工程场地设计地震波选择实例

根据某高层建筑抗震设计的要求,在满足抗震规范选择设计地震动的原则下,以场地波速与脉动测试报告为基础,提出拟建高层建筑抗震设计时程分析使用的设计地震波,其中包括截面验算和变形验算用2组,每组包括水平和竖向设计地震波各3条。     

下穿壁式采空区隧道施工力学及变形规律研究

以巴准铁路敖包沟隧道为依托,基于MIDAS-GTS软件,采用摩尔-库伦弹塑性模型,对壁式采空区开采过程和隧道下穿采空区施工过程中围岩应力分布和变形分布进行数值模拟,探讨二者相互影响。研究表明隧道下穿壁式采空区时,煤层开采使采空区底板下一倍开采长度范围内围岩垂直方向出现拉应力区;隧道开挖应力释放使隧道拱顶围岩拉应力区向上发展与底板拉应力区贯通,易造成隧道拱顶上部岩体受施工扰动而破坏;隧道下穿壁式采空区施工引起采空区底板与顶板竖向位移增大,造成三倍开采长度范围内地表沉降;并且隧道拱顶受采空区底板变形的影响是引起失稳的主要原因。     

杭州市九溪线输水通道施工对邻近既有隧道影响分析

以杭州市第二水源输水通道九溪线斜交上穿既有紫之隧道工程为背景,运用有限差分方法分析了在上部基坑开挖过程中,下部既有隧道以及侧边引水箱涵的位移变化规律及受力特征。研究结果表明:在上部输水管线基坑开挖过程中,下部既有紫之隧道整体表现为上浮,最大上浮量达到3.02mm。隧道的最大拉应力出现在墙脚,最大压应力在拱腰,分别为1.59MPa与0.68MPa;当基坑开挖完毕时,既有隧道结构变形较小,最不利位置位于左右线隧道的外边墙,最小安全系数为10.2;侧边既有引水箱涵整体表现为向基坑侧位移,其中顶板水平位移最大,侧墙水平位移沿竖向向下逐渐减小,出现向基坑侧倾覆的趋势。基坑回填时,既有隧道及箱涵的位移略微减小。研究计算结果为类似工程的设计和施工提供参考。     

煤矿主井井架结构动力学研究

对主井井架进行模态分析获得井架的各阶固有频率与振型,然后在模态分析基础上,分析井架结构在EL Centro地震波情况下抗震性能,分析结果表明现役井架在8级地震波作用下超过钢材许用应力,在井架中间部位出现断裂损坏。分析结果为井架动态特性研究、抗震性能研究和结构优化设计提供了指导,为缩尺寸井架抗震实验奠定基础。     

冻结立井井壁早期温度应力计算研究

介绍了冻结井筒井壁温度应力研究现状,分析了井壁早期温度应力的产生机理;基于热弹性理论,建立了矿山冻结立井井壁早期温度应力计算模型,推导了井壁早期温度应力和应变计算公式;通过算例分析,环向和竖向温度应力以及环向温度应变与温度变化分布相关,环向温度拉应力最大达到27.62 MPa,最大环向温度拉应变为196με,说明井壁设计不能忽略温度应力的影响。     

隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害

基于岩石在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理,对隧道掘进爆破对围岩的损伤与危害作用、爆破地震效应和安全判据标准进行了理论和实验研究.通过对渝怀铁路圆梁山岩溶隧道、青藏铁路风火山高原冻土隧道等掘进爆破中的爆破地震波的监测和分析,确定了隧道掘进爆破的安全判据和技术标准.     

基于S.M.F的小净距公路隧道抗震性能分析

考虑围岩等级、隧道净距等因素,对小净距公路隧道的抗震性能进行了综合的分析。将S.M.F理论推广到Drucker-Prager材料,用以描述中岩墙的复杂应力状态,并基于此评价两隧道间的相互影响;以中岩墙的塑性区贯通作为临界条件,分析了Ⅲ级和Ⅳ级围岩小净距隧道的最小抗震安全间距。研究表明,地震波动在介质突变面上的反射、叠加导致小间距隧道的中岩墙处于非常复杂的应力状态,一旦两隧道间距过小,很可能导致中岩墙的破坏。根据计算,Ⅲ级围岩下的小净距隧道的极限净距不宜小于0.75B,Ⅳ级围岩下不宜小于1.0B(B为隧道断面的开挖宽度)。     

