高速铁路浅埋偏压隧道安全进洞方案研究

针对傍山浅埋偏压、局部出露地表隧道工程合理施工方案的选取问题,结合现场工程地质及施工环境条件,提出"先在出露地表侧预设钢格栅混凝土护拱,随后反压回填土石,采用暗挖法进洞"的护拱暗挖技术方案,并与放坡明挖、支挡明挖方案进行对比分析.研究结果表明,明挖施工方案虽技术成熟,但用于此类隧道面临着靠山侧高陡边坡开挖及防护工程量大...     

埋深对地铁车站地震反应的影响分析

关于埋深对地下结构地震反应的影响的研究对象多见于地下隧道,对地铁车站地震反应受埋深影响变化规律缺乏深入研究。本文基于ANSYS有限元软件,采用改进的简化方法建立三种不同埋深的地铁车站结构有限元模型,以两种基岩波的水平向和竖向地震动作为激励,求解各模型中地铁车站结构重要部位的地震反应。分析不同埋深时地铁车站结构惯性作用、侧面土体和上部土体三个因素对地铁车站地震反应的影响情况。分析结果表明:在双向地震作用下,地铁车站侧壁弯矩、剪力、轴力和中柱轴力随埋深的增加而增加,中柱剪力和弯矩随埋深增加而减少。埋深越深,侧面土体对地铁车站地震反应影响越大;上部土体使中柱轴力不断增加;结构自身的惯性作用对其地震反应的贡献逐渐减小。     

SH波冲击下浅埋任意形孔洞的动力分析

求解了稳态SH波垂直弹性半空间水平表面入射时,浅埋任意形孔洞的动力响应。采用复变函数和多极坐标方法构造了一个能够自动满足水平表面上应力自由边界条件的散射波函数。应用这一波函数,将半空间中的问题转化为求解一个全空间中任意形孔洞的散射问题,最终将问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。作为对抗爆问题的研究,给出了浅埋椭圆孔和方孔附近的动应力集中系数的数值结果,并对算例进行了讨论。     

SH波在浅埋多个圆孔处的散射与地震动

研究了以任意方向入射的平面SH波在浅埋多个圆孔处的散射与地震动问题。利用SH散射的对称性和多极坐标方法构造了问题的位移解。当入射波的波长与圆孔的半径相比较小时,地震动将受到较大的影响。影响地震动有三个主要参数:(1)SH波的入射角α0;(2)入射波波数η,即圆形孔洞的半径与入射波半波长之比;(3)诸圆孔的埋置情况,诸孔的埋深hi/ai、孔心距Di/ai,即圆形孔洞至表面距离与圆半径之比和圆形孔洞中心的距离与半径之比。当η较大时,地震动幅值变化激烈,位移幅值可出现跳动和放大的现象。当诸圆孔的最小埋深量hi/ai和孔心距Di/ai超过10-12时,位移幅值恢复至半空间单一圆孔散射的情况,表明圆形孔洞的影响可被忽略。     

浅埋圆柱形弹性夹杂附近等腰三角形凸起地形引起的SH波的散射

文章利用“契合”思想,给出了地下弹性夹杂与地面上的等腰三角形凸起地形引起的SH波散射问题的解析解答。利用复平面下坐标移动,通过区域Ⅰ和区域Ⅱ以及区域Ⅱ和区域Ⅲ的“公共边界”位移应力连续条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组并截断有限项进行求解,最后通过具体算例及结果分析得出相应结论。     

线源荷载对半圆形凸起圆形夹杂附近浅埋圆孔的动力作用

采用复变函数法和Green函数法研究了在水平界面承受出平面线源荷载时弹性半空间内半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂对浅埋圆孔的动力作用.该问题采用“分区”、“契合”思想求解.首先,将整个求解区域分割成两部分,其一为含半圆形凹陷和圆孔的弹性半空间,其二为圆柱形弹性夹杂;其次,构造满足含半圆形凹陷半空间水平界面应力自由和圆孔边界应力自由的散射波,构造满足圆形夹杂上半表面应力自由下半表面应力连续条件的驻波和散射波;最后,在两个区域的“公共边界”上实施“契合”,满足公共边界处位移和应力的连续性条件,同时满足圆孔边界应力自由的边界条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组,并就具体算例分析讨论了浅埋圆孔边缘动应力集中系数(DSCF)的数值结果.结果表明:圆柱形弹性夹杂的“软”、“硬”对浅埋圆孔孔边动应力集中系数有不同的影响.     

