松动圈对隧道围岩地震动力响应的影响

为了实现对埋深的模拟,考虑振动台的载重量,设计并制作了一套质量较轻的柔性伺服气压加载系统.分别开展了考虑和不考虑松动圈的振动台模型试验,同时建立了相应工况的隧道动力计算数值模型,将试验结果与数值计算结果进行了对比.模型试验数据与数值模拟结果规律较为一致,且反映了松动圈的动力响应影响,表明采用柔性加载来模拟埋深产生的地应力的方法是可行的.结果表明:在一定埋深条件下,隧道结构的自身振动特性表现不明显;松动圈的存在增大了隧道结构和周围岩体的加速度响应,从而使结构破坏程度更为严重;无论有无松动圈,结构整体的动力响应规律相似.松动圈对隧道结构地震动响应的不利影响可以归结为松动圈与围岩交界面发生地震波的折射和反射以及松动圈相比于围岩较软弱,地震时更容易发生局部变形这2个因素.     

隧道洞口软硬围岩交接段地震响应大型振动台模型试验研究

为提高强震区交通隧道洞口段的地震安全性和结构抗震性能,以汶川地震白云顶隧道进口段为研究背景,开展了隧道洞口软硬围岩交接段地震响应的大型振动台模型试验研究。介绍了试验方案设计,主要包括试验设备、相似设计、动力荷载、动力特性及加载制度。对试验数据进行了分析,主要研究了隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展过程中隧道结构地震动峰值加速度（PGA）、纵向应变、接触应力及结构内力的空间变化规律。研究结果表明：隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展,隧道结构PGA放大系数由1.04增大至1.68,纵向应变增加倍数由1.09增大至4.29,接触应力增加倍数由6.34增大至32.16,安全系数最小值减小百分比由26.18%增大至53.48%;随着受软岩影响的增大,作用于隧道结构的地震惯性力和强制位移不断增加,致使结构安全性不断降低。研究成果可为高烈度地震区交通隧道抗震设防设计提供参考。     

双洞错距隧道洞口段地震动力响应数值模拟分析

为深入了解隧道在地震过程中的破坏机理及其洞口段的动力响应规律,以具有间距和错距的实际隧道为原型,建立数值计算模型并进行了计算分析.计算结果表明:1)对于双洞错距隧道,隧道洞口段衬砌横断面的相对位移、最大Mises应力和加速度幅值受地震荷载激振方向的影响较大.即使在同一方向地震荷载作用下,左、右洞洞口段的动态响应仍有较大区别,而隧道洞身段的动态响应相近.2)当地震荷载在某一方向或其他组合方向上施加后,衬砌上将同时存在空间上任意方向的加速度矢量,且衬砌加速度幅值在洞口处具有放大现象.     

输水隧道二维地震反应分析

为研究软土中的浅埋输水隧道由于内部水体的作用使其动力特性与一般的交通隧道有所不同.在考虑介质的辐射阻尼的情况下,采用流-固耦合的分析方法分析一穿越河底的大管径输水隧道二维平面应变的地震反应,同时讨论其水体晃动、阻尼系数、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布、围岩和衬砌的非线性及衬砌的厚度对衬砌的地震响应的影响.结果表明:在满水且无内水压力的情况下,流体对隧道衬砌的地震反应影响不是很大;但其水体晃动、辐射阻尼、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布和围岩非线性及衬砌的厚度,对衬砌的地震反应有很大的影响;并且随着内水压力的增加,其地震反应趋于剧烈.     

减震层对浅埋双洞隧道衬砌结构的减震作用

为分析减震层对浅埋双洞隧道衬砌结构的减震效果,采用有限差分软件FLAC3D建立其数值模型,分析减震层与隧道净距对隧道衬砌结构动力响应规律的影响.结果 表明:设置减震层可以减小传递至隧道衬砌结构的地震能量,从而使隧道衬砌结构各监测点的峰值内力与峰值位移均有所减小,但减震层对峰值内力的减小幅度大于对峰值位移的减小幅度;随着隧道净距的增大,衬砌结构峰值内力逐渐减小,并逐渐接近单洞时的地震响应.所得结论可为今后高烈度地震区浅埋双洞隧道的抗震设防提供一定参考.     

