中,加速度反應譜峰值對應的卓越周期較大。當輸入地震動加速度幅值增大時,地表點水平加速度反應譜峰值對應的周期偏長,說明土體非線性特征增強。再考慮場地的層狀特征,求解了非線性層狀場地中地鐵隧道對地震動的放大作用問題。土體的層狀特性和非線性特性對場地地震反應均有影響。
　　 針對不同場地情況,本文還考察了隧道間距和襯砌特性對場地反應的重要影響。研究表明:隧道間距是影響地震動放大特征的重要因素,由隧洞散射作用引起的地面豎向