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地震作用力对隧道衬砌的影响分析

时间:2023-10-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)Ⅴ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-34所示。图4-35地震系数法和数值计算结果对比(Ⅱ级)由图4-35可知,对于Ⅱ级围岩,埋深h=52.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧斜上、下角处的应力值较大。

地震作用力对隧道衬砌的影响分析

前面分别使用地震系数法和数值方法进行了隧道衬砌地震作用力计算,以下将两者进行对比分析,绘图时将整个衬砌分成64个部分,将每部分的应力值沿衬砌圆周位置依次绘制在雷达图上(以下的计算结果均是针对马蹄形隧道,图中所示为最大主应力σ1的绝对值)。

1.浅埋隧道计算结果对比

(1)埋深3.86m隧道。

1)Ⅱ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-31所示。

图4-31 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅱ级)

由图4-31可知,对于Ⅱ级围岩,埋深h=3.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧斜上、下角处的应力值较大。

图4-32 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅴ级)

2)Ⅴ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-32所示。由图4-32可知,对于Ⅴ级围岩,埋深h=3.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧的应力值较大,隧道顶、底部的应力值较小,衬砌斜下角处的应力值较大;③和Ⅱ级围岩相比,Ⅴ级围岩隧道衬砌两侧的应力值有所增加。

(2)埋深12.86m隧道。

1)Ⅱ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-33所示。

由图4-33可知,对于Ⅱ级围岩,埋深h=12.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧斜上、下角处的应力值较大。

2)Ⅴ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-34所示。

由图4-34可知,对于Ⅴ级围岩,埋深h=12.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌斜下角处的应力值较大;③和Ⅱ级围岩相比,Ⅴ级围岩隧道衬砌两侧的应力值有所增加。

图4-33 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅱ级)

图4-34 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅴ级)

2.深埋隧道计算结果对比(www.xing528.com)

(1)埋深52.86m隧道。

1)Ⅱ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-35所示。

图4-35 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅱ级)

由图4-35可知,对于Ⅱ级围岩,埋深h=52.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧斜上、下角处的应力值较大。

2)Ⅴ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-36所示。

由图4-36可知,对于Ⅴ级围岩,埋深h=52.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌斜下角处的应力值较大;③和Ⅱ级围岩相比,Ⅴ级围岩隧道衬砌两侧的应力值有所增加。

(2)埋深102.86m隧道。

1)Ⅱ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-37所示。

由图4-37可知,对于Ⅱ级围岩,埋深h=102.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌两侧斜上、下角处的应力值较大。

图4-36 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅴ级)

图4-37 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅱ级)

2)Ⅴ级围岩地震系数法和数值计算结果对比如图4-38所示。

图4-38 地震系数法和数值计算结果对比(Ⅴ级)

由图4-38可知,对于Ⅴ级围岩,埋深h=102.86m的情况:①地震系数法和数值计算结果的数值相当,沿衬砌的分布基本一致;②在水平地震作用下隧道衬砌斜下角处的应力值较大;③和Ⅱ级相比,Ⅴ级围岩隧道衬砌两侧的应力有所增加。

综合图4-35~图4-38可以得到如下结论:①本书所提出的地震系数法和数值计算模型的计算结果相互符合得较好,说明它们是实效可用的;②计算结果表明,马蹄形隧道两侧斜下角处的应力值较大,可能存在应力集中的情况;③隧道围岩级制对衬砌应力的分布有一定的影响,围岩级别越高(性质越差),隧道衬砌两侧的应力值越大,整个衬砌的应力分布更为均匀。

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