非一致地震动作用下长大隧洞动力响应的时空效应与破坏机制研究

批准号:
51679232
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
盛谦
依托单位:
学科分类:
E0905.水工岩土工程
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨启贵、付晓东、周永强、张善凯、马亚丽娜、程昊民
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中文摘要
西部地区长大隧洞作为国家战略和生命线工程的重要基础设施,面临复杂地震地质环境,其地震安全问题突出,非一致地震动作用下的动力响应与破坏机制是亟待突破的理论与技术难题。本项目拟以滇中引水工程中的长大隧洞—香炉山隧洞为依托,以隧洞震害调查与经验认识为基础,通过地质调查、现场测试、室内实验、模型试验、数值模拟等方面的集成研究,探讨长大隧洞工程场地空间非一致性地震动的输入机制,发展长大隧洞地震动力响应分析模型与方法;通过研究输入地震动与围岩动力响应的频谱相关性、不同部位围岩地震动力响应的空间非一致性、围岩与结构地震动力响应的相关性与协调性,揭示长大隧洞地震动力响应的时空效应;通过研究不利地质结构带围岩地震动力破坏演化规律,分析围岩与结构动力相互作用机制及诱发的结构破坏特征,揭示长大隧洞地震动力破坏机制,从而为长大隧洞抗震安全提供理论与技术支持,在推动岩石动力学和地下工程学科发展方面发挥积极作用。
英文摘要
As an important infrastructure for national strategy and lifeline engineering, the long and large tunnels in west China are in the complex seismic geological environment and they have significant seismic safety problems, and the dynamic response and failure mechanism under non-uniform seismic excitation is urgent research topic. In this project, taking the Xianglushan tunnel of centralYunnan diversion as an engineering background, on the basis of the investigation and experience of earthquake damage of tunnels, using the geological survey, field testing, laboratory experiments, model test and numerical simulation methods, the spatial non-uniformity and input mechanisms of ground motion in the long and large tunnel site are investigated, and the dynamic model and analysis method are also developed; then, through studying three aspects, including the spectrum correlation between seismic excitation and dynamic response of surrounding rock, the spatial non-uniformity of seismic dynamic response in different surrounding rock, and the relevance and coordination of seismic dynamic response between surrounding rock and structure, the time-space effect of dynamic response of the long and large tunnel is revealed; last, dynamic damage evolution of surrounding rock in the unfavorable geologic structure belt is studied, dynamic interaction mechanism between the surrounding rock and structure and induced structural damage characteristics is analyzed, and dynamic failure mechanism of the long and large tunnel is revealed. The research results can provide theoretical and technical support for the seismic safety of the long and large tunnel, and also effectively push the development of the rock dynamics and underground engineering.
本项目以滇中引水香炉山隧洞为依托工程,采用理论分析、实验研究、数值模拟多手段综合开展了系统的研究,研发了隧洞围岩-衬砌接触面的循环剪切试验设备,提出了考虑法向闭合量与加卸载滞回效应的动力接触本构模型;构建了适用于地震作用下岩石材料的动态非线性本构模型,研发了一套面向对象的岩石地下工程地震动力响应的高效并行计算的有限元软件;基于随机过程理论,建立了适合长大隧洞工程场地的空间非一致性地震动模型,在此基础上,提出了考虑非一致性地震动的多点多维输入方法、输入与响应地震动相关性的分析方法,形成了非一致地震动作用下长大隧洞动力响应的模拟与分析方法。基于非一致性地震动输入方法,分析了输入地震动与围岩动力响应的频谱相关性、不同部位围岩地震动力响应的空间非一致性、围岩与结构地震动力响应的相关性与协调性,总结了非一致地震动作用下长大隧洞动力响应的时空效应。通过收集和整理隧道等地下工程灾害资料,建立了地下工程震害资料数据库,基于统计分析提出了地震作用下地下工程动力破坏模式;基于数值方法,分析了不同倾角、厚度和岩性不利地质结构带下围岩地震动力破坏演化规律,通过研究不同情况下不利地质结构带隧洞衬砌结构的震害变形及受力分布,揭示了非一致地震动作用下长大隧洞动力破坏机制。该成果可为长大隧洞抗震安全提供理论与技术支持。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Numerical investigation of the deformation properties of rock materials subjected to cyclic compression by the finite element method
岩石材料循环压缩变形特性的有限元数值研究
DOI:10.1016/j.soildyn.2019.105795
发表时间:2019
期刊:Soil Dynamics and Earthquake Engineering
影响因子:4
作者:Zhou Yongqiang;Sheng Qian;Li Nana;Fu Xiaodong
通讯作者:Fu Xiaodong
DOI:--
发表时间:2018
期刊:岩土工程学报
影响因子:--
作者:周永强;盛谦;罗红星;冷先伦;付晓东;李娜娜
通讯作者:李娜娜
Numerical analysis of the mechanical properties of rock materials under tiered and multi-level cyclic load regimes
分层多级循环荷载条件下岩石材料力学性能的数值分析
DOI:10.1016/j.soildyn.2020.106186
发表时间:2020
期刊:Soil Dynamics and Earthquake Engineering
影响因子:4
作者:Zhou Yongqiang;Sheng Qian;Li Nana;Fu Xiaodong
通讯作者:Fu Xiaodong
Study on the failure process of rocks with closed fractures under compressive loading using improved bond-based peridynamics
利用改进的基于粘结的近场动力学研究压缩载荷下闭合裂隙岩石的破坏过程
DOI:10.1016/j.engfracmech.2020.107315
发表时间:2020-12-01
期刊:ENGINEERING FRACTURE MECHANICS
影响因子:5.4
作者:Du, Wenjie;Fu, Xiaodong;Zhang, Zhenping
通讯作者:Zhang, Zhenping
Time-Frequency Analysis of Seismic Wave Propagation across a Rock Mass Using the Discontinuous Deformation Analysis Method
使用不连续变形分析方法对地震波在岩体中的传播进行时频分析
DOI:10.1061/(asce)gm.1943-5622.0000892
发表时间:2017-08
期刊:International Journal of Geomechanics
影响因子:3.7
作者:Fu Xiaodong;Sheng Qian;Zhang Yonghui;Chen Jian
通讯作者:Chen Jian
三峡水运新通道岩石工程变形破坏机制与稳定性分析
- 批准号:U21A20159
- 项目类别:--
- 资助金额:260万元
- 批准年份:2021
- 负责人:盛谦
- 依托单位:
大型地下洞室群地震灾变机理与过程研究
- 批准号:90715042
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:200.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:盛谦
- 依托单位:
坚硬裂隙岩体开挖扰动区的形成机理研究
- 批准号:50579071
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:盛谦
- 依托单位:
国内基金
海外基金
