基于改进动力强度折减法的隧道地震破坏机理探讨.pdf

现 代隧道技术 基于改进动力强度折减法的隧道地震破坏机理探讨 MODERN TUN NELLING TECHNOLOGY 文章编号 ： （ ） DOI: 10.13807/ki.mtt.2014.06.008 1009-6582 2014 06-0041-09 基于改进动力强度折减法的隧道地震破坏机理探讨 1 2 1 孙常新 ， 吕晓春 华北水利水电大学 郑州 ； 重庆交通大学 重庆 (1 , 450011 2 , 400074) 摘 要 文章分析了影响隧道在地震作用下破坏的因素 ，研究了不同围岩级别 、不同跨度 、不同结构形式 和不同 埋深等条件下隧道结构在地震中的破坏机理 ，分别针对各个影响因素进行了对比分析 ；通过静动力转换边界将静力 场施加到动力计算中作为初始应力条件 ，对动力强度折减法进行了改进 ，通过计算应用证明了其可行性 ；使用改进的 动力强度折减法对深 、浅埋隧道在地震作用下的破坏机理进行了计算分析 。结果表明 ，不同埋深隧道在地震中的破坏 过程不同 ，浅埋隧道是从隧道上方两侧开始破坏的 ，逐渐形成贯通到地面的破裂面 ；深埋隧道最先在 4 个边角的应力 集中处出现塑性应变 ，顶部和底部的塑性应变较小 ，随后从两侧开始逐渐形成贯通的塑性应变区 ，直至破坏 。 关键词 改进动力强度折减法 隧道 地震破坏机理 影响因素 中图分类号 + 文献标识码 ： :U452.2 8 A 才 (1978) 以及霍尹尔 . R. E、亨德尔 . AJ(1980) 采 用 1 引 言 相似材料的模型试验 ， 获得 了圆形与直墙拱 顶隧道 隧道结构在地震中的破坏是一个复杂的问题 ，首 破裂区 。 郑颖人等将试验得 到的破裂区与采用有 限 先 ，地震波本身就是一个随机振动过程 ，具有不确定 元计算得 到的塑性区作对比 ， 证实了塑性区并非 破 性 ；其次 ，地层围岩是一种不能确切描述的弹塑性聚 裂区, 破裂区在塑性区 之内 ， 提 出可以采 用极限 分 合物 ，不同围岩对隧道的影响相差很大 ，很难确切表 析中的滑移线场理论研究隧道破坏 ； 但 围岩破坏不 示地层中的应力受自重 、构造等因素的影响 ，实际应 是面 向地面 ，而是 向着隧道的 内部 临空面 ，至今尚未 力难以准确预测 ；隧道结构在地层中的修建过程是一 导 出极限分析的理论解[2] 。 与此 同时 ，强度折减法在 个开挖和支护的过程 ，不同的开挖施工方式和支护方 岩土工程数值计算模拟 中得 到了广泛应用 ， 取得 的 法对隧道衬砌的受力影响很大 ，具有多样性 ；最后 ，隧 主要成果有 ： Griffith 等人[3] （1999）应用强度折减 非 道衬砌结构与接触围岩是两种不同的材料 ，两者间的 线性有 限元方法 ，取得 了较好 的成果。 陈卫兵等[4]提 相互作用问题还需要进一步研究 。强度折减法可以避