【摘要】：地震是嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全的自然災(zāi)害之一。2008年“5.12”汶川地震是中國(guó)歷史上極為罕見(jiàn)的地震,地震造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失極為嚴(yán)重。本文在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有代表性的隧道震害實(shí)例、震害類(lèi)型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,概述了國(guó)內(nèi)外隧道及地下工程抗震研究的現(xiàn)狀及方法,并采用有限元數(shù)值模擬斷層、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造缺陷對(duì)隧道襯砌的影響,并模擬在破碎帶處的襯砌與地層之間設(shè)置的隔震層的隔震效果。本文研究的地下工程位于龍門(mén)山斷裂帶上,處在汶川地震的發(fā)震帶上,該工程在5.12汶川地震中損壞非常嚴(yán)重。我們?cè)谂死蠋煹膸ьI(lǐng)下,專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)項(xiàng)目研究小組,幾次到工程所在地進(jìn)行實(shí)地考察,并對(duì)該工程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。本文首先對(duì)地質(zhì)構(gòu)造缺陷和地下工程抗震的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。第二章對(duì)與研究相關(guān)的有限元理論做了一個(gè)系統(tǒng)的闡述。然后在第三章系統(tǒng)介紹了工程的背景,主要是該工程所處的區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境、龍門(mén)山斷裂帶和關(guān)于5.12汶川地震的一些背景資料介紹。第四章介紹了整個(gè)模型的建立過(guò)程。第五章則是對(duì)計(jì)算結(jié)果的整理分析,并得出結(jié)論。其次結(jié)合工程實(shí)際,以施加位移場(chǎng)的方式模擬斷裂帶(F1斷層)的錯(cuò)動(dòng),以設(shè)置軟弱層的方式模擬次級(jí)破碎帶并在破碎帶處的襯砌與圍巖之間設(shè)置泡沫混凝土隔震層。通過(guò)數(shù)值模擬破碎帶和隔震層對(duì)工程的影響。通過(guò)分析得出結(jié)論：破碎帶的存在加大了結(jié)構(gòu)的最大位移,并使結(jié)構(gòu)局部變形過(guò)大形成位移突變和應(yīng)力集中且應(yīng)力均超過(guò)了材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,但同時(shí)破碎帶具有一定的耗能減震作用,在位移突變之后的結(jié)構(gòu)位移會(huì)有所減小。在破碎帶處的襯砌上設(shè)置隔震層以后,可以很好的緩解應(yīng)力集中,又不大范圍改變結(jié)構(gòu)其他部分的應(yīng)力,同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的位移沒(méi)有影響。最后,本文總結(jié)了研究中的一些問(wèn)題和不足,提出了今后該課題研究進(jìn)一步的發(fā)展方向和需要解決的問(wèn)題。地下工程抗震的研究具有非常深遠(yuǎn)的實(shí)際意義,希望后續(xù)的研究工作繼續(xù)深入,得出地下工程有效的抗震減震措施,從而更有力的保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)。
[Abstract]:Earthquake is one of the natural disasters which seriously threaten the safety of human life and property. The May 12 Wenchuan earthquake in 2008 is an extremely rare earthquake in the history of China, resulting in very serious casualties and property losses. On the basis of summing up the typical examples, types and characteristics of earthquake damage of tunnels at home and abroad, this paper summarizes the present situation and methods of seismic research of tunnels and underground projects at home and abroad, and uses finite element method to simulate faults. The influence of geological structural defects such as broken zone on tunnel lining is simulated and the isolation effect of the isolation layer between the lining and the stratum in the broken zone is simulated. The underground engineering studied in this paper is located on the Longmenshan fault zone and in the earthquake generating zone of Wenchuan earthquake, which was seriously damaged in the 5.12 Wenchuan earthquake. Under the leadership of teacher Pan, we set up a project research team to visit the site of the project several times, and carry out numerical simulation analysis of the project. In this paper, first of all, the research status of geological structure defects and earthquake resistance of underground engineering is described. In the second chapter, the finite element theory related to the research is systematically expounded. Then in the third chapter, the background of the project is introduced systematically, mainly the regional tectonic environment of the project, the Longmenshan fault zone and some background information about the 5.12 Wenchuan earthquake. The fourth chapter introduces the process of establishing the whole model. The fifth chapter is the collation and analysis of the calculation results, and draw a conclusion. Secondly, combined with engineering practice, the dislocation of fault zone (F1 fault) is simulated by applying displacement field, the secondary fracture zone is simulated by setting weak layer and foam concrete isolation layer is set up between lining and surrounding rock of broken zone. The influence of breakage zone and isolation layer on engineering is simulated numerically. Through analysis, it is concluded that the existence of broken zone increases the maximum displacement of the structure, and causes the local deformation of the structure to form a sudden change of displacement and stress concentration, and the stress exceeds the design value of the strength of the material. But at the same time, the breakage zone has the function of energy dissipation and vibration absorption, and the displacement of the structure will be reduced after the displacement changes. After setting the isolation layer on the lining of the broken zone, the stress concentration can be alleviated very well, and the stress of other parts of the structure can be changed in a small range, and the displacement of the structure is not affected at the same time. Finally, this paper summarizes some problems and shortcomings in the research, and puts forward the further development direction and problems to be solved in the future. The study of earthquake resistance of underground engineering is of great practical significance. It is hoped that further research work will be carried out to obtain effective seismic and seismic mitigation measures for underground engineering, so as to protect people's lives and property more effectively.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU93;TU311.3;P315.9

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本文編號(hào)：2375441