地震作用下浅埋隧道动态稳定性的拟静力上限分析

考虑非偏压与偏压2种情况,从能量的角度出发,采用拟静力法研究水平地震力与竖直地震力对浅埋隧道稳定性的影响。研究结果表明:在静态条件下,由本文极限分析法计算所得的结果非常接近于由极限平衡法计算所得结果,验证了本文方法的正确性;在参数分析中,随着侧压力比例系数的增加,竖直方向的围岩压力减小,水平方向的围岩压力增大,破裂角呈减小的趋势,而偏压对浅埋隧道的稳定性也有一定影响,但侧压力比例系数的影响更大;在采用拟静力法进行动态稳定性分析时,水平地震效应系数增加,浅埋隧道的围岩压力与破裂角增大;当竖直地震效应比例系数增加时,浅埋隧道的围岩压力增大,破裂角却减小,且效果明显,可见竖直地震力与水平地震力一样,对浅埋隧道的稳定性有较大影响,在进行支护设计时不容忽略。     

水平地震力作用下浅埋偏压隧道松动围岩压力的研究

在考虑水平地震力影响的基础上,对浅埋偏压隧道围岩压力进行研究,求出破裂角及隧道围岩压力的解析解。研究结果表明:在埋深较浅一侧,水平地震力对破裂角的影响很小,破裂角随着水平地震力的增大而增大;在埋深较深一侧,水平地震力对破裂角的影响则很明显,埋深较深一侧的破裂角随着水平地震力的增大而减小,例如在Ⅵ级围岩条件下,破裂角的变化率高达38%;水平地震力对隧道拱顶围岩垂直压力的影响不大,隧道拱顶围岩垂直压力随着水平地震力的增大而减小。     

考虑墙背倾角的挡土墙地震主动土压力研究

根据前人提出的土体内外摩擦角随土体位移逐渐发挥的理论,综合考虑绕墙趾转动的位移模式与地震力对土压力的影响,利用水平层分析法推导了挡土墙地震主动土压力沿墙高分布、合力及合力作用点高度的理论公式,分析了墙体位移量与地震加速度系数对土压力分布、最危险滑裂面倾角、合力作用点高度及主动侧土压力系数的影响.分析结果表明,土压力强度呈非线性分布,所得主动土压力合力经简化之后与Mononobe-Okabe理论相同,滑裂面倾角随地震系数增加而减小,合力随地震系数增大而减小,主动侧土压力系数随墙背倾角和地震系数的增大而增大.经有限元软件模拟验证,本文计算所得结果与模拟所得土压力分布曲线变化趋势基本吻合.     

考虑黏聚力与内摩擦角的变坡面 浅埋偏压隧道围岩压力计算方法

为了研究变坡面浅埋偏压隧道中黏聚力与内摩擦角对围岩压力的影响规律,基于极限平衡法求解变坡面浅埋偏压隧道深、浅埋侧推力,进而推导出变坡面下独立考虑黏聚力与内摩擦角的围岩压力计算方法,通过与规范公式以及既有文献对比分析,验证了文章所提方法的合理性,并探讨了深埋侧水平侧压力系数的影响因素.结果 表明:水平侧压力系数随地面坡角的增加逐渐增大,随夹角(岩土体)的增加呈现先减小后增大的趋势,随黏聚力与内摩擦角的增加逐渐减小.此外,黏聚力的分算有利于考虑环境因素(如降雨)引起的岩土体力学参数(黏聚力)急剧变化带来的不利影响;而内摩擦角对隧道深埋侧水平侧压力系数影响较大,表明将内摩擦角进行分算对围岩压力计算具有重要意义.相关研究成果可为类似变坡面浅埋偏压隧道结构设计提供理论依据.     

偏压隧道围岩压力分布规律理论研究

结合偏压隧道围岩压力的理论公式,分析偏压隧道围岩压力和破坏范围与地表倾角、埋深和围岩条件的关系.结果表明:地表倾角越大,则深埋侧的破坏范围越大,而浅埋侧的破坏范围减小;偏压程度随着埋深的增大而减小;破坏范围随着摩擦角的增大而减小,偏压程度随着计算摩擦角的增大而减小,提高软弱围岩的力学参数可以有效地改善隧道的偏压情况,而...     

