活斷層地區(qū)隧道抗震問(wèn)題的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來(lái)，隧道在我國(guó)西部工程建設(shè)中的重要性日益明顯，而西部地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地震頻繁出現(xiàn)，因此，隧道抗震已成為西部工程建設(shè)中的重要問(wèn)題之一。本文以川藏公路黃草坪隧道為研究對(duì)象，應(yīng)用有限差分程序FLAC3D對(duì)其進(jìn)行了抗震問(wèn)題的數(shù)值模擬。論文主要包括以下幾個(gè)部分： 1.以隧道洞身段為例，探討了隧道地震響應(yīng)數(shù)值模擬中的幾個(gè)基本問(wèn)題，研究了基線校正、橫向計(jì)算范圍、地震烈度、人工邊界和地震波類型對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的影響。采用最小二乘速度校正

2、算法，并結(jié)合origin軟件對(duì)所采用的地震波進(jìn)行了基線校正，通過(guò)對(duì)比基線校正前后的積分位移證明了其重要性。分別采用4倍洞徑、6倍洞徑、8倍洞徑的橫向范圍和超越概率為5﹪、10﹪、63﹪的地震波進(jìn)行模擬，確定了數(shù)值模擬中合理的橫向范圍和地震波。討論了自由場(chǎng)地邊界和粘性邊界的區(qū)別，且對(duì)P波和S波均采用這兩種邊界進(jìn)行了對(duì)比研究，得到了合理的人工邊界。 2.從塑性區(qū)、位移和應(yīng)力的角度探討了黃草坪隧道洞身段在P波和S波作用時(shí)的地震動(dòng)力響應(yīng)

3、特性，結(jié)果表明，隧道結(jié)構(gòu)周圍局部圍巖會(huì)發(fā)生剪切破壞，需要對(duì)其進(jìn)行一定的加固處理，但隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞。 3.重點(diǎn)研究了黃草坪1號(hào)和2號(hào)隧道洞口段在受到P波和S波作用時(shí)的地震動(dòng)力響應(yīng)，結(jié)果表明，洞口邊坡有可能發(fā)生張拉破壞，影響邊坡和隧道的安全性，但隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞。 4.在抗震減震措施的數(shù)值模擬研究中，重點(diǎn)研究了設(shè)置減震層的減震效果，結(jié)果表明，設(shè)置減震層可以明顯改善圍巖的應(yīng)力，有利于隧道穩(wěn)定。通過(guò)不同抗震縫間距的

4、模擬，得到20m為合理的抗震縫間距。通過(guò)對(duì)不同襯砌剛度的模擬，認(rèn)為現(xiàn)有的襯砌結(jié)構(gòu)剛度比較合理。 5.通過(guò)將黃草坪1號(hào)隧道與活斷裂之間的距離設(shè)為50m、100m、200m、400m進(jìn)行模擬，對(duì)比各自的塑性區(qū)、位移和應(yīng)力，從而得到當(dāng)活斷層與隧道平行時(shí)，其合理的安全距離為100m以上。 6.經(jīng)過(guò)綜合研究，黃草坪隧道受到超越概率為1096的地震波作用時(shí)，洞身段和洞口段的支護(hù)結(jié)構(gòu)均是穩(wěn)定的，但洞身段的隧道圍巖和洞口邊坡有可能發(fā)生破