区间隧道穿越可液化土层的地震响应分析

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1、浙江大学建工学院硕士学位论文区间隧道穿越可液化土层的地震响应分析姓名：刘洋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：胡安峰20080501区间隧道穿越可液化土层的地震响应分析摘要随着我国经济的飞速发展，地铁建设已进入大规模发展的黄金阶段。我国处于环太平洋地震带上，地震活动频繁而强烈，根据现行地震烈度区划图，我国大部分城市为地震设防区，地铁抗震设计问题日益凸显出来。区间隧道占地铁工程投资总额比例较大，区间隧道设计的合理与否，将对整个工程造价产生很大的影响。目前对区间隧道跨越可液化土层的抗震问题还缺乏研究，虽然很多隧道在跨越可液化

2、土层时不得不采取特殊的设计方案和工程措施，但还缺乏相应的理论依据。因此深入研究区间隧道的震害机理，研究能使区间隧道在地震时功能损伤最小的设计方法，有着很重要的现实意义。本文采用有限差分法，对区间隧道穿越可液化土层的地震响应进行了大量计算，加深了对该领域的认识，得到了一些具有实际应用价值的重要结论，论文主要包括以下几个部分：‘首先，简要介绍了目前我国地铁建设的现状以及对区间隧道抗震的认识，接着介绍了地震、砂土液化、区间隧道震害特点和研究现状等问题。其次，简要介绍了本文所使用的有限差分数值模拟软件FLAC2D，并对数值模型所涉及的

3、各种因素做了介绍。再次，详细说明了模型的物理条件和建模过程，并就液化性状对计算结果的影响进行了分析，得到了在进行区间隧道穿越可液化土层的地震响应分析时需要考虑土体液化问题的结论。接着，对区间隧道在可液化土层中地震响应的影响因素进行了分析，主要研究了衬砌混凝土标号、密度、厚度以及隧道埋深对分析结果的影响，得出了一些重要的结论：(1)在地铁区间隧道工程中提高衬砌结构的混凝土标号，有助于防止因内力过大而造成的结构破坏，使结构内力得到控制。(2)衬砌混凝土标号的变化对结构位移的影响不是很大，传统的单纯依靠提高混凝土标号来减少隧道变形的

4、观点是不可取的。(3)随着衬砌密度的增大，结构内力响应明显增大，衬砌的位移随之增大，周围土体的超静孔隙水压提高。因此衬砌材料密度越小越好，如果要提高隧道的抗震性能，应该选用一些轻质衬砌材料。(4)衬砌厚度增加到一定程度后，混凝土强度的利用率逐渐降低，在工程中综合各种因素确定出衬砌的最佳厚度有着重要的实际意义。(5)在可液化土层中增加隧道埋深可以减少区间隧道由于土体液化所导致的结构上浮。因此增大隧道埋深将有助于提高其抗震稳定性，在相同水平地震力的作用下，浅埋地铁结构更加危险。最后，本文还针对杭州地铁的工程实际，结合杭州地铁l号线

5、富春路站的地质资料，对富春路站与秋涛站间的区间隧道穿越饱和砂质粉土层的地震反应进行了数值模拟和结果分析，提出了若干具有重要工程应用价值的结论。关键词：区间隧道，地震，液化，有限差分法，衬砌ANANALYSIS0NTHESEISMICRESPONSEoFRUNNINGTUNNELINLIQUEFIABLESOILSABSTRACTWiththefastdevelopmentofourcountry,theconstructionofsubwayhaswalkedinagoldenstageofdevelopment．Ourcou

6、ntrylocatesinthecircum—pacificearthquakezoneandtheseismicactivityisfrequentandstrong．Accordingtothecurrentearthquakeintensityzoningmap，mostcityofourcountrylocateintheearthquakeregion．Sotheproblemwiththeseismicdesignofsubwaybecomesmoreandmorevisible．Theoutlayofrtmnin

7、gtunneltakesabigpartinthetotalinvestmentofsubwayproject．Whetherthedesignoftunnelisreasonableornotwillbringgreateffectsonthecostoftheproject．Atpresent，littleresearchhasbeenmadeontheseismicresponseofrunningtunnelinliquefiablesoilsinourcountry．Althoughengineersandtechn

8、icianshavetoadoptsomespecialdesignschemesandengineeringmeasureswhenthetunnelrunsacrosstheliquefiablesoils，meylackforthecorrespondingtheore