仰拱形式对大跨断面隧道地震反应分析的影响

以某大跨断面铁路车站隧道为研究对象,采用大型有限元分析软件ANSYS对隧道不同曲率的仰拱形式进行了地震反应分析。计算结果表明:大跨断面隧道的抗震性能较差;仰拱曲率变大,隧道结构受力减小,有利于隧道结构抗震;大跨断面隧道结构的薄弱环节主要出现在仰拱和右拱腰处。研究成果可作为大跨断面隧道抗震设计的参考依据。     

基于智利抗震规范的立式搅拌磨抗震分析

基于智利抗震规范推导地震反应谱曲线，以地震反应谱为激励，采用有限元法完成立式搅拌磨整机地震反应谱分析，通过对各工况下搅拌磨的最大应力进行组合分析，并对地震反应谱得到的峰值加速度进行地脚螺栓强度校核。结果表明，立式搅拌磨各部件均满足智利抗震规范要求。该方法为大型矿山设备的整体抗震设计和分析提供了理论依据和重要参考。     

不利围岩条件下竖井泄洪洞动力有限元分析

根据公伯峡竖井泄洪洞工程实例,利用MIDAS软件建立了有限元模型,并进行了动力计算分析,研究竖向地震作用对竖井泄洪洞地震响应的影响;得出不同高程处的水平与竖向双向地震作用下应力和位移均要比单向水平地震作用下更大,从位移及应力计算结果说明了竖向地震不可忽视,在结构设计中应重视竖向地震的作用。     

地震波在巷道弹塑性围岩中传播规律的数值模拟研究

基于有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了地震波在具有初始应力情况下的巷道弹塑性围岩介质中的传播过程,分析了该条件下地震波在巷道周边的传播衰减规律。研究结果表明：随着传播距离的增加,地震波传播呈负指数函数关系衰减;地震波加速度幅值在近源场衰减速度快,远源场衰减减缓;当巷道正前方发生挠动时,随着离巷帮的距离越远,地震波加速度幅值越小;巷道围岩的弹、塑性应力状态也是影响地震波传播过程的一个重要因素,在弹塑性围岩介质中传播时,地震波能量的损耗主要是由于波形的几何扩展和介质的塑性变形引起的。     

邻近爆破下不同形状巷道围岩裂纹扩展规律

为了解巷道断面形状对爆炸载荷下邻近巷道围岩裂纹扩展规律的影响,采用模型试验和扩展有限元(XFEM)方法展开详细研究。试验研究表明:爆炸载荷下,当原有裂纹扩展通过邻近巷道围岩原有裂纹尖端影响区、应力波传播过程产生的环向拉伸区和自由面反射波影响区时,扩展方向有所不同;巷道断面形状主要影响原有裂纹后期扩展方向,巷道断面形状不同,自由面反射拉伸波的拉伸应力方向不同;由于拉伸应力方向一般垂直于自由面,直墙拱形巷道和圆形巷道围岩中原有裂纹扩展后期偏转向弧形自由面切向方向,近似"层裂"现象扩展;矩形巷道围岩原有裂纹扩展方向与直墙反射波拉伸应力作用方向平行,裂纹扩展不受影响,仍沿近似水平方向与自由面贯穿。     

节理岩体中爆炸应力波传播规律的研究

为了研究爆炸应力波在岩体中的传播过程,建立了基于ABAQUS/EXPLICIT的有限元数值模型,采用ricker子波作为爆炸场源,并将得到的数值结果与现有文献相比较,充分说明了采用ricker子波作为爆炸源模拟爆炸应力波传播问题的可行性。研究结果表明：炸药起爆后,按照时间顺序,岩体中先后呈现3种应力状态,即径向压应力与环向压应力形成的复合压剪应力场、径向拉应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场、径向压应力与环向拉应力形成的复合拉剪应力场。爆炸应力波在节理两端产生的反射波和衍射波与爆炸应力波的相互叠加使节理两端的应力显著增强,并最终促使爆生翼裂纹从节理两端起裂扩展。     

不同赋层条件下盾构隧道双向地震波激励响应分析

以广州地区地层情况为条件,研究盾构隧道在双向地震波激励作用下的横向地震响应特性,利用有限元软件ADINA的弹簧阻尼单元模拟粘弹性人工边界,有效地分析结构-地基的动力相互作用问题。对盾构隧道在地震作用下衬砌结构的应力场与位移场进行数值模拟计算,分析衬砌结构的稳定性和变形,并对计算结果进行了对比研究。     

