高速铁路黄土隧道洞口段高边坡动力响应特征研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:xiahou001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自21世纪以来,我国的道路交通发展取得了举世瞩目的成就,同时也伴随着许多的道路交通安全问题,我国西部多山,以黄土山岭居多,因此很多高速铁路都要通过隧道来克服这种地形和高程的障碍,从而达到缩短里程、保持道路顺直等要求。由于我国地震频发,隧道的抗震问题一直是研究的重点,但是对于黄土隧道的地震动力响应研究实例较少,因此对于黄土坡-隧结构体系的动力问题需要进一步的研究,黄土边坡本身存在自身的边坡静力场,而边坡的动力放大效应和隧道洞口段本身的动力响应又会相互影响产生更加复杂的应力场,从而不同的仰坡坡度、坡高以及进洞高程都会在地震作用下产生不同的动力响应,所以对黄土边坡隧道洞口段在地震作用下的变形破坏规律和形式以及动力响应的了解具有重要意义。  本文采用数值模拟和大型振动台模型试验两种方法进行了高边坡黄土隧道地震动力响应的相关研究,重点进行了仰坡坡度45°和60°下不同进洞高程来研究黄土隧道洞口段及边坡的失稳破坏规律和受力特性。主要研究的内容和结论如下:  (1)查阅国内外关于地震作用隧道洞口段的动力响应的相关文献,经过分类汇总,总结了隧道震害的类型、破坏机理以及相关的研究方法,并且通过国内外研究进展确定了本文的研究内容。  (2)隧道的存在对它周围坡面的峰值加速度有一定的抑制作用,当仰坡坡度一定时,峰值加速度与边坡高度具有很好的正相关性,随着坡高的增大,坡面的峰值加速度也在增大,但是这种增大并不是持续增大的,当接近坡顶面时,坡面峰值加速度会趋于稳定,呈现出一定的加速度放大效应饱和的现象。  (3)随着仰坡坡度的增大,衬砌的位移也在增大,最大位移位置一般出现在距离洞口0~50m之间,随着进洞高程的增大,会有向洞口移动的趋势,在确定隧道的抗震设防长度时应充分考虑临空面放大效应的影响范围,就衬砌位移的变化来看,隧道的抗震设防长度应确定为距离洞口70m的范围,也就是5.4倍的隧道洞径。  (4)坡面位移随坡高的增大而增大,仰坡坡度增大时坡面位移的变化量也会增大,在隧道周围,坡面位移的变化率较低,在隧道仰拱位置位移减小,隧道影响的范围为以隧道为中心20m范围以内,也就是1.54倍的隧道洞径,随着进洞高程的增大,这种影响愈加明显。  (5)在模型试验中当地震基本烈度达到9度的时,坡顶面首先出现沿隧道轴向的裂缝,坡脚由于应力集中产生剪切挤出破坏,随着地震强度的增大,坡顶面会出现明显的外鼓现象,整个坡面的破坏首先是从坡顶面发生的,说明坡顶面是地震加速度放大效应最为明显的位置;坡面最终的破坏是因为在坡面两侧距离坡面25~35cm的位置出现由于坡面外鼓引起的张拉弧形裂缝,最终贯通形成滑坡面发生滑塌破坏,坡顶平面会形成龟裂裂缝和震陷。  (6)随着台面峰值加速度的增加,土体的卓越频率整体向左移,土体的地震波成分越来越丰富。说明随着地震加载次数的递增,土体的内部结构发生了改变,剪切刚度减小,土体的波阻抗ρcs在不断减小,从而土体的自震频率也在不断减小,土体的破坏程度会增加。
其他文献
我国的人均水资源贫乏,且国内的湖泊、水库富营养化越来越严重,因而人们有时不得不以富营养化水作为饮用水源。而常规的处理工艺已不能有效地去除这类水源水中的有机物、氨氮
在边界层风洞中搭建风雨联合作用环境,研究了风雨联合作用下风雨场的变化规律。在此基础上,进一步研究了风雨联合作用对大跨桥梁结构的静力三分力影响,通过理论分析和试验方法探
桩基础具有承载力高、沉降变形小、制作灵活方便和适用条件广泛等优点,在房屋建筑、桥梁、海洋等工程中都有广泛的应用。但桩基础的设计和计算过程比较复杂,采用手工计算费时费
基坑开挖引起的土体位移会使邻近建筑物的桩基础产生附加变形和弯矩(此种受力型式的桩称为被动桩),若周围土体位移过大,会导致桩基础的变形增大甚至破坏,从而引起建筑物倾斜,甚至
钢筋混凝土梁一般都处于带裂工作状态,开裂将对钢筋混凝土梁的短期刚度产生影响。带裂钢筋混凝土梁短期刚度计算是个复杂的问题,目前各国关于短期刚度计算的规范主要是建立在
随着我国城镇化的快速发展,城市缺水状况已经成为摆在我国供水行业面前突出的问题。城镇供水系统中供水管网的漏损现象,不仅是对宝贵的水资源严重的浪费,同时也给供水企业造
对于160℃以下的低品位余热,传统以水为工质的朗肯循环动力回收系统由于工质的定温吸热过程与热源的变温放热过程不匹配,不可逆损失很大,循环热效率较低。若使用两压力氨水吸
学位
吹填土地基具有承载力低、变形大、固结时间长等特点,掌握其固结原理和本构模型有助于我们了解沉降规律,运用有限元软件ABAQUS对实际工程进行固结模拟可以帮助我们预测施工时
随着高强轻质材料的使用、结构设计方法和施工技术的发展,大跨度空间结构的发展日新月异。而网壳结构作为沿曲面形成的空间结构形式之一,呈三维受力状态,其结构形式新颖、活泼,具