隧道強度與隧道結構地震響應有限元分析.pdf

1、巖石類材料的強度理論問題一直是隧道結構研究的重要課題。近百年來，人們對巖石類材料強度理論進行了大量的理論研究和試驗論證，采用Mises準則、Tresca準則、雙剪準則和統一屈服準則進行分析。研究表明，大多數準則只適用于拉壓屈服應力相同的材料，對巖石類材料并不適用，因此Mohr-Coulomb強度理論、雙剪統一強度理論等一系列考慮了SD效應和中間主應力影響的強度理論，更能反映巖石類材料在復雜因素作用下的真實受力性能。在抗震方面，由于目前對

2、隧道的地震作用機理了解較少，從理論分析和數值計算角度進行抗震設計還沒有成熟方法，抗震設計規范主要停留在簡單的慣性荷載法。因此采用新的強度理論對隧道結構進行分析和進一步研究隧道抗震有重要的理論意義和工程應用價值。 本文以隧道圍巖和襯砌為研究對象，用雙剪統一強度理論，在假設塑性體積應變不為零的情況下，考慮靜水壓力以及襯砌在塑性變形時裂縫區的存在，對隧道結構進行彈塑性分析，推導了圍巖抗力系數?？偨Y了隧道震害特點和破壞機理，以秦嶺三號特

3、長隧道為例，用ANSYS軟件對隧道結構進行瞬態分析，對比分析了不同情況圍巖、不同角度入射地震波以及是否考慮砂漿錨桿層等情況下隧道結構的動力響應。 結果表明：在隧道結構的彈塑性分析中，應變為零只是在特定情況下成立；本文推導的公式相比于Fenner和Kastner公式更具有普遍性，可以通過選用不同的材料參數，得到各種地質條件下圍巖應力場和位移場的解析解；隧道結構地震反應主要受周圍圍巖的影響，隨著圍巖參數提高，圍巖承擔了大部分荷載，襯