雨水入滲與車輛作用下黃土隧道的地震動(dòng)響應(yīng).pdf

1、隨著國(guó)家西部大開發(fā)、交通運(yùn)輸“十二五”規(guī)劃等重大戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)與實(shí)施，公路隧道的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，西部交通網(wǎng)不斷向崇山峻嶺、離岸深水延伸，快速發(fā)展成為大力發(fā)展西部經(jīng)濟(jì)的平臺(tái)，成為連接經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)沿海城市的紐帶，對(duì)加強(qiáng)西部地區(qū)與外界經(jīng)濟(jì)文化交流有著重要意義。公路隧道的重要性日益凸顯，其總量和建設(shè)規(guī)模還會(huì)增大，但是對(duì)于黃土覆蓋面積較大的西部地區(qū)的隧道修建和維護(hù)具有一定的困難。其原因主要基于黃土的不良特性，西部地區(qū)特殊的地形地貌，

2、水文地質(zhì)、氣候環(huán)境等復(fù)雜條件，造成黃土隧道塌方、襯砌開裂和滲漏水等工程病害，危及行車和人身安全。
　　本文針對(duì)曲墻式斷面黃土隧道在自重、地震、車輛、雨水入滲等因素的影響下，利用有限元軟件ADINA分別建立車輛動(dòng)力模型、結(jié)構(gòu)場(chǎng)模型、入滲場(chǎng)模型，分別考慮黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場(chǎng)有脈沖、近場(chǎng)無(wú)脈沖、遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下與車輛、雨水入滲共同作用，定量分析黃土隧道結(jié)構(gòu)在不同埋深、不同降雨量的雨水入滲等因素下的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、孔隙水壓等變化規(guī)律，具體如

3、下：
　　(1)研究黃土隧道結(jié)構(gòu)車輛荷載、地震動(dòng)力荷載作用，利用有限元軟件ADINA，建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元車輛動(dòng)力計(jì)算模型，并利用MATLAB軟件計(jì)算出車輛荷載，分別計(jì)算黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場(chǎng)有脈沖、近場(chǎng)無(wú)脈沖、遠(yuǎn)場(chǎng)作用下車輛荷載作用、不同埋深下黃土隧道結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)有脈沖車輛荷載作用，得到黃土隧道結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力等變化規(guī)律。
　　(2)利用有限元軟件 ADINA，分別建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元雨水入滲和結(jié)構(gòu)場(chǎng)計(jì)

4、算模型，通過(guò) FSI對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行耦合求解。研究不同降雨量、不同地震動(dòng)作用下，埋深30m的黃土隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變等變化規(guī)律；研究降雨量為140mm、不同埋深下黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場(chǎng)有脈沖作用下，得到黃土隧道結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載共同作用下的襯砌變形規(guī)律。
　　(3)研究黃土隧道結(jié)構(gòu)雨水入滲、車輛荷載和地震動(dòng)共同作用，利用ADIN A建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元車輛動(dòng)力結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、雨水入滲模型，通過(guò) FSI對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行耦合求解。研究近

5、場(chǎng)有脈沖地震動(dòng)、不同降雨量、不同埋深作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、位移、孔隙水壓等變化規(guī)律，得到黃土隧道結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載共同作用下的襯砌變形規(guī)律。
　　結(jié)果表明：不同地震動(dòng)同時(shí)考慮車輛荷載作用，對(duì)埋深30m黃土隧道應(yīng)力、應(yīng)變、位移分析，得到近場(chǎng)脈沖地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)影響最大。不同埋深的黃土隧道結(jié)構(gòu)在車輛荷載、近場(chǎng)有脈沖共同作用下，隨著埋深的增大，黃土隧道斷面應(yīng)力、應(yīng)變、位移、加速度均呈增大趨勢(shì)。在不同地震動(dòng)、雨水入滲作用下，埋深30m隧道