【摘要】：我國山地面積居多,高原、山地和丘陵的面積約占全國土地總面積的69%。近些年來,隨著國家對西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施,大規(guī)模的基礎工程勢必要修建在山嶺地帶的斷層周圍和地震頻發(fā)的高烈度區(qū)。2008年5月12日,汶川突發(fā)地震,震級高達8.0級,地震造成多處隧道邊、仰坡崩塌與滑塌,掩埋洞口,給災后救援增添了困難。隧道洞口是整條隧道的“咽喉”,尤為重要,一旦被堵塞或掩埋,會嚴重影響震后救援的實施。因此,對地震作用下隧道洞口邊、仰坡的動力響應特性研究顯得愈發(fā)重要。本文首先通過查閱大量文獻資料,總結了20世紀來我國十大地震滑坡概況以及近年來地震誘發(fā)的地質災害,分析并概括了高烈度區(qū)巖質邊坡在地震作用下的失穩(wěn)破壞模式和機制,并總結了影響邊坡失穩(wěn)的因素。再以拉林線安拉隧道洞口工程為依托,利用Midas GTS NX建立三維有限元數(shù)值模型,探究不同地震波和不同地震動參數(shù)(幅值、頻譜和持時)的變化對含節(jié)理的巖質隧道洞口仰坡的動力響應特性影響。最后再結合巖質邊坡開挖隧道前后的仰坡靜力穩(wěn)定性分析,找出其薄弱位置,對隧道洞口仰坡進行防護加固,分析進行防護加固后的隧道仰坡在地震動參數(shù)變化下的動力響應特征和變化規(guī)律,為高烈度區(qū)不同地震動參數(shù)下的巖質隧道洞口邊、仰坡的抗震設計提供參考。主要得出以下結論:(1)通過輸入三種典型地震波記錄,發(fā)現(xiàn)在不同的地震波作用下,由于地震動參數(shù)(振幅、頻譜和持時)的不同,隧道仰坡和襯砌結構的位移和加速度分布規(guī)律都呈現(xiàn)出明顯的差異。(2)通過Midas GTS軟件中自帶的地震波生成器調節(jié)幅值系數(shù)對原地震波的振幅進行0.8、0.6、0.4倍的折減,結果發(fā)現(xiàn)振幅對仰坡各監(jiān)測點的位移和加速度具有放大效應,隨著振幅的增加,各相應監(jiān)測點的位移和加速度均有放大現(xiàn)象。(3)通過改變地震波生成器中的時間系數(shù)改變地震波的頻譜特性,發(fā)現(xiàn)地震波的低頻段對巖質隧道仰坡的位移響應具有放大作用,地震波的卓越頻率越低,位移響應越大;地震波的高頻段對巖質隧道仰坡的加速度響應具有放大作用,地震波的卓越頻率越高,加速度響應越大。(4)本文將原地震波處理成時長41.44s和28.70s的地震波分別進行加載,通過計算發(fā)現(xiàn)持時對隧道仰坡各監(jiān)測點位移具有放大響應,對仰坡坡頂和坡面加速度響應影響不大,即地震波持時越長,地震作用產生的仰坡坡體位移積累越嚴重,從而增大坡體在地震過程中發(fā)生失穩(wěn)的幾率。(5)對開挖后的隧道仰坡進行防護加固后,改變地震動參數(shù),發(fā)現(xiàn)無論是坡面位移,還是坡面加速度,均得到較大改善,表明對坡面進行的錨桿和坡面噴混加固措施可以有效抑制坡體動力響應的發(fā)展,增加其穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U451
【圖文】：

蘭州交通大學工程碩士學位論文題背景及研究意義山地面積較為廣泛。數(shù)據(jù)顯示，我國高原、山地和丘陵的面積占全國土地，且多數(shù)山地和丘陵都分布在西南部，不管從山地的高度還是其數(shù)量上來其他國家。同時，我國也是地震發(fā)生較為頻繁的國家，我國位于歐亞大陸歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶之間，再加上菲律賓板塊、印度洋板塊和太的影響，促使我國地震活動越來越多，震災范圍也越來越大，嚴重威脅著命財產安全。后續(xù)幾年，由于西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，越來越多的基礎工嶺地帶的斷層附近和地震頻發(fā)的強震區(qū)得到修建[1-3]。

圖 1.2 龍溪隧道出口高陡邊坡崩塌 圖 1.3 龍洞子隧道出口邊坡崩塌與滑塌圖 1.4 隧道仰坡滑塌掩埋洞口 圖 1.5 隧道邊坡失穩(wěn)掩埋洞口國內外學者就巖質邊坡在地震作用下的動力響應分析取得頗多的研究成果，然而無論是數(shù)值模擬，還是大型振動臺模型試驗，多從地震波的入射方向[4,5]和強度[6,7]，仰坡的坡度和坡高[8]等方面著手，關于地震動參數(shù)如何影響節(jié)理巖質邊坡在地震作用下的穩(wěn)[9]

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本文編號：2736636