活斷層地區(qū)隧道抗震問題的數(shù)值模擬研究.pdf

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

2、算法，并結(jié)合origin軟件對所采用的地震波進行了基線校正，通過對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。討論了自由場地邊界和粘性邊界的區(qū)別，且對P波和S波均采用這兩種邊界進行了對比研究，得到了合理的人工邊界。 2.從塑性區(qū)、位移和應力的角度探討了黃草坪隧道洞身段在P波和S波作用時的地震動力響應

3、特性，結(jié)果表明，隧道結(jié)構(gòu)周圍局部圍巖會發(fā)生剪切破壞，需要對其進行一定的加固處理，但隧道支護結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞。 3.重點研究了黃草坪1號和2號隧道洞口段在受到P波和S波作用時的地震動力響應，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，重點研究了設置減震層的減震效果，結(jié)果表明，設置減震層可以明顯改善圍巖的應力，有利于隧道穩(wěn)定。通過不同抗震縫間距的

4、模擬，得到20m為合理的抗震縫間距。通過對不同襯砌剛度的模擬，認為現(xiàn)有的襯砌結(jié)構(gòu)剛度比較合理。 5.通過將黃草坪1號隧道與活斷裂之間的距離設為50m、100m、200m、400m進行模擬，對比各自的塑性區(qū)、位移和應力，從而得到當活斷層與隧道平行時，其合理的安全距離為100m以上。 6.經(jīng)過綜合研究，黃草坪隧道受到超越概率為1096的地震波作用時，洞身段和洞口段的支護結(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