大型水下隧道與附屬豎井的地震響應研究.pdf

1、隨著水下交通的快速發(fā)展，水下隧道的震害問題日益突現，特別是深水域、松散土層中的長大型隧道與豎井結構的抗震安全問題亟待解決。然而，該問題涉及水-土-結構的多場耦合，其作用機理與分析理論極為復雜，目前對其進行的研究尚處于初步階段。本文基于水波動理論、土動力學理論以及結構動力學理論，建立了地震作用下隧道與豎井結構的力學分析模型，并結合數值仿真分析法，對結構進行了地震響應研究。主要完成的工作及相關結論如下:
　　(1)從水下圓截面柱體結構

2、動水壓力問題出發(fā)，給出了是否考慮水可壓縮性、表面波效應因素影響下的動水壓力計算式，并通過算例分析得出:在對大型地下結構進行動水壓力分析時，可忽略水壓縮性和表面波因素對隧道與豎井地震響應的影響。
　　(2)基于彈性地基梁原理，以附加質量形式模擬動水壓力，提出了考慮結構自重與地震載荷共同作用的簡化分析模型，推導了考慮隧道與豎并接頭影響的結構內力計算式，并借助傳遞矩陣法進行了求解。進而，利用簡化模型對影響隧道豎井動力反應的結構自重、水深

3、等因素進行了分析，從中得出:減小豎井截面壁厚、加大豎井埋入土中深度有利于結構內力的降低，而增加水深則使得結構內力不斷增大的分析結論。
　　(3)考慮粘彈性人工邊界條件，提出了水-土-隧道與豎井系統(tǒng)的整體有限元計算模型，研編了計算程序，并分析了地震激勵方向和主要因素影響下砂土和淤泥土地基中隧道與豎井結構的地震響應機理;進而討論了接頭剛度對結構內力與變形的影響。
　　(4)通過對松散土層中大型隧道附屬豎井系統(tǒng)的穩(wěn)定性措施研究及案