浅埋偏压洞口段隧道衬砌地震损伤特性研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenzhong1983
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隧道洞口段边坡失稳与衬砌结构破坏是最为常见的失稳问题。本文基于浅埋偏压洞口段隧道在历次大地震中震害资料,以振动台试验、数值模拟等方法对偏压角度为30°的浅埋偏压洞口段隧道动力响应特征及衬砌的震害特征进行了研究,揭示了地震激励下隧道衬砌的受力特征及隧道衬砌结构损伤特性等。本论文主要研究结论如下:(1)对在地震作用下的浅埋偏压隧道洞口段的损伤特征的分析统计,得出在地震作用下隧道洞口段的损伤主要为:洞口及仰坡的损坏,隧道洞门结构的损坏以及洞口段衬砌结构的损坏,并对其影响因素进行了分析。(2)为研究浅埋偏压隧道洞口段在地震作用下的损伤特征,设计并完成了浅埋偏压隧道的振动台模型试验,试验结果表明:偏压侧隧道结构更加容易出现损伤破坏。当地震波加速度幅值为0.05g~0.3g时,各监测点加速度峰值有明显放大效应;当输入加速度达到0.3g时,隧道衬砌可能出现了塑性损伤,达到“饱和”状态。洞口段拱脚处的弯矩值比拱肩处更大,在地震作用下洞口段拱脚处的反应更加容易达到塑性损伤,发生损伤破坏的可能性更大。模型试验隧道衬砌在洞口段的拱脚、拱腰等位置均出现了不同程度的裂缝。(3)为与振动台试验结果相互验证,建立了浅埋偏压隧道的三维有限元模型,分析结果表明:当隧道处于浅埋偏压条件下,隧道衬砌的拱肩和拱脚处出现了较严重的应力集中现象,其导致洞口段隧道衬砌的拱肩及拱脚出现了损伤破坏的区域,其中隧道洞口段处右拱脚最先出现损伤区域且其受压损伤程度是最大的。最大主应力最大值位置的损伤裂缝是因为混凝土抗拉强度达到了极限值而发生了损伤破坏。当地震结束时,隧道衬砌拱肩和拱脚损伤区域趋于稳定,在衬砌结构中,最大主应力被释放,最大值减小并且位置发生了相应的移动。
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