跨活动断层盾构隧道纵向受力及变形特征

为了研究断层错动下盾构隧道力学响应特征，引入Vlasov双参数地基模型，并考虑水平地基摩阻力的影响，提出跨活动断层盾构隧道纵向力学响应解析模型.以正断层错动工况为例，采用模型试验及数值模拟验证解析模型的合理性，讨论影响隧道结构纵向力学响应的因素.建立考虑环缝接头塑性变形的三维数值模型，分析环缝接头塑性变形对隧道结构纵向受力与变形的影响.研究结果表明：解析模型计算得到的隧道纵向力学响应特征与模型试验、数值计算所得规律一致，当不考虑竖向地基剪切刚度时，解析解计算得到的隧道纵向弯矩偏大；相较浅埋土质地层工况，深埋岩质地层对隧道纵向变形限制作用更加明显，导致结构纵向内力增大；隧道与断层之间竖向距离、断层破碎带宽度及结构纵向抗弯刚度有效率等因素均对隧道最大纵向内力影响显著；当考虑环缝接头塑性变形时，在断层错动20 cm工况下，盾构隧道环缝接头已经产生显著的塑性变形，严重威胁盾构隧道的运营安全.     

浅埋隧道复杂交叉口变形的数值分析

以重庆轨道交通六号线曹家湾站为工程依托,基于岩体非线性弹塑性理论,对浅埋隧道施工通道交叉段进行数值分析及力学特性研究。运用有限差分数值软件FLAC3D建立了浅埋隧道复杂交叉段的三维模型,研究了隧道交叉口3个不同截面的拱顶沉降和围岩收敛,以及初期支护钢筋的内力变化特征,并与现场监控量测数据变化情况进行对比分析。研究结果表明:主、支通道交叉区域段受力存在相互影响;3个截面的拱顶、内空位移均有明显变化;在交叉隧道拱顶、拱肩区域,初支钢筋受应力影响较大。     

局部液化地层范围及埋深对隧道地震上浮的影响研究

杭州地铁4号线甬江路站-锦江站区间施工时需穿越大范围的可液化地层,为降低隧道在地震作用下上浮破坏的潜在风险,该区间选线时将隧道埋深进行了增大,从而使隧道部分处于非液化土层。为了研究在地震作用下盾构隧道局部液化地层范围以及隧道埋深对隧道上浮的影响,并对隧道调整后的抗震效果做出评价,采用有限差分软件FLAC^3D数值模拟与振动台试验相结合的方法,对处于不同液化土层分布范围、不同埋深的隧道地震上浮情况进行了数值分析及模型试验,研究结果表明：隧道液化地层范围越小,隧道上浮位移越小;当隧道埋深达14 m、隧道液化地层范围小于隧道范围一半时,隧道只发生轻微上浮;隧道设计时应尽量避免使隧道完全处于可液化地层中,可采取液化与非液化地层组合或增大埋深的方式,提高隧道结构的抗震安全性。     

横向激励下隧道-竖井节点地震响应研究

隧道-竖井节点是地下空间网络的重要节点，也是其抗震薄弱环节。由结构突变造成的土-结构动力相互作用不均匀会导致隧道与竖井产生显著的差动响应。本文依托典型软土道路隧道工程，以隧道-竖井节点为试验对象，依据动力相似原理完成了以土-结构相对刚度为控制因素的模型设计，并开展了横向激励下隧道-竖井节点振动台模型试验。试验中测量了结构加速度响应和结构变形两类数据。通过对比加速度峰值和相关系数，对隧道与竖井间的地震差动响应进行了定量描述，并分析了由此引发的隧道纵向变形模式。在此基础上，基于梁-弹簧模型，提出了隧道-竖井节点地震响应拟静力简化分析模型，并推导了隧道变形的拟静力解析计算方法。经振动台试验结果验证，该拟静力简化分析模型可较好地预测隧道纵向变形，并以闭式解的形式，直接建立了隧道纵向变形与隧道-竖井相对位移的定量关系。     

