|本期目录/Table of Contents|

[1]魏晓刚,刘会丽,杨柳川,等.矩形隧道结构的地震动力破坏研究[J].地震研究,2022,45(03):405-415.[doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2022.0039 ]
　WEI Xiaogang,LIU Huili,YANG Liuchuan,et al.Study on Seismic Dynamic Failure of the Rectangular Tunnel Structure[J].Journal of Seismological Research,2022,45(03):405-415.[doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2022.0039 ]
点击复制

矩形隧道结构的地震动力破坏研究(PDF/HTML)

《地震研究》[ISSN:1000-0666/CN:53-1062/P]

卷:
45
期数:
2022年03期
页码:
405-415
栏目:
生命线工程系统抗震防灾专栏
出版日期:
2022-06-20

文章信息/Info

Title:
Study on Seismic Dynamic Failure of the Rectangular Tunnel Structure
作者:
魏晓刚1; 2; 刘会丽1; 3; 杨柳川1; 3; 王占阳4; 李广慧1; 刘书贤5; 法靖宇1
(1.郑州航空工业管理学院 土木建筑学院,河南 郑州 450046; 2.中国地震局工程力学研究所 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080; 3.郑州意和达建筑科技研究院,河南 郑州450046; 4.中建七局安装工程有限公司 河南 郑州 450046; 5.辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新123000)
Author(s):
WEI Xiaogang1; 2; LIU Huili1; 3; YANG Liuchuan1; 3; WANG Zhanyang4; LI Guanghui1; LIU Shuxian5; FA Jingyu1
(1.College of Civil Engineering and Architecture,Zhengzhou University of Aeronautics,Zhengzhou 450046,Henan,China)(2.Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration,Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration,Harbin 150080,HeilongJiang,China)(3.Institute of Civil Engineering of Realization in Zhengzhou,Zhengzhou 450046,Henan,China)(4.Installation Engineering Co.,Ltd. of CSCEC 7th Division,Zhengzhou 450046,Henan,China)(5.College of Civil Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,Liaoning,China)
关键词:
矩形隧道结构;  地震作用;  有限元数值模拟;  力学模型
Keywords:
rectangular tunnel structure;  seismic action;  finite element simulation;  mechanical model
分类号:
P315.9
DOI:
10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2022.0039
摘要:
为深入研究地震作用下矩形隧道结构的动力响应变化规律,得到隧道结构的失稳破坏机制,通过建立土-隧道结构协同作用的整体力学模型,采用大型室内振动台实验与有限元数值计算对比分析的方法,重点探讨了地震作用下土-隧道结构整体力学模型的加速度时程、频谱特性、位移及土压力等方面的力学响应。研究发现:振动台实验与数值模拟计算的结果变化规律基本吻合,隧道结构整体表现为4个角受力最大; 随着台面输入地震波峰值加速度的增大,土压力也逐渐增大,且隧道结构中部受土压力的影响最大; 隧道结构的底板以及拱腰部位产生的位移最大,容易引起隧道结构的动力失稳,可对隧道结构受力薄弱处加强加固和采取抗震措施,提高隧道结构的稳定性与安全性。
Abstract:
In order to carry out an in-depth study of the law of the dynamic response of the tunnel structure under the action of seismic loads,and obtain the mechanism of the instability and failure of the tunnel structure,an overall mechanical model of the soil-tunnel structure interactions is established. Then a model experiment is conducted on a large indoor shaking table,and a numerical simulation by the Finite Element Method is done. In this way,the acceleration time history,the spectral characteristics,the displacement and earth pressure of the whole mechanical model of the soil-tunnel structure subjected to seismic loads are discussed. The study shows that the results from the shaking table experiment are consistent with the results from numerical simulation. The four corners of the tunnel structure bear the largest stress. With the increase of the peak acceleration of the mesa seismic wave input,the earth pressure increases gradually,and the middle part of the tunnel structure is most affected by earth pressure. The displacement of the bottom plate and the waist of the tunnel structure is the largest,which easily causes the dynamic instability of the tunnel structure.

参考文献/References:


陈艺丹.2020.地震作用下软弱夹层对隧道结构的影响研究[D].重庆:重庆交通大学.
顾大钊.1995.相似材料与相似模型[M].徐州:中国矿业大学出版社.
何满潮,钱七虎.2010.深部岩体力学基础[M].北京:科学出版社.
尚守平,卢华喜,王海东,等.2006.大比例模型结构-桩-土动力相互作用实验研究与理论分析[J].工程力学,(S2):155-166.
孙海峰.2011.地下结构地震破坏机理研究[D].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所.
王志伟.2021.地震作用下黄土地区地铁隧道结构力学行为与减震措施研究[D].西安:长安大学.
魏晓刚,麻凤海,刘书贤.2016.煤矿采空区岩体结构及地面建筑地震安全防护[M].北京:科学出版社.
魏晓刚,杨柳川,刘会丽,等.2021.煤矿巷道及围岩结构地震动力稳定性的影响因素研究[J].地震研究,44(2):233-241.
夏颂佑,张楚芳,张鸣岐.1980.动态结构模型相似条件若干问题的探讨(兼对“研究拱坝振动的模型相似律”一文的几点讨论意见)[J].华东水利学院学报,(1):59-72.
俞茂宏,刘奉银,胡小荣.2011.Mohr-Coulomb强度理论与岩土力学基础理论研究[J].岩石力学与工程学报,20(S1):841-845.
张伟.2009.大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究[D].武汉:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所).
朱星宇,张志强.2021.近断层地震作用下城市轨道交通隧道及道床结构力学响应分析[J].路基工程,(4):178-181.
Cristina M,Juan J A,Luis A P,et al.2013.Effects of soil-structure interaction on the dynamic properties and seismic response of piled structures[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering,53:160-175.
Niu J,Jiang X,Yang H,et al.2017.Study on dynamic response characteristics of rock slope with small spacing tunnel under earthquakes[J].Journal of Natural Disasters,26(5):130-139.
Yang T,Rao Y,Wu H,et al.2021.Dynamic response of parallel overlapped tunnel under seismic loading by shaking table tests[J].Shock and Vibration,(1):1-15.
GB 50011—2010,建筑结构抗震设计规范(2016年版)[S].
GB 50909—2014,城市轨道交通结构抗震设计规范[S].
GB/T 51336—2018,地下结构抗震设计规范[S].

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2022-01-16
基金项目:国家自然科学基金(41902266),中原科技创新领军人才项目(194200510015),河南省高校青年骨干教师培训计划(2021GGJS116),河南省高校实验室工作研究会研究项目(ULAHN202108),河南省科技攻关项目(202102300964、202102310256),河南省人才托举(2022HYTP011),河南省住房城乡建设科技计划项目(HNJS-2020-K38、K-1915)和郑州航空工业管理研究生创新基金(2021CX61)联合资
更新日期/Last Update: 2022-07-01