库岸加筋土挡墙在地震和涌浪作用下的稳定性分析

为研究不同筋材条件下的库岸加筋土挡墙在地震和涌浪共同作用下的稳定性,采用两种简化破裂面形式,运用拟动力法和水平条分法推导出其所受筋材总拉力与临界破裂角的计算公式。算例分析结果表明,临界破裂角随着竖向地震加速度系数和内摩擦角的增大而增大,随着水平加速度系数的增大而减小;筋材总拉力随着地震加速系数以及上游水位的增大而增大,随着土体内摩擦角、上游水位以及涌浪高度的增大而减小。当条件相同时,可延展性筋材所承受的筋材总拉力大于不可延展性筋材。     

地震力作用下浅埋双侧偏压隧道松动的围岩压力

为了研究水平和竖向地震荷载同时作用时浅埋双侧偏压隧道松动围岩压力的分布,以拟静力法为基本研究方法,推导浅埋双侧偏压隧道围岩松动压力的解析解。根据推导的公式对在水平和竖向地震荷载同时作用时隧道两侧的破裂角的变化规律进行研究。研究研究表明:围岩级别越高,破裂角越小;地面坡度越大,破裂角越大;随着地震烈度增加,隧道两侧的破裂角的变化趋势完全相反,可根据水平地震力的方向或地震力偏角的方向进行判断;对于围岩较差的Ⅴ和Ⅵ级围岩隧道,给出抗震设防烈度分别为Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ和Ⅸ度时破裂角加固范围。     

受水压作用下隧道围岩压力的非线性上限分析

针对浅埋隧道,在非线性破坏准则下,根据虚功率原理求解了围岩压力的上限解,并分析了不同因素对围岩压力的影响.研究结果表明:岩土材料破坏准则的非线性、地表荷载、孔隙水以及埋深对浅埋隧道的围岩压力都有较大的影响,尤其是决定岩土材料抗剪强度参数的非线性系数;另外,侧压力系数较小时,边墙的围岩压力较小,而顶部的围岩压力却很大,则此时需要注意和加强浅埋隧道顶部的支护措施,防止发生冒顶事故.     

浅谈钢筋混凝土结构抗震设计及问题

目前,世界各国的抗震规范几乎都采用按可能遭遇的地震强弱划分地震分区;根据各地区的历史发生地震的统计结果或对地质构造的历史考察给出具有明确统计含义的设防水准地面运动峰值加速度;再利用加速度反应谱给出不同周期下结构的反应加速度;通过地震力调整系数R得到设计用加速度水准。地震力降低系数对设防烈度地震作用的整体降低实际上决定了结构的屈服水准和对结构延性需求的大小。     

黏土中宽浅式筒型基础与地基的地震响应

我国近海地基以软黏土地基为主,在地震频发的场地中,地震荷载的作用会导致浅层黏土地基的土强度发生弱化,而宽浅式筒型基础是一种新型的海上风电基础,其入土深度较浅,因此宽浅式筒型基础对地震作用下浅层土体的强度弱化较为敏感.为研究黏土中宽浅式筒型基础与地基的地震响应规律,以实际场地中原型宽浅式筒型基础为依据,参照原型宽浅式筒型基础的1阶自振频率设计并开展了一系列离心机振动台试验,监测了宽浅式筒型基础作用下黏土地基在震中和震后的孔隙水压力响应,分析了宽浅式筒型基础和黏土地基的加速度变化,研究了筒型基础作用下黏土地基的剪应力-剪应变关系,揭示了黏土地基中宽浅式筒型基础结构与地基的动力响应规律.结果表明,地震作用下黏土地基中的超静孔隙水压力累积存在滞后效应,且位于筒型基础中心线上土体的超静孔隙水压力相对较小,宽浅式筒型基础产生的大面积附加荷载作用有利于减小黏土地基振动弱化程度;随着埋深的减小,黏土地基的加速度在ELCentro波作用下呈线性衰减规律,在SIN波作用下呈非线性衰减规律,塔筒处加速度与基础顶盖处加速度相当且峰值加速度明显小于浅层地基;基础底面以下土体的应力应变滞回圈随埋深的增加而增大,而基础底面处土体的剪应变明显提高.     

