浅谈近断层地铁隧道地震作用下动力响应数值模拟研究

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1、北京交通大学硕士学位论文近断层地铁隧道地震作用下动力响应数值模拟研究姓名：刘洋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：赵伯明20090601中文摘要摘要：近年来随着城市交通状况的日益恶化，地铁在城市工程建设中的重要性日益突出，而我国大部分地区处于地震高发区，许多地下结构建在断层区和地震频繁发生的地区，如何保证地铁隧道工程在地震时功能正常，深具现实意义。因此，研究近断层地铁隧道地震动力响应及抗减震措施颇为重要。本文以广州地区地铁隧道为研究对象，应用有限差分软件FLAC．3D进行了近断层地铁隧道地震作用下动力响应数

2、值模拟研究，论文主要包括以下几个部分：1．概述地下结构抗震的发展概况和地下结构抗震计算理论的发展，总结目前国内外各种地下结构抗震研究方法和计算理论。对本文所采用有限差分方法的原理进行了理论上的概述。2．通过对模型横向计算范围为4、6、8倍隧道洞径的对比分析，对边界条件为刚性约束、自由约束、粘性约束的对比分析，得出横向计算范围为6倍隧道洞径、边界条件为粘性约束的合理模型。3．研究了自由场地和隧道工程场地围岩的特性。研究了不同地震影响烈度、不同地震波输入方向、不同衬砌刚度条件下隧道地震动力响应，从中找出了地震中隧道最

3、薄弱的部位为拱顶以及对隧道结构最危险的地震方向为X向和Z向。4．概述了前人对于隧道一般减震措施的研究，通过设置横纵向减震层、改变衬砌刚度等研究了隧道减震措施的减震效果，并探讨了地铁隧道减震措施的优化。5．对比分析了隧道与断层处于不同距离时的断层错动对隧道的影响，进行了隧道与断层安全距离的探讨，得出安全距离为100米的结论。关键词：地铁隧道；地震；有限差分法；隧道抗震；减震措施；断层错动分类号：TU354ABSTRACTAJBS’I'RA‘?r：Inrecentyears，withthecit)，．sworseni

4、ngtrafficconditions，theSubwayhavebecomeincreasinglyimportantincity'sengineeringconstruction，andChinaismostearthquakehi曲一incidencearea,andmanyundergroundstructuresbuiltinfaultzonesandtheregionwhichoccursearthquakesfrequently．HowtoensurethattheMassTransitRailwa

5、ytunnelprojectinthenormalfunctionofearthquakehavegreatpracticalsignificance．Therefore，thestudyofseismicdynamicresponseofsubwaytunnelnearthefaultandanti—dampingmeasuresisimportant．BasedinGuangzhousubwaytunnelforthestudy,weusethefinitedifferencesoftwareFLAC-3Dt

6、odosubwaytunnelnearthefaultnumericalsimulationofanti-damping,thesesincludethefollowingsections：1．Sununarizethedevelopmentsurveyofundergroundstructureanti-seismicandthedevelopmentoftheanti-seismiccalculationtheoryofundergroundstructure．Sumupallkindsofresearchm

7、easureandcalculationtheoryofundergroundstructuresanti—seismichomeandabroad．Summarizetheprincipleofthefinitedifferencemethodwhichthisdiscourseuses．2．ThroughthecomparativeanalysisofdifferenthorizontalcalculationrangofthemodelwhichiS4，6，8timestunneldiameteranddi

8、fferentConstraintssuchasrigidconstraint,freeconstraintandviscousconstraint，wegetthereasonablemodalofhorizontalcalculationrangof6timestunneldiameterandviscousconstraint．3．Researchtherockch