加筋格宾挡墙地震反应与动土压力分析

本文通过大型的模型试验,研究了以红砂岩为填料在水平地震作用下加筋格宾挡土墙的地震反应。输入不同类型和幅值的地震波激励,探讨地震作用下模型挡墙的动力特性与动力响应规律。试验结果表明,加筋格宾结构为优良的抗震结构,其墙内对输入加速度有明显的放大效应。沿墙高方向水平加速度放大倍数的增量坡度比较平缓,随着墙高的增大,水平加速度有增大的趋势。墙内各质点对ELCE＿NS地震波的水平加速度放大倍数为1～1.88倍,对HACHI＿EW地震波的放大倍数为1～2.78倍。墙面板的水平加速度放大倍数随振幅增大呈现明显的递减趋势,变化基本上为线性的。竖向加速度峰值响应在墙面及墙顶显著增大,可达到台面水平加速度峰值的44%~56%。推导了加筋格宾挡墙在水平地震荷载作用下的竖向动土压力的振动方程。     

输水隧道流-固耦合地震反应研究

目的为了研究在考虑介质的辐射阻尼的情况下，穿越软土地区的浅埋大管径输水隧道在内水作用下。其水体晃动、阻尼系数、地震激励方向、内水压力、围岩种类、围岩和衬砌的非线性以及衬砌的厚度对衬砌的地震响应的影响．方法根据流固耦合原理建立内水-衬砌-围岩三者的运动方程。以一穿越河底的输水隧道为例，采用三维流固耦合有限元程序对其进行地震反应分析．其中管内水体采用基于势的流体单元．结果经分析得出其中水体晃动、地震激励方向、高内水压力、围岩种类，围岩非线性及衬砌的厚度都对衬砌的地震响应的影响很大．结论采用有限元理论分析了对衬砌的地震响应有影响的几个因素，为工程设计与施工提供了可靠的理论依据．     

高地震烈度区水电站地下厂房结构震损机理分析

中国水电站多位于西南高地震区.针对地下厂房结构的震损机理问题,以距汶川8.0级地震震中最近的映秀湾水电站和渔子溪水电站为分析对象,对水电站建筑物进行了震后实地调查,建立了映秀湾水电站洞周围岩和厂房结构的整体有限元模型,采用波动场应力法,对地下厂房结构在震时的结构稳定性进行了计算分析.根据实地调查结论和数值计算成果,对地下厂房结构的震损机理进行分析.实地震损调查表明,地下结构的震损形式多为表层脱落和闭合裂缝,破坏程度要明显轻于地面建筑.数值计算所反映的震损规律与实际调查中得到的结论基本吻合,则可从数值分析的角度进一步研究震损机理,认为产生震损的外因是沿一定角度入射的地震波,内因是地下厂房结构空间分布的不均匀性,而地下厂房结构赋存于洞周岩体则是地下结构震损与地面建筑具有本质区别的原因.     

Seismological method for prediction of areal rockbursts in deep mine with seismic source mechanism and unstable failure theory

The research on the rock burst prediction was made on the basis of seismology, rock mechanics and the data from Dongguashan Copper Mine (DCM), the deepest metal mine in China. The seismic responses to mining in DCM were investigated through the analyses of the spatio-temporal distribution of hypocenters, apparent stress and displacement of seismic events, and the process of the generation of hazardous seismicity in DCM was studied in the framework of the theory of asperity in the seismic source mechanism. A method of locating areas with hazardous seismicity and a conceptual model of hazardous seismic nucleation in DCM were proposed. A criterion of rockburst prediction was analyzed theoretically in the framework of unstable failure theories, and consequently, the rate of change in the ratio of the seismic stiffness of rock in a seismic nucleation area to that in surrounding area, dS/dt, is defined as an index of the rockburst prediction. The possibility of a rockburst will increase if dS/dt>0, and the possibility of rock burst will decrease if dS/dt<0. The correctness of these methods is demonstrated by analyses of rock failure cases in DCM.     