埋深对地下结构地震液化响应的影响

应用非线性液固两相体动力有限元方法研究饱和可液化土中地下结构在水平地震作用下埋深的响应。分析了地震液化情况下地下结构埋深对于结构上浮、加速度、水平位移以及响应结构内力的影响,讨论了非液化土中地铁地下结构地震响应随埋深的影响。结果表明,埋深的增加可以减少地铁地下结构由于土体液化所导致的结构上浮;同时,虽然地下结构地震作用所导致的内力随着埋深的增加有小幅度的上升,但由于深埋地铁地下结构的强度往往比浅埋的为高,因此在相同水平地震的作用下,浅埋地铁结构可能更加危险。     

Hoek-Brown强度准则下浅埋矩形隧道围岩压力的极限分析

采用切线技术将非线性Hoek-Brown强度准则引入到极限分析中,基于虚功率原理得到了围岩压力的上限解析解,并且采用优化技术得到了围岩压力的优化解。通过得到的围岩压力对浅埋矩形隧道的稳定性进行了分析,结果表明:随着侧压力系数的增大,拱顶围岩压力减小,而边墙围岩压力增大;地质强度指标增大,拱顶以及边墙围岩压力都减小;扰动因子或孔隙水压力系数增大,拱顶以及边墙围岩压力均增大。     

地震作用下基坑复合土钉支护动力响应参数分析

为了研究地震作用下土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙在不同支护参数下的动力响应,利用大型有限元软件ADINA,对某基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙建立了局部三维有限元模型,研究了土钉倾角、土钉长度、土钉水平间距、搅拌桩嵌入深度对边坡的位移响应、加速度响应、轴力响应的影响.结果表明:地震作用下,开挖面的水平位移峰值、水平加速度峰值、土钉轴力峰值随土钉倾角的增大而增大,随土钉水平间距的增大而增大,随土钉长度的增加而减小;增大搅拌桩嵌入深度开挖面水平位移峰值减小,但水平加速度峰值、土钉轴力峰值的减小并不明显.     

Hoek-Brown破坏准则与地震效应下 主动土压力上限解

基于已有破坏模式,采用拟静力法引入地震力,构建了地震破坏下主动土压力的计算模型.分析破坏体的受力状态,根据极限分析上限定理计算外力功率和内能耗散率,建立功率方程求解地震作用下主动土压力的上限解.分析Hoek-Brown破坏准则参数和地震加速度系数对主动土压力的影响,并且给出了主动土压力变化图以及破裂面的位置.本文方法可以为类似工程的抗震设计提供新思路.     

浅埋大跨度连拱隧道地震反应分析

在动态有限元理论的基础上,对浅埋大跨度连拱隧道进行地震反应分析.通过工程分析,求解浅埋大跨度连拱隧道地震反应的结构内力,与单拱隧道内力进行对比分析.研究结果表明：连拱隧道中隔墙上部在地震力作用下最大位移、速度、加速度响应值分别为0.107 m,0.580 m/s和4.297 m/s^2,比同烈度下单拱隧道的地震反应值大得多;浅埋连拱隧道洞顶以及中隔墙上部是抗震的薄弱环节,也是拉应力集中区;隧道边墙是压应力集中区;与单拱隧道相比,连拱隧道的抗震能力较弱.     