不同底面积与埋深的结构-土体系地震反应分析

对结构-土相互作用体系中结构基础底面积和结构基础埋深对体系地震反应的影响进行了研究.基于有限元分析方法建立了结构-土相互作用三维计算模型,通过改变结构底面积及基础埋深在不同地震动下进行了地震反应分析.结果表明,考虑相互作用时,在同一种地震动作用下,结构顶层总位移及基础转动随着结构底面积的增大而明显减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着底面积的增加而增大;底面积相同,结构顶层总位移及基础转动均随着埋置深度的增大而减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着埋置深度的增加而增大.比较不同特性的地震动,不同底面积及埋深结构顶层总位移、基础转动、基础平动和结构自身位移的变化规律趋势相同.     

合肥市地壳浅部三维速度结构及城市沉积环境初探

合肥市位于合肥盆地东南缘,东侧紧邻郯庐断裂带,多条大型隐伏断裂穿过市区.为进一步认识合肥城市下方隐伏断裂的空间展布、性质,以及城市复杂的沉积环境,本文利用布设在合肥市区的58套三分量短周期地震仪组成的台阵,获得了37天的三分量连续波形数据,通过基于射线追踪的面波走时直接成像方法反演得到了合肥市地壳浅部0.6~3.6 km的三维剪切波速度结构,速度结构图像展现了地壳浅部的横向不均匀性和纵向成层性,揭示出NNE、NWW和近EW三组不同走向的隐伏断裂在城市地下浅部的构造特征.取得以下认识：（1）合肥市南、北方向在浅地表（2 km以内）存在显著速度差异,速度分界线位置与已知的近EW向的蜀山断裂一致,断裂南侧呈现低速凹陷,北侧则为高速隆起.低速中心深度达2~3 km,速度异常与该断裂在合肥盆地东部演化过程中的构造反转沉积了不同地层有关;（2）合肥市区存在明显的高速异常带,其走向、位置与穿过该区域的郯庐断裂带西支主干断裂相符,其中五河—合肥断裂在市区北部以东呈现低速凹陷特征,低速区范围与肥东凹陷晚白垩纪以来的沉积构造边界一致,认为肥东凹陷的最大沉积厚度可达2 km以上;（3）合肥市中心跨郯庐断裂带西支主干断裂之间呈现明显的凹、隆相间的复杂构造,推测其是在多组断裂的共同拉伸作用下形成的小型沉积盆地,沉积中心位于郯庐断裂带内部,最大厚度可达3~4 km.由于其展布方向在不同深度与该区域断裂的走向具有明显的相关性,推测不同深度的沉积形态与郯庐断裂带在不同时期的构造演化过程有关.

     

地壳速度结构对极浅源地震深度反演的影响——以荣昌地震为例

研究表明,大陆地震很少发生在距地表5km 以浅,然而,近年来四川、重庆等地区发生了一系列3km 以浅的极浅源地震,据推测可能与新生断层形成或者工业开采活动有关。如果仅凭直达体波震相到时信息,要较好测定极浅源地震深度,需以震中距在2 倍震源深度范围内有台站为前提,而目前的台站密度显然不足。在这种情况下,地震的波形信息可为深度测定提供更有效地约束。目前已经广泛采用的CAP(Cut and Paste)方法利用了地震波形信息反演震源机制解、震级和深度,此方法对速度模型虽然没有严格要求,但是速度模型误差太大时不利于地震深度定位。本文以2010 年9 月10 日荣昌地区发生的Mb4. 7 地震为例,结合远震深度震相约束震源深度,测试了一系列地壳速度模型对CAP 方法反演极浅源地震深度的影响。研究发现浅层速度模型误差达10% 时,震源深度反演误差不大,但当误差超过50% 时,震源深度误差则很大。因此在研究极浅源地震时,需要对浅层速度结构进行较为准确的测定。     