跨孔地震CT探测基岩面附近岩溶研究

高层建筑物的持力层大多为基岩,基岩面附近若存在岩溶将给建筑物基础带来重大隐患.为了更好、更精确地探测岩溶,本文从基岩面附近的多岩溶探测入手,依据射线理论进行正反演模拟研究,讨论岩溶与基岩面的距离、围岩与岩溶速度差异大小以及观测系统对反演结果的影响.研究结果表明:当所有激发点和接收点都布置在基岩中时,水平排列的两个岩溶与...     

地震映像法在某高速公路岩溶探测中的应用

岩溶是高速公路、铁路、大堤等基础设施建设的重大地质隐患。用地球物理方法对岩溶进行探测是岩溶地质调查的重要手段。由于岩溶洞穴自身形成的一些特点,因此,其与围岩之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物性差异,而地震映像法就是以介质密度及速度的差异为前提的一种经济、快捷而有效的方法。为此,本文采用地震映像法对某高速公路原地面进行了岩溶地质勘查试验,结果表明,该方法在岩溶的分布位置、大小、埋藏深度及发育情况等方面的勘察上都取得了较好的效果。     

软岩巷道围岩损伤破坏范围的地震探测研究

针对软岩巷道难支护的主要原因是对巷道工程地质条件和围岩结构认识不清、支护对象不明确的问题,论述 了应用地震技术探测软岩巷道损伤破坏范围的可行性,以显德汪矿主运输大巷为试验研究对象,利用地震技术对巷道进行了全断面探测,实现了软弱结构面的空间定位和围岩结构的精确探测,从而为支护形式和参数的选择提供了直观可靠的地质依据。     

煤矿开采诱发地震的成因及预防

由于围岩破坏过程的复杂性,煤矿开采诱发地震成因比天然地震成因更为复杂.结合徐州某煤矿矿震灾害实例,分析煤矿开采诱发地震的成因及矿震波的特性,提出防治矿震危害的措施;计算冒落岩石的重力势能、顶板岩石冒落时冲击气浪的能量和矿震震级,并将计算的震级与地震台网测定的结果进行比较后发现误差较小,即相对误差为3.7%.研究结果表明：矿震波形呈现周期大、衰减快以及前后无关联的特征;虽然矿震可以分为顶板冒落、顶板开裂、矿柱冲击和断层剪切等类型,但实际上大多是多种类型的复合,围岩应力分布复杂;矿震的过程就是能量的释放过程.矿震成因非常复杂,如何有效利用数值预测技术预测矿震还有待进一步研究和探讨.     

Subtle traps prediction using sequence stratigraphy and 3D seismic technology: A case study from Qikou depression in Huanghua basin

Forecasting subtle traps by sequence stratigraphy and 3D seismic data is a sensitive topic in hydrocarbon exploration. Research on subtle traps by geophysical data is the most popular and difficult. Based on the sufficiently drilling data, log data, core data and 3D seismic data, sediment sequence of Qikou depression, Huanghua basin was partitioned by using sequence stratigraphy theory. Each sediment sequence system mode was built. Sediment faces of subtle traps were pointed out. Dominating factors forming subtle traps were analyzed. Sandstone seismic rock physics and its response were studied in Tertiary System. Sandstone geophysical response and elastic modulus vary laws with pressure, temperature, porosity, depth were built. Experimental result and practice shows that it is possible using seismic information forecasting subtle traps. Integrated using geology, log, drilling data, special seismic processing technique, interpretation technique, high precision horizon calibration technique, 3D seismic visualizing interpretation, seismic coherence analysis, attribute analysis, logging-constrained inversion, time frequency analysis, subtle trapsobject is identified and interpreted. Finally, advantage object of subtle trap in this area was determined. Bottomland sand stratigraphic and lithologic reservoirs in Qinan slope zone have been founded by means of high resolution 3D seismic data field technique, high resolution 3D seismic data processing technique and seismic wave impendence inversion technique.