水平加速度下围岩抗力系数敏感性分析

围岩抗力系数作为隧道设计中的重要参数,一直作为工程界的热点研究问题;但对于高烈度地区和地震活跃地区而言,常规方法测试获得的围岩抗力系数显然是过于理想的。借鉴了地震工程中拟静力分析的方法,将地震力抽象成一个水平加速度,建立了相应的计算模型。通过构建分析参量函数的方法,提取了内部支撑力的量、水平地震加速度、隧道埋深和半径之比、岩土体容重、岩土体黏聚力、岩土体内摩擦角的内部联系关系;将围岩抗力系数和地震加速度作为变量,埋深和半径之比等量为常量,在Bottero和Kummar的研究基础上进行了敏感性分析,获得了在不同条件下围岩抗力系数和地震加速度之间的函数关系。研究对高烈度地区的隧道围岩抗力系数的获取具有重要的帮助意义。     

节理岩体中隧洞开挖的渐进破坏模式

节理岩体中隧洞的破坏模式与节理属性密切相关．基于一个能描述多组节理的岩体模型,采用数值模拟技术研究了节理倾角和侧压力系数对节理岩体中隧洞破坏模式的影响结果表明,节理岩体中隧洞的破坏模式受节理倾角控制．在较小节理倾角下,主要表现为肩部岩体的弯曲断裂、节理之间的分离和边墙岩体的压碎;在较大的节理倾角下,主要以边墙岩体的压碎和节理之间层状岩体的滑移为主侧压力系数亦影响隧洞破坏模式,在较小的侧压力系数下,隧洞破坏主要受节理倾角影响;随着侧压力系数的增大,其破坏主要受构造应力影响．这些结论可为隧洞支护设计和施工提供参考     

地上输料通道浅圆仓足尺装卸料试验及仿真分析

为了研究地上输料通道浅圆仓的仓壁和通道压力分布和演化规律,开展了足尺筒仓装卸料试验及仿真分析.研究表明通道的存在影响了仓壁底部侧压力分布,通道压力与其正上方的贮料实际高度相关.朗肯主动土压力系数更适合预测仓壁和通道的侧压力.隧道的深埋浅埋判定依据并不适用于贮料拱效应不明显的浅圆仓输料通道,公路隧道规范和太沙基理论预测的通道顶壁压力与实仓测试值相差甚远,而采用提出的基于浅埋理论的通道压力计算公式更为合理安全.主、次通道顶壁和侧壁偏心卸料过程中均呈现不同程度的超压现象,建议在浅圆仓通道卸料荷载计算时应适当考虑通道的超压系数.     

考虑土拱效应平移挡土墙地震主动土压力分布

基于Mononobe-Okabe理论,考虑土拱效应并假设土拱形状为圆弧形,通过对墙后土体的应力分析推导出在地震作用下土拱形状的曲线方程、侧土压力系数以及水平微分土层间平均剪应力与平均竖向应力二者关系的理论公式.采用水平层分析法推导出平移模式下挡土墙地震主动土压力分布、土压力合力以及合力作用点高度的理论公式,并与Mononobe-Okabe理论、前人方法以及试验数据进行对比分析.结果表明:随着地震系数的增大,土拱形状由下凹圆弧变为下凸圆弧,侧土压力系数也呈现增大趋势;计算出的地震土压力合力与Mononobe-Okabe理论计算值相等,但其分布为非线性分布;与现有理论相比,合力作用点高度与试验结果比较吻合.     

交通荷载作用下矩形隧道结构动力响应研究

浅埋矩形隧道受复杂车辆动荷载的作用,其自身稳定性和安全性极易受到影响。为探讨复杂交通荷载组合作用下浅埋矩形隧道结构动力响应特征,以扬子江某新建下穿矩形隧道新建工程为研究对象,通过构建三维有限元模型,研究交通荷载组合作用下隧道结构的瞬态加速度、速度和位移动力响应规律。研究结果表明:地面交通荷载所引起的位移响应值占总响应值的24.4%～40.0%,地面交通荷载引起的振动响应明显;矩形隧道顶板受地面交通荷载影响最大;当地面行车与隧道内行车方向一致时,各自所引起的振动响应传播方向相反,易使隧道侧墙部位发生水平剪切损伤。研究结果对评价交通荷载作用下矩形隧道结构安全性及结构设计提供一定的理论依据。