合肥市地壳浅部三维速度结构及城市沉积环境初探

合肥市位于合肥盆地东南缘,东侧紧邻郯庐断裂带,多条大型隐伏断裂穿过市区.为进一步认识合肥城市下方隐伏断裂的空间展布、性质,以及城市复杂的沉积环境,本文利用布设在合肥市区的58套三分量短周期地震仪组成的台阵,获得了37天的三分量连续波形数据,通过基于射线追踪的面波走时直接成像方法反演得到了合肥市地壳浅部0.6~3.6 km的三维剪切波速度结构,速度结构图像展现了地壳浅部的横向不均匀性和纵向成层性,揭示出NNE、NWW和近EW三组不同走向的隐伏断裂在城市地下浅部的构造特征.取得以下认识：（1）合肥市南、北方向在浅地表（2 km以内）存在显著速度差异,速度分界线位置与已知的近EW向的蜀山断裂一致,断裂南侧呈现低速凹陷,北侧则为高速隆起.低速中心深度达2~3 km,速度异常与该断裂在合肥盆地东部演化过程中的构造反转沉积了不同地层有关;（2）合肥市区存在明显的高速异常带,其走向、位置与穿过该区域的郯庐断裂带西支主干断裂相符,其中五河—合肥断裂在市区北部以东呈现低速凹陷特征,低速区范围与肥东凹陷晚白垩纪以来的沉积构造边界一致,认为肥东凹陷的最大沉积厚度可达2 km以上;（3）合肥市中心跨郯庐断裂带西支主干断裂之间呈现明显的凹、隆相间的复杂构造,推测其是在多组断裂的共同拉伸作用下形成的小型沉积盆地,沉积中心位于郯庐断裂带内部,最大厚度可达3~4 km.由于其展布方向在不同深度与该区域断裂的走向具有明显的相关性,推测不同深度的沉积形态与郯庐断裂带在不同时期的构造演化过程有关.     

城市地铁爆破开挖对浅埋地下大直径管道的安全影响研究

在城市浅埋地铁爆破开挖中,经常遇到地下管网、涵洞等构筑物,而爆破地震效应对其影响范围和程度的正确评价就显得尤为重要。本文以长沙地铁爆破开挖为例,以现场实测数据为基础,采用有限单元法,对爆破振动下大直径混凝土污水管道的动力响应、变形和动应力等进行了计算,评价了爆破地震对管道的安全影响。研究表明:管道在控制爆破作用下是偏于安全的;爆心距是影响管道受到爆炸作用力影响大小的最主要因素;对于以实测数据为基础,采用加速度激励的时程分析方法以爆破振动对埋地管道的影响进行评价,是一种可行且较为精确的方法。     

地震荷载作用下兰州地铁隧道结构动力响应

根据《兰州轨道交通1号线一期工程地震安全性评价报告》所给出的100年超越概率63%、10%和2%的场地基岩地震加速度时程,利用有限差分软件进行地下隧道硐室的地震反应分析。在模型底部施加基岩地震动,设置监测点监测衬砌结构的弯矩、轴力及剪力随时间的变化过程,得到100年超越概率63%、10%及2%工况下的隧道结构地震响应。结果表明:隧道衬砌结构最大弯矩位于拱顶处,最大轴力位于拱顶和拱底处,最大剪力位于上侧壁或下侧壁处;隧道结构内力随着超越概率的降低而增大;以超越概率63%的结构最大内力为基准值,在超越概率10%和2%时,弯矩分别增大1.2和1.7倍,轴力分别增大1.3和1.5倍,剪力分别增大1.5和2.9倍,增幅最大。这可能预示着隧道结构在强地震动作用下会发生剪切破坏。     

开挖过程及围护结构对地铁车站抗震性能的影响

为了研究开挖工序以及围护结构作为永久结构在明挖车站的抗震设计校核中的作用,基于以灌注桩作为支挡结构的郑州市某明挖结构地铁站,采用Plaxis2D建立二层单柱双跨矩形框架式有限元模型,采取硬化土本构,建立考虑分步开挖、和不考虑开挖的模型,进行有无围护墙及不同墙厚抗震验算.研究结果表明:侧墙作为主要抗侧力构件,在地震荷载作...     

地震作用下地铁车站结构的动力变形响应研究

研究地铁车站结构在地震作用下的变形,对地铁的建设和安全运营有着重要的现实意义。本文进行了北京地区土层中典型地铁车站结构的振动台试验,并使用FLAC2D对试验进行模拟分析,得到了在地震作用下地铁车站结构的变形响应规律。结果表明：地铁结构的变形峰值随地震强度的增加而增加;结构中柱的峰值应变和峰值挠度曲线曲率,两端大、中间小;侧墙峰值挠度曲线的各点曲率为常数,这是因为侧墙与顶底板组成的箱形结构整体刚度大,难以发生破坏;中柱底端应变呈正负循环变化,侧墙的应变曲线与受冲击荷载的变形曲线相似。     

