隨著中國經(jīng)濟發(fā)展,水下隧道的修建產(chǎn)生了巨大社會經(jīng)濟效應。但由于水下隧道所處的地質環(huán)境復雜,地震作用下水下隧道的破壞機理一直困擾著巖土工程師,因此本文重點研究地震作用下液化區(qū)與非液化區(qū)水下隧道的破壞機理。(1)考慮混凝土在地震循環(huán)荷載作用下的損傷累計,基于Mazars損傷理論,在D-P本構模型基礎上,提出了考慮混凝土損傷的處理方法。在FLAC~(3D)平臺上實現(xiàn)了非線性混凝土損傷動力本構模型的二次開發(fā),并通過了計算結果與試驗數(shù)據(jù)進行驗證。結果表明:模型的收斂性較好,計算結果與實驗數(shù)值契合度高,且破壞形式與實驗高度吻合。開發(fā)的非線性混凝土損傷模型可為實際工程中的地震災害評估提供支持。(2)運用開發(fā)的損傷模型,對非液化區(qū)的水下隧道破壞機理進行研究。從基巖底部同時輸入壓縮波和剪切波,著力于研究隧道襯砌在地震響應下初始損傷的薄弱點,以及損傷拓展的過程。結果表明:在地震作用下,隧道的損傷最先始于斷面的拱腳與拱底,之后損傷區(qū)域逐漸向上發(fā)展、貫通,導致隧道的破壞。(3)針對液化區(qū)水下隧道的破壞機理,本節(jié)運用有限差分軟件FLAC~(3D)對局部穿越液化土層中的盾構隧道進行縱向三維數(shù)值分析,從基巖底部同時輸入壓縮波和剪切波,研究雙向地震波激勵條件下土層液化對盾構隧道的影響。結果表明局部土層液化上浮使該處隧道襯砌結構產(chǎn)生相對較大的上浮位移,而處于非液化部位的隧道襯砌結構的位移量較小,使隧道沿縱向產(chǎn)生較大的彎矩。隧道上浮最嚴重斷面頂部受拉,底部受壓,頂部所受拉應力遠超過了襯砌的設計抗拉強度,可見受拉破壞才是液化導致隧道破壞的真正主導因素。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U451
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 隧道破壞過程的分析方法
    1.3 研究內容與章節(jié)分布
3D在巖土工程抗震中的運用'>2 FLAC^3D在巖土工程抗震中的運用
    2.1 基本理論
        2.1.1 偏微分方程
        2.1.2 空間導數(shù)的有限差分近似
    2.2 時程分析法
3D施加荷載方式'>        2.2.1 FLAC^3D施加荷載方式
3D邊界的設定'>        2.2.2 FLAC^3D邊界的設定
3D提供的力學阻尼'>        2.2.3 FLAC^3D提供的力學阻尼
3D對加速度時程的要求'>        2.2.4 FLAC^3D對加速度時程的要求
    2.3 本構模型理論
    2.4 流固耦合理論
    2.5 液化分析理論
3 損傷本構開發(fā)與驗證
    3.1 D-P模型的基本理論框架
        3.1.1 增量彈性法則
        3.1.2 屈服函數(shù)和勢函數(shù)
        3.1.3 材料參數(shù)說明
    3.2 混凝土損傷本構模型原理
3D環(huán)境下的二次開發(fā)'>    3.3 FLAC^3D環(huán)境下的二次開發(fā)
3D中的本構特點'>        3.3.1 FLAC^3D中的本構特點
        3.3.2 二次開發(fā)環(huán)境
        3.3.3 混凝土損傷模型開發(fā)的程序流程
        3.3.4 程序代碼解析
    3.4 模型驗證
4 非液化區(qū)工程實例模擬
    4.1 水下隧道地震響應特點
    4.2 工程概況
    4.3 數(shù)值模擬與模擬過程
        4.3.1 有限差分模型
        4.3.2 材料本構關系及計算參數(shù)
        4.3.3 接觸面的設置
        4.3.4 邊界條件
        4.3.5 材料阻尼
        4.3.6 地震波輸入
        4.3.7 場地水位設置
    4.4 模擬結果分析
        4.4.1 損傷過程分析
        4.4.2 隧道襯砌受力分析
        4.4.3 隧道襯砌孔壓分析
        4.4.4 隧道襯砌變形分析
    4.5 小結
5 液化區(qū)工程實例模擬
    5.1 工程概況
    5.2 數(shù)值模擬與模擬過程
        5.2.1 有限差分模型
        5.2.2 材料本構關系及計算參數(shù)
        5.2.3 接觸面的設置
        5.2.4 邊界條件
        5.2.5 材料阻尼
        5.2.6 地震波輸入
        5.2.7 場地水位設置
    5.3 模擬結果分析
        5.3.1 液化區(qū)域分析
        5.3.2 變形分析
        5.3.3 隧道地震分析
    5.4 小結
6 結論與展望
    結論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間科研工作情況
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2830116