隧道底鼓震害及其防治措施研究
我国是一个地震灾害较为严重的国家。自新中国成立以来发生的数次大地震给我国带来了相当大的经济损失及人员伤亡，地面建筑物、桥梁、道路等破坏严重，就连被认为不易有地震灾害发生的隧道及地下结构也遭受到了程度不同的破坏，部分隧道有底鼓灾害发生。而目前我国尚无完整的针对隧道编制的抗震设计规范，故该编制工作的进行已经迫在眉睫。在隧道震害资料中发现，当仰拱形式不同时，隧道受底鼓灾害的程度不同，因此需要探寻隧道仰拱曲率半径的界限划分。现有的隧道抗震设计多采用静力分析法，较难反映出地震作用的实际情况，所以本文采用动力有限元法对隧道底鼓问题展开研究具有一定的理论意义与社会意义。
论文搜集了许多底鼓问题的相关资料，得到了国内外针对底鼓问题展开研究的现状。本文借助大型有限元软件ANSYS对隧道的地震反应进行数值模拟研究，首先确定计算模型并选取适当的材料参数，然后利用EL.Centro地震波研究了影响隧道衬砌位移、应力的几个可能性因素，得到了隧道仰拱曲率半径的推荐取值范围，以减少底鼓震害的发生。经分析讨论，论文得到了以下几点主要成果:
①隧道结构在竖向地震荷载作用下（El.Centro地震波），其位移及受力都随着隧道仰拱曲率半径的变化而变化，经研究发现位移、第一主应力、第三主应力变化曲线中所出现的拐点均不随模型变化而变化，且拐点出现的位置均在仰拱曲率半径7.64m处，故将此拐点认为是隧道仰拱曲率半径的界限。
②当围岩条件、地震波方向发生改变时，隧道结构在地震作用下的仰拱曲率半径界限不发生改变，仍然在7.64m附近。
③在进行隧道结构抗震设计时，为避免出现底鼓现象，土质围岩中隧道的仰拱曲率半径最适宜范围为7m～8m，而岩质围岩中隧道的仰拱曲率半径应尽量避免设计在7m～8m范围内。
④隧道衬砌结构的变形随围岩等级降低而增加，最大主应力随围岩等级的降低而降低。土质围岩中，地震荷载方向为竖直方向时，隧道结构受地震作用影响最大;岩质围岩中，则是在同时施加水平和竖直方向地震荷载时，隧道结构受到的地震作用影响最大。
隧道结构;地震反应;动力特性;围岩条件;数值模拟
重庆交通大学
硕士
岩土工程
高峰
2013
中文
U451;U457.5
85
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）