山岭隧道震害分析及洞口段地震动力响应研究.doc

山岭隧道震害分析及洞口段地震动力响应研究随着我国大量基建的投入,西部大开发战略的进一步推动,大量的公路、铁路和水电隧道相继修建。“5.12”汶川大地震后,都汶公路多座隧道受损,给当时的救援和重建工作带来了极大的困难和挑战。这使人们更加意识到对高烈度地区隧道抗震减灾分析研究的重要性,尤其是洞口段的抗减震分析的重要性更是凸显。尽管国内对隧道洞口段地震动力响应进行了较多的研究,并取得了一定的成果,但是还没有用离散单元法对隧道洞口段进行研究和对比分析。本文以龙溪隧道震后修复为例,分析了隧道震后抢险阶段和修复重建阶段的修复措施；采用离散单元法3DEC以烧火坪隧道出口段震后修复为依托,对烧火坪隧道洞口段的地震动力响应规律进行了研究。本文主要内容如下：(1)对“5.12”汶川地震后都汶高速路和国道213线等共15座隧道进行了震害调查,并按洞口、洞身和洞门进行了震害归纳总结。以龙溪隧道震后修复为例对隧道震后抢险阶段和修复重建阶段的修复技术措施进行了分析。(2)介绍了离散单元法3DEC的基本原理,说明了离散单元法块体的接触判别法。根据3DEC模拟计算的流程分别简单介绍了计算所涉及到的各个参数或要素在3DEC中的取值方法、选择类型和实现过程。分别对3DEC的边界条件、阻尼选取、地震波的加载方式、岩体和节理力学参数的选取和岩体破坏准则进行了说明。(3)基于3DEC直观的模拟了隧道洞口处仰坡的破坏情况,对仰坡的破坏过程和破坏原因进行了简单分析。削竹式洞口较端墙式洞口的的抗震效果好,仰坡最初破坏破坏基本都发生在地震波峰值期间。对含单节理的隧道洞口段动力响应进行了研究,分别研究了节理刚度、坡高、坡角、输入动荷载峰值对动力响应的影响。(4)对烧火坪隧道出口段震后理想模型进行了地震动力响应研究。通过对比分析洞口是地震动力响应最大的部位,拱脚、拱肩和仰拱是隧道结构抗震的危险部位,在抗震加固时应重点进行处理。在设置减震层后洞口仰坡没有破坏,取得了很好的减震效果,衬砌的内力有所减小,位移增大。