围岩类型及衬砌厚度对水工隧洞地震动力响应的影响分析.pdf

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1、水利水电技术第48卷2017年第3期围岩类型及衬砌厚度对水工隧洞地震动力响应的影响分析孙奔博1，胡良明1，付晓龙2(1．郑』、1,1大学水利与环境学院，河南郑州450001；2．郑州市水利建筑勘测设计院，河南郑州450003)摘要：以分析水工隧洞在地震激励作用下的变形破坏机制为目标，针对不同围岩类型和衬砌厚度条件下水工隧洞位移变化，根据地下结构抗震计算理论，选取合理的材料参数和模型边界条件，使用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型，对其施加水平和竖向地震激励，应用瞬态分析法计算了隧洞结构模型在不同

2、围岩类型和衬砌厚度下的水工隧洞动力响应。结果表明，在相同衬砌厚度下，随着隧洞围岩强度的降低，水平位移和竖向位移受影响的程度有明显的区别，即水平位移越来越大，竖直位移无明显规律可循；在相同的围岩强度下，水工隧洞并不会随着衬砌厚度的增加而趋于稳定，在Ⅲ类围岩的情况下，水工隧洞的位移随着衬砌厚度的增加而越来越大，V类围岩下改变衬砌厚度对水工隧洞的位移几乎没有影响。因此，合理的设计围岩类型和衬砌厚度，可以既满足水工隧洞抗震性能要求，又能够降低工程造价。研究结果对合理设计隧洞衬砌厚度、增强抗震性能具有参考价值。关

3、键词：水工隧洞；有限元；围岩；衬砌；位移doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2017．03．004中图分类号：TV312文献标识码：A文章编号：1000-0860(2017)03—0019—07AnalysisonimpactfromsurroundingrockandfiningthicknessonseismicdynamicresponseofhydraulictunnelSUNBenb01，HULiangmin91，FUXiaolon92(1．CollegeofWaterReso

4、urcesandEnvironment，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，Henan，China；2．ZhengzhouWaterConservancyConstruc．tionSurveyandDesignInstitute，Zhengzhou450003，Henan，China)Abstract：Bytakinganalyzingthedeformationdamagemechanismofhydraulictunnelundertheeffectofseism

5、icexcitationasthestudyobjective，a3一DfiniteelementmodelforahydraulictunnelisestablishedwithANSYSbyselectingreasonablema—terialparametersandmodelboundaryconditionsforthedisplacementvariationsofhydraulictunnelundertheconditionsofvari—OUSsurroundingrocktypes

6、andliningthicknessesinaccordancewiththerelevantseismiccalculationtheoryforundergroundstructure，andthenthehorizontalandverticalseismicexcitationsareappliedtoit，andthedynamicresponsesofhydraulictunnelundertheconditionsofvarioussurroundingrocktypesandlining

7、thicknessesofthemodelforthetunnelstructurearecalculatedwiththemethodoftransientdynamicanalysis．Theresultshowsthatundertlleconditionofthesameliningthick—ness，theimpacteddegreesofboththehorizontaldisplacementandtheverticaldisplacementareclearlydistinguishe

8、dalongwiththedecreaseofthestrengthofthesurroundingrockinthetunnel．Thehorizontaldisplacementbecomesmoreandmorelarge，whilethereisnoanyobviouslawsfortheverticaldisplacementtobefollowedwith．Underthesamestrengthofsur-收稿日期：2016—