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依托某层状围岩深埋铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型.选取12条地震波数据,模拟基岩SV波地震作用,调整地震动峰值加速度和地震动入射方向,对研究结构随地震动输入方向的敏感性进行分析.研究分析得到:二次衬砌在地震入射角度为30°～45°时对地震动方向变化敏感性较低,... 相似文献
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历次震害表明隧道等地下结构受地震影响较大，当地震动的卓越频率与结构的固有频率一致时，引发的共振会对结构产生更严重的破坏。针对共振这一地震中的特殊现象，通过ANSYS分析研究浅埋偏压黄土隧道在双向地震耦合作用下隧道衬砌各处的共振响应和围岩至衬砌段共振响应峰值的变化规律，同时考虑偏压角度和断面最大跨径对共振响应峰值的影响。研究结果表明：浅埋偏压黄土隧道具有多阶固有频率，衬砌的位移和应力均出现了共振现象且共振不表现出结构的自振频率特征；从围岩至衬砌段的共振响应具有放大效应；水平位移峰值随偏压角度的增大而减小；适当增大断面最大跨径对于抵抗共振是有利的；拱腰和拱脚处的主应力受共振影响较大，在隧道的抗震设计中应予以加强。 相似文献
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依托四川茂县跃龙门铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型。选取El-Centro地震波数据,通过应用扩展有限元理论,对横通道与主隧道交叉结构在最不利地震条件下的裂损进行研究,并提出减震层结合柔性接头的抗震措施。研究分析得到:减震层结合柔性接头的设置减小并抑制了交叉结构隧道在强震作用下的开裂范围。柔性接头的设置阻止了纵向裂缝的扩展,在交叉口处中部设置环向柔性接头能完全阻止交叉部位拱顶的裂缝生成;在初期支护和二次衬砌之间设置减震层,给予衬砌更大变形空间,使二次衬砌不易受初期支护变形受力影响而开裂。 相似文献
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基于有效的土-结相互作用有限元数值模拟方法，利用有限元软件ABAQUS对水平及竖向地震共同作用下双线盾构隧道的地震响应进行分析研究。地震动输入选取近场地震Loma、ChiChi、Mammoth和WoLong的基岩水平及竖向加速度时程记录。结果表明，不同近场地震记录对隧道结构的作用不同，隧道的地震反应与场地性质及地震动的频谱特性密切相关。对比隧道在水平及竖向地震动共同作用下的响应与单向水平地震动作用下的响应，发现隧道的最大地震附加内力及其分布均发生较大的变化，在隧道结构抗震设计中需引起重视。另外，分析中还考虑了在双向地震动共同作用下，隧道间距、土-结接触面的摩擦系数、土-结相对刚度、输入的地震记录和竖向地震动相对强度对隧道地震响应的影响等，研究结果对隧道工程的抗震设计具有一定的参考价值。 相似文献
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2022年1月8日，青海省门源县发生MS6.9地震，造成震中附近的兰新高铁大梁隧道受损，导致高铁长时停运。文章通过建立二维平面应变模型，加载双向门源波进行动力时程分析，得到了大梁隧道的地震动响应结果，并对模型在震后的受力变形及震害特征进行详细分析。结果表明：在门源波双向加载下，大梁隧道的地震动响应受水平地震荷载影响很大；沿着y轴正向，隧道的截面形状对纵向位移和加速度的地震动响应有加强作用；拱顶处地震动响应最大，其竖向及横向地震动响应加速度分别为5.206 4 m/s2、4.534 8 m/s2,竖向及横向位移分别为7.070 9 cm、0.641 5 cm;拱底处地震动响应最小，其竖向及横向地震动响应加速度分别为3.287 6 m/s2、4.511 2 m/s2,竖向及横向位移分别为4.851 6 cm、0.625 2 cm;拱肩、拱脚处存在明显的应力集中现象，拱顶、拱底、拱肩及拱脚处内力的受力形式发生变化，但是衬砌应力和内力的极值均发生在拱腰及拱脚处，说明拱腰及拱脚处为震害严... 相似文献
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针对黄土地区山岭隧道面临的强震灾害现实特点,以强震作用下洞口周边土体与隧道结构的地震动放大效应为主要研究目标,通过建立三维数值模型,重点研究不同坡度、坡高与入洞高程模型的坡面高程方向、水平方向以及衬砌结构的加速度与位移响应规律,提出坡面加固区范围和隧道抗震设防长度建议值。研究结果表明:仰坡高度、坡角及进洞高程的变化,均会对隧道洞口段地震响应规律和破坏模式产生重要影响,缓坡易发生坡底处的剪切破坏,而陡坡易发生坡顶的拉裂破坏;随着边坡高度的增大,边坡的滑动破坏范围逐渐增大;隧道的存在对坡面地震动高程放大效应有明显"抑制"作用,在洞口水平向存在动力响应放大区,范围为2.1～2.8倍洞径;通过分析隧道衬砌沿进深方向的动力响应规律,建议黄土隧道洞口段抗震设防长度最小值为3倍洞径。 相似文献
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2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征，基于地震现场考察结果，采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动，开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析，研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征，探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下，墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加，但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显，最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处；水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著；墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位，墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显；裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用，但随高度增加逐渐过渡为强化作用；裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应，可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。 相似文献
