岩质隧道中锚杆的抗震作用数值模拟研究

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1、分类号:TU4510710-2015126014硕士学位论文岩质隧道中锚杆的抗震作用数值模拟研究郭进扬导师姓名职称郝建斌教授申请学位类别硕士学科专业名称建筑安全工程论文提交日期2018年2月23日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学NumericalsimulationofearthquakeresistanceofanchorsinrocktunnelAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoJinyangSupervisor：Prof.HaoJianbinChang’a

2、nUniversity,Xi’an,China摘要随着国家经济发展与交通工程的规划与建设，隧道等地下建筑的数量与日俱增。当隧道遭遇地震时，会受到一定程度的损坏。因此，采用经济合理的抗震防护措施是十分必要的。锚杆作为一种经济的主动加固方式，被广泛得应用于地下工程的设计与建设中。研究锚杆的受力方式及其对隧道和衬砌的作用是十分必要的。本文以太凤线公路韩家山隧道为工程背景，依托三维模拟软件ABAQUS，对衬砌支护隧道、锚杆支护隧道在地震作用下的动力响应特征进行了比较研究，得出如下结论：（1）无锚杆支护条件下隧道与衬砌的动力响应研究表明，在加速度峰值为0

3、.15g的地震作用下，竖直方向上，隧道加速度、速度及位移的值均随埋深的减小而下降，最大加速度值位于仰拱处，为1.19m/s2，最大位移值位于仰拱处，为17mm。右拱脚处应力峰值最大，为0.404MPa。（2）在控制锚杆平均长度为3.5m的前提下，提出了三种锚杆支护方法：分别为3.5m等长锚杆支护，2.5m和4.5m长短锚杆组合支护，2.5m、3m、3.5m、4m和4.5m长短锚杆组合支护。锚杆支护对隧道围岩加速度的影响较大，对位移影响较小；与无锚支护相比较，加速度值最大降低了14.68%，应力值最大降低了24.75%，位移值降低了2.44%。（

4、3）通过对比不同锚杆支护方式和衬砌支护方式条件下的隧道动力响应特征，认为采用2.5m和4.5m锚杆组合支护的抗震效果较好。关键字：隧道；地震作用；岩石锚杆；数值模拟；动力响应IAbstractWiththenationaleconomicdevelopmentandtheplanningandconstructionoftrafficprojects,thenumberofundergroundbuildings,suchastunnels,isincreasing.Itwillsufferacertaindegreeofdamagewhent

5、hetunnelishitbyanearthquake.Therefore,itisnecessarytoadopteconomicandreasonableearthquakeprotectionmeasures.Asaneconomicallyactivereinforcementmethod,anchorboltsarewidelyusedinthedesignandconstructionofundergroundengineering.Itisnecessarytostudythewayofanchorboltsanditseffec

6、tontunnelsandlinings.Inthispaper,HanjiashanTunnelinTaifengHighwayasengineeringbackground,thedynamicresponsecharacteristicsofliningsupportingtunnelandboltsupportingtunnelunderearthquakearecomparedandstudiedbyusing3DsimulationsoftwareABAQUS.Conclusionsareasfollows:(1)Whentunne

7、landliningwithoutanchorboltsupport,itsdynamicresponseshows:intheverticaldirectionundertheearthquakewithapeakaccelerationof0.15g,theacceleration,velocityanddisplacementofthetunneldecreasewiththedecreaseoftheburieddepth,andthemaximumaccelerationis1.19m/s2,themaximumdisplacemen

8、tis17mmattheinvertedarch.thepeakvalueofstressatrightarchis0.404Mpa.Themaxim