侧向连续开孔地铁车站结构的三维地震响应研究

为了合理开发、利用地下空间资源,目前国内出现了一种新型的地铁车站结构形式:侧向连续开孔的地铁车站结构.因为车站边墙的开孔会削弱结构的整体抗震性能,所以有必要研究该结构形式的抗震能力.对侧向连续开孔的地铁车站结构建立了三维计算模型,通过研究其三维地震响应规律,确定了结构的薄弱部位,得到了地震荷载引起的结构内力的增幅.该研究成果可为今后此类地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

地铁对井下地电阻率观测的影响分析——以江宁台为例

南京江宁台距地铁S1、S7、S9号线最近距离均小于3.2 km,地铁对地电阻率观测造成很大影响。本文结合部分地铁测试方案,分析了该台2016—2018年井下地电阻率观测数据,初步探讨其正负脉冲型突跳、上升、下降变化的机理,并比较地表和井下地电观测的数据最大变化幅度。结果表明:井下短极距观测能够减轻地铁干扰,当地铁线路增加时,干扰也相应增加,地铁试运行对地电观测的干扰通常强于正式运营     

支座沉降对大跨度钢结构连廊地震受力性能影响分析

在大跨度钢结构连廊的地震冲击影响分析中支座沉降都被忽略,而分析其受力情况对抗震性影响至关重要。研究支座沉降对大跨度钢结构连廊在地震中的受力性能变化,建立连廊结构在地震中的受力模型。做法为模型设定一个沉降量,计算支座沉降时,在地震冲击下连廊(包括钢框架和钢桁架)附加内力,再利用结构力学方法得到连廊附加弯矩图,得出沉降量对连廊钢框架地震冲击表达式,利用SAP2000软件分析不同沉降量下连廊钢桁架结构内力变化情况,得到连廊上、下弦杆在地震作用下的最大弯矩和最大轴拉力。实验结果表明,计算得到支座沉降后,连廊上弦杆和腹杆内动力系数最大值分别为0.17、0.15,比传统的时程分析法更接近相关规定值0.16,结果准确。     

The Influence of Thrust Fault Structure on Cross-fault Short-leveling Survey

Aiming at different variation patterns of cross-fault short-leveling before earthquakes, the paper establishes the 2-D finite-element models with different crustal stratification and fault occurrence perpendicular to Longmenshan fault zone. By contact analysis and viscoelastic finite element method, the influence of fault structure on cross-fault short-leveling is obtained under the same constraint conditions, the results show that:with the increase of the horizontal projection distance of fault, the cumulative displacements of surface increase gradually in the models with fixed dip angles of the fault plane (model 1). However, when the horizontal projection distance exceeds 20km, the influence of fault''s dip angle on the cumulative displacements of surface short-leveling will decrease significantly, and the cumulative displacements are maintained at about 1.5m. However, in the listric fault models (model 2),when the projection distance is less than 20km, the listric fault structure impedes the sliding of fault. The short-leveling variation rate is only half of model 1; as a result, the ability to reflect the regional stress enhancement by cross-fault short-leveling is further weakened. But when the horizontal projection distance exceeds 25km, the cumulative displacements significantly increase, with the maximum displacement reaching 1.75m. The results of equivalent stress show that the listric fault structure causes a sudden increasement in equivalent stress when the horizontal projection distance is 10km, higher equivalent stress values are accumulated between the projection distance of 5-20km, and then high-low stress difference zones are formed at the bottom of the fault plane and near the transition zone of low-high dip angle.     

城市密集建筑群对沉积谷地地震动放大效应的影响

采用有限元模拟方法建立了建筑群-沉积谷地二维模型,并在土体截断边界上施加粘弹性人工边界,在频域与时域中对比分析此体系和单独沉积谷地的地震反应,观察地震时沉积谷地与建筑群之间的动力相互作用规律。分析表明,沉积谷地中建筑群对谷地本身的地震反应具有显著影响。入射波频率较低时,由于共振效应的存在,在部分区域处建筑群-沉积谷地体系的地表位移响应幅值会大于单独沉积谷地,但随着入射波频率的增加,建筑群的存在又会对地震反应产生明显的减弱效果;建筑群对谷地的影响还与建筑高度和建筑间距有关,且不同位置处的响应也存在很大差异。计算结果可为沉积谷地中设防烈度的设置以及工程抗震设计提供部分理论依据。