瓦斯剧烈爆炸隧道衬砌损伤数值模拟与机理分析

洛带古镇隧道瓦斯爆炸致灾为近年来唯一、典型的公路隧道内剧烈爆炸案例,为探究隧道衬砌在剧烈爆炸效应下的损伤机理,对爆源进行等效、量化研究,采用RHT模型模拟衬砌并修正部分关键参数,在LS-DYNA中使用ALE技术建立与隧道横断面尺寸一致的流固耦合数值模型,模拟了隧道衬砌的损伤过程并分析其受力状态。研究表明:爆心距0~5.1 m范围的衬砌在爆炸冲击波剧烈冲压作用下由局部破坏发展为完全破坏;爆心距5.1~10.9 m范围衬砌上密集的损伤裂缝在拉、压交替作用下扩张将衬砌分割成块状结构形成严重破坏区;爆心距10.9 m以外衬砌主要在拉应力下产生纵向、环向损伤裂缝,为一般损伤区;衬砌受损部位主要位于拱部、曲边墙处,曲边墙脚处的“犄角结构”使得该处破坏尤为严重。数值模拟结果与隧道实际损伤调查情况及基于SDOF法对隧道损伤评价结果基本一致,表明研究方法合理、计算参数取值可靠,可为大型复杂结构体内爆炸或可燃气体爆炸问题研究提供参考。     

矿井多波多分量地震方法与试验

多波多分量地震勘探近些年发展迅速,但其在矿井地震中的研究与应用仍不足。矿井全空间效应下波场复杂,在可激发出的体波、煤层槽波、巷道面波与声波等中的有效波与干扰波成分随成像波型选择而改变;同时来自空间多方向的地震波混叠,无方向性的成像难免会出现假象,影响矿井地震勘探的精度。为有效利用不同类型波进行成像,提出基于地震波偏振特性的矿井多波多分量地震方法。此方法利用三分量地震记录,通过时窗自适应的极化分析方法获取准确极化特征参数,避免了因时窗选取不准确而造成极化参数错误的问题;其在散射原理基础上构建的极化滤波函数包含偏振因子和方向因子,可随成像点空间位置及成像的波型的变化而实时更新;偏振因子利用信号的偏振系数可压制非线性干扰波,达到提取纵横波及勒夫型槽波等线性极化波的作用,提高矿井地震信号的信噪比;方向因子根据成像点空间位置与特定波型的振动方向的空间关系,不仅可分离振动方向不同的波(如纵波与横波),还能获取空间任一点的地震波信号,从而实现针对空间任一位置的多波偏移成像。现场试验表明:在岩巷中可分别进行纵波和横波的成像,两者相互验证,提高了探测准确度,同时其探测区域空间位置不受地震测线的约束,可实现测线范围外的地震探测,解决矿井地震勘探施工空间受限的问题;在煤巷中可分别进行槽波与体波的成像,解决槽波反射探测距离受限的难题,故在槽波勘探中建议采用三分量接收,理想情况下,采用煤层三分量和顶板三分量同时接收,形成槽波、体波六分量记录,作为槽波、体波联合勘探的基础数据。     

Kirchhoff深度偏移在隧道超前预报反射波提取中的应用

地震波法隧道超前预报受其施工条件的限制,具有调查对象与测线近似垂直的施工特点,构建该种条件下的偏移成像方法对于准确预报隧道开挖面前方的不良地质体是十分重要的.为了充分利用地震波场信息,采用三分量传感器进行地震波法隧道超前探测的地震数据采集,经过滤波、能量补偿、波场分离等处理步骤后,利用Kirchhoff积分深度偏移技术对P、SH、SV三个分量的地震数据进行计算成像,对隧道开挖面前方的地质构造等反射目标体在空间域成像,从而达到超前预报的目的.通过模型分析及工程实验表明,Kirchhoff深度偏移技术在隧道超前预报数据中效果明显,对不良地质定位准确,取得了较好的应用效果.     

浅层地震反射波法在隧道工程勘探中的应用

地震反射波法应用广泛,不仅可以用于勘察岩层界面,探明岩石和土的物理性质,而且可以用于寻找断层、破碎带等不良地质体。该文结合某隧道勘查实例,主要介绍了反射波法的数据处理和解释方法。结果表明地震技术在隧道工程勘查中具有良好的应用效果。