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东非大裂谷处于持续扩张运动中,断层错动和地震作用活跃.对此依托内马铁路2号隧道工程,设计断层错动和地震作用下山岭隧道振动台试验.综合确定长度相似比0.05、密度相似比0.8、弹性模量相似比0.03,设计了一种新型的断层错动装置和隧道震动裂缝声发射监测方法.试验结果表明:断层错动装置较好的模拟了岩层错动,声发射监测技术较好的监测了断层和地震作用下隧道衬砌微裂隙产生.断层错动和地震共同作用下,Y方向的地震波引起隧道衬砌侧壁产生较大响应,Z方向地震波引起隧道衬砌拱顶产生较大响应,隧道衬砌加速度响应值受断层错动量影响较小.断层错动和地震共同作用下,Y方向输入的地震波引起的隧道断层段衬砌侧壁受拉应变较大,且随断层滑移量增加而增加,其他位置拉应变较小.断层错动和地震共同作用下,Z方向的地震波引起的隧道断层段衬砌拱顶和拱底外壁受拉应变较大,且随断层滑移量增加而增加,其他位置拉应变较小.该试验结果对类似隧道工程研究具有参考价值. 相似文献
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联络通道是长距离盾构隧道结构中不可缺少的部分,常设置于两条隧道之间,用于逃生、防火及排水等。与此同时,联络通道与隧道的连接处构造复杂,空间效应明显。在地下结构截面突变处,在地震荷载作用下易产生应力集中,造成结构的破坏,从而带来不可估量的震害。基于有限差分软件FLAC3D,以天津的典型粉质黏土为例,建立双线并行隧道及联络通道的三维模型,对场地施加正弦波,分析隧道与联络通道连接处的应力和变形情况,并探讨隧道结构埋深、联络通道的直径和长度等对连接处地震响应的影响。基于Fish语言,建立能模拟不同地震波入射方向有限差分模型,计算表明不同地震波入射方向对结构连接处受力具有显著影响。 相似文献
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鉴于穿越地震活动带逆断层的铁路山岭隧道易受逆断层滑动的影响,且目前铁路隧道穿越多条活动性断层可供借鉴经验较少的现状。文章采用数值分析方法,对活动逆断层错动下的铰链式衬砌隧道在地震荷载作用下围岩加固方式、超挖设计结构的动力响应进行对比分析。结果表明逆断层错动时,对浅部地层变形的影响范围大于深部,但最大附加变形出现在深部断层面附近,且错距越大其最大附加变形值越大,断层活动对隧道结构安全影响较为显著。注浆加固并不改变衬砌在地震中的震动频谱特性,宜采用施作单层衬砌预留修复空间的设计方案。对于是否超挖设计的两种工况下,衬砌位移变化规律一致,衬砌的震动频谱特性一致。经过监控量测发现支护压应力在埋设2个月左右后趋于稳定。所得结论可为今后类似工程结构设计与施工提供参考。 相似文献
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地下结构的地震响应主要取决于由地震波传播产生的土体变形与土结相互作用。剪切波传播过程中将会引起隧道衬砌的椭圆化变形,进而降低衬砌有效承载力。剪切波作用下的深埋圆形隧道可认为处于均质的纯剪状态,基于相对刚度法的拟静力解析解可充分考虑土结相互作用对隧道结构内力的影响。基于此,本文将通过有限元数值分析获得的自由场地地基变形引入不滑移状态下深埋圆形隧道内力求解公式,并结合二维和三维数值模拟途径,将动力分析结果与解析解结果进行对比分析,以评价各种解析方法的适用性和数值途径的可靠性。 相似文献
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以棋盘石穿越断层破碎带段隧道为背景，采用理论计算与数值模拟相结合的方法，对棋盘石隧道在汶川波作用下的地震响应分析进行了系统研究。探讨了断层破碎带衬砌在地震荷载作用下的破坏方式，并且把数值模拟结果与汶川特大地震震害的公路隧道进行对比分析。结果表明:用松动圈折减系数法估算出衬砌最大弯矩和剪力的数值与数值模拟的结果基本一致，验证了MIDAS/GTS-NX模拟隧道地震时程分析的可行性；同时根据对有限元模型进行时程分析的结果，探讨了断层破碎带处衬砌的破坏方式，并提出合理可行的防治及加固措施。 相似文献
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为进一步提高高烈度艰险山区跨断层隧道的减震性能,依托丽香铁路蒙古哨隧道工程,利用有限差分数值软件FLAC~(3D)对跨断层隧道施设减震层不同模式的减震效果进行研究。研究结果表明:减震层施设于初支与围岩间,其横向位移减小4.17%、竖向位移减小14.32%、最大主应力减小47.89%、最小主应力减小25.93%、最大剪切应力减小27.74%、最小安全系数提高34.62%～59.40%;减震层施设于初支与二衬间,其横向位移减小3.72%、竖向位移减小7.73%、最大主应力减小16.11%、最小主应力减小20.21%、最大剪切应力减小20.73%、最小安全系数提高0.04%～28.38%;减震层施设于初支与围岩间的减震效果优于施设于初支与二衬间。研究成果对于跨断层隧道的减震设计及减震技术有着重要的意义。 相似文献
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为研究双洞八车道超大断面隧道在地震力作用下的动力响应特征,以平潭综合实验区牛寨山隧道为工程背景,建立双洞八车道隧道的三维有限元数值计算模型。采用时程分析方法,在模型底部输入水平向地震动荷载,计算隧道结构在地震动荷载作用下的响应,包括位移、加速度及应力的变化。结果表明:最大水平和竖向位移出现在拱顶处,南线浅埋隧道整体呈剪切响应;隧道最大水平加速度出现在南线隧道拱顶偏左处,最大垂直加速度出现在南线隧道拱顶偏右处,南线隧道洞口由于浅埋,关键部位响应差较北线要大;南线的右拱肩埋深最浅,该部位拉应力最大,而北线拱顶的拉应力区最大,拱脚也出现明显的拉或压应力。建议在隧道洞口段的拱顶、拱脚及埋深最浅的部位应加强抗震设防。 相似文献
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Dynamic interaction of twin vertically overlapping lined tunnels in an elastic half space subjected to incident plane waves 
