本文關(guān)鍵詞：含隧道層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)特性研究

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【摘要】：2008年發(fā)生的“5.12”汶川大地震導(dǎo)致震區(qū)大量房屋倒塌、隧道崩塌、邊坡破壞,并誘發(fā)了大量的滑坡、泥石流和崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害,造成了大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。地震災(zāi)害的突出特點(diǎn)表現(xiàn)為突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、次生災(zāi)害多。我國(guó)幅員遼闊,山地眾多,地質(zhì)環(huán)境獨(dú)特,構(gòu)造異�；钴S,在中西部地區(qū)地震災(zāi)害頻發(fā)。近年來,國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,一大批水利水電樞紐、山區(qū)高速公路、鐵路客運(yùn)專線等大型工程正在或?qū)⒁ㄔO(shè)實(shí)施。由于地形、環(huán)境或工程成本等因素制約,這些工程在實(shí)施過程中可能會(huì)出現(xiàn)邊坡下伏有隧道、隧洞或地下采空區(qū)等情況。因此,含洞室邊坡的地震動(dòng)力響應(yīng)及地震穩(wěn)定性問題顯得尤為突出。本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“含地下洞室(群)巖石邊坡地震災(zāi)變行為與抗震性能評(píng)價(jià)”(編號(hào)：51204125),開展了含隧道層狀巖質(zhì)邊坡大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),研究了其地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,并利用有限元軟件MIDAS GTS/NX進(jìn)行數(shù)值模擬與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證。主要研究工作如下：(1)振動(dòng)臺(tái)模型設(shè)計(jì)方案基于相似理論設(shè)計(jì)并完成了相似比為1：10的下伏隧道層狀巖質(zhì)邊坡大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。介紹了模型試驗(yàn)相似關(guān)系設(shè)計(jì)原則,確定了主要物理相似常數(shù)、根據(jù)相似關(guān)系選擇相似材料以及模型箱的邊界處理方法和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方案。將大瑞波、汶川波和Kobe波三種地震波作為輸入波,并制定試驗(yàn)加載方案。(2)含隧道層狀巖質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律分析對(duì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析,重點(diǎn)分析了邊坡巖體在不同地震波形、加載方向以及不同加速度峰值激振下的水平向、豎向加速度動(dòng)力響應(yīng)以及動(dòng)位移響應(yīng)特性等。對(duì)邊坡模型的水平向、豎向加速度響應(yīng)特性進(jìn)行了研究,得到了水平和豎向加速度放大系數(shù)沿坡體高程的分布特性,并分析了測(cè)點(diǎn)位置、地震波類型、加載方向以及地震動(dòng)強(qiáng)度等因素對(duì)水平和豎向加速度響應(yīng)規(guī)律的影響；分析了邊坡巖體地震動(dòng)位移響應(yīng)特性,探討了地震波類型、地震動(dòng)強(qiáng)度、測(cè)點(diǎn)位置等因素對(duì)巖體動(dòng)位移響應(yīng)規(guī)律的影響。(3)含隧道層狀巖質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬根據(jù)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,利用有限元軟件MIDAS GTS/NX對(duì)下伏隧道層狀巖質(zhì)邊坡進(jìn)行了三維建模,以輸入不同激振強(qiáng)度的汶川波(WC-XZ雙向)和輸入激振強(qiáng)度為0.2g時(shí)各加載工況(WC-X, WC-Z,WC-XZ,DR-XZ,K-XZ)為例,將下伏隧道層狀巖質(zhì)邊坡的動(dòng)力有限元數(shù)值模擬結(jié)果與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)兩者的變化趨勢(shì)基本一致,完成了模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬的相互驗(yàn)證,并在此基礎(chǔ)上建立了無隧道層狀巖質(zhì)邊坡數(shù)值模型。通過有無隧道層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)的對(duì)比分析,探討了隧道對(duì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響。
【關(guān)鍵詞】：含隧道巖質(zhì)邊坡 地震動(dòng)力特性 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 動(dòng)力響應(yīng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U452.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義10-11
• 1.2 巖質(zhì)邊坡地震穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 動(dòng)荷載作用下巖體力學(xué)特性研究11-12
• 1.2.2 地震作用下巖質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)及安全評(píng)價(jià)研究12-15
• 1.2.3 地震作用下巖體錨固性能分析研究15-16
• 1.3 含地下洞室?guī)r石邊坡的地震穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4.2 技術(shù)路線18-20
• 2 含隧道層狀巖質(zhì)邊坡振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì)20-34
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試元件20-23
• 2.1.1 振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)20-21
• 2.1.2 測(cè)試元件21-23
• 2.2 研究目的和內(nèi)容23-24
• 2.2.1 研究目的23
• 2.2.2 研究?jī)?nèi)容23-24
• 2.3 模型試驗(yàn)相似關(guān)系推導(dǎo)24-26
• 2.3.1 相似理論24-25
• 2.3.2 模型相似關(guān)系設(shè)計(jì)25-26
• 2.4 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與制作26-29
• 2.4.1 模型箱設(shè)計(jì)與邊界處理26-28
• 2.4.2 模型設(shè)計(jì)與傳感器布置28-29
• 2.5 地震波加載方案29-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 3 含隧道層狀巖質(zhì)邊坡地震響應(yīng)特性的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究34-58
• 3.1 概述34
• 3.2 對(duì)邊坡豎直向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響34-41
• 3.3 地震波類型和加載方式對(duì)邊坡加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響41-48
• 3.3.1 對(duì)邊坡水平向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響41-45
• 3.3.2 對(duì)邊坡豎向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響45-48
• 3.4 激振強(qiáng)度對(duì)含隧道層狀巖質(zhì)邊坡加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響48-54
• 3.4.1 對(duì)邊坡水平向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響48-51
• 3.4.2 對(duì)邊坡豎向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響51-54
• 3.5 含隧道層狀巖質(zhì)邊坡動(dòng)位移響應(yīng)特性54-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 4 隧道對(duì)層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)特性的影響研究58-80
• 4.1 概述58
• 4.2 有限元?jiǎng)恿Ψ治龌驹?/span>58-62
• 4.2.1 動(dòng)力反應(yīng)分析方法58-59
• 4.2.2 有限元強(qiáng)度折減法59-61
• 4.2.3 動(dòng)力反應(yīng)模型邊界條件處理61-62
• 4.3 下伏隧道層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力數(shù)值模擬62-65
• 4.3.1 邊坡概況62
• 4.3.2 計(jì)算模型62-63
• 4.3.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置和地震波的選取63-65
• 4.4 下伏隧道對(duì)層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)的影響分析65-78
• 4.4.1 數(shù)值分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果比較65-71
• 4.4.2 有無隧道的層狀巖質(zhì)邊坡地震動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬比較71-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 5 結(jié)論與展望80-84
• 5.1 試驗(yàn)主要工作與結(jié)論80-82
• 5.2 展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-92
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果)92-94
• 致謝94

【相似文獻(xiàn)】

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