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下载免费PDF全文 The scattering of plane harmonic P and SV waves by a pair of vertically overlapping lined tunnels buried in an elastic half space is solved using a semi-analytic indirect boundary integration equation method. Then the effect of the distance between the two tunnels, the stiffness and density of the lining material, and the incident frequency on the seismic response of the tunnels is investigated. Numerical results demonstrate that the dynamic interaction between the twin tunnels cannot be ignored and the lower tunnel has a significant shielding effect on the upper tunnel for high-frequency incident waves, resulting in great decrease of the dynamic hoop stress in the upper tunnel; for the low-frequency incident waves, in contrast, the lower tunnel can lead to amplification effect on the upper tunnel. It also reveals that the frequency-spectrum characteristics of dynamic stress of the lower tunnel are significantly different from those of the upper tunnel. In addition, for incident P waves in low-frequency region, the soft lining tunnels have significant amplification effect on the surface displacement amplitude, which is slightly larger than that of the corresponding single tunnel. 相似文献
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针对黄土边坡与隧道洞口段衬砌的相互作用问题，运用数值模拟的方法分析了以不同进洞高程进洞时黄土隧道洞口段衬砌的动力响应特征和洞口仰坡的动力稳定性。结果表明:进洞高程越大，洞口段隧道衬砌的位移响应与内力响应越大；随着进洞高程的增大，坡面位移放大系数在减小，不同进洞高程进洞时坡面位移放大系数均呈先增大后减小再增大的变化趋势。在0.2~0.6H时变化最为剧烈，0.4H左右时位移放大系数达到了最大值；不同进洞高程进洞时坡面中心和水平方向距离隧道结构1.5D处的坡面位移放大系数变化趋势基本一致，其大小关系为:纯边坡位移放大系数 < 有隧道结构中面位移放大系数 < 距隧道1.5D位移放大系数；随着进洞高程的增大，剪应变增量和坡面位移均在减小，坡面的稳定性在增强。该研究可为黄土地区隧道进洞高程的选择提供一定的参考。 相似文献
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目前关于隧道震害问题的研究主要集中于隧道洞门和洞口段,实际上仍有不少洞身衬砌在地震中产生严重震害,其中一个重要原因便是衬砌背后存在空洞或者回填不密实。通过大型有限元软件ABAQUS,采用无限元边界解决地震波的反射震荡问题,研究衬砌背后空洞对隧道的地震动力响应的影响。通过分析得到:密实状态下,即使在较大地震动力作用下,衬砌结构仍处于良好的受压状态;一旦衬砌背后存在空洞,地震作用下脱空区衬砌产生很大拉应力,可能导致衬砌开裂坍塌;同时,空洞处周边围岩产生塑性区,易引起岩体松弛掉落冲击衬砌。 相似文献
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The effect of ground stratification on the seismic response of circular tunnels is investigated, as most practice-oriented studies consider homogeneous ground. A finite element plain-strain model of a circular tunnel cross-section embedded in a two-layered ground is used to highlight the influence of stratification on the tunnel׳s seismic response. The layers interface was placed at the crown, centre and invert level.It is proved that ground stratification has an important role in the lining seismic forces. When the tunnel is fully embedded in one of the layers, the seismic lining forces may vary significantly in comparison with the single-layer case. If the tunnel intercepts both layers, maximum lining forces aggravation occurs when the lower layer is very stiff. 相似文献