山岭隧道地震动力响应及抗减震
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北京东城
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作者徐华,李天斌
出版社科学出版社
ISBN9787030756589
出版时间2024-03
装帧精装
开本16开
定价268元
货号1203244794
上书时间2024-09-08
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目录
第1章 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 隧道及地下工程结构震害实例 2
1.2.2 隧道及地下结构抗震发展过程 6
1.2.3 震害原型观测研究现状 6
1.2.4 地震动力响应试验研究现状 8
1.2.5 抗震理论计算方法研究现状 10
1.2.6 抗减震措施研究现状 15
1.3 研究瓶颈与不足 18
第一篇 山岭隧道震害与地震波动理论解析
第2章 山岭隧道震害及成因机理 21
2.1 国内外典型山岭隧道震害 21
2.1.1 典型山岭隧道震害特征 21
2.1.2 隧道震害影响因素 24
2.2 汶川地震山岭隧道震害 26
2.2.1 汶川地震山岭隧道震害类型及特征 27
2.2.2 汶川地震山岭隧道震害影响因素 36
2.2.3 山岭隧道抗减震设防启示 40
2.3 山岭隧道震害成因机理探讨 42
2.3.1 洞口边坡及洞门结构震害机理 43
2.3.2 隧道衬砌震害机理 43
2.3.3 隧道地震坍方机理 45
2.4 本章小结 45
第3章 龙溪隧道洞口段震害分析 47
3.1 龙溪隧道洞口段震害数值模拟 47
3.1.1 龙溪隧道概况 47
3.1.2 数值模型 50
3.1.3 地震动力响应分析 53
3.2 龙溪隧道洞口段震害振动台模型试验 65
3.2.1 试验方案设计 65
3.2.2 模型破坏特征 72
3.2.3 模型动力响应 74
3.3 龙溪隧道洞口段震害机理 81
3.3.1 边仰坡震害机理 81
3.3.2 衬砌震害机理 83
3.3.3 基覆界面震害机理 86
3.3.4 施工缝震害机理 88
3.4 本章小结 89
第4章 地震波动理论及隧道衬砌动力响应波动解析 90
4.1 弹性介质中地震波的传播特性 90
4.1.1 无限弹性介质中地震波的传播 90
4.1.2 半无限弹性介质中地震波的传播 93
4.1.3 地震波在岩土介质中的传播特点 97
4.2 弹性半空间界面P波和SV波的反射和折射 98
4.3 单洞圆形隧道衬砌P波和SV波应力级数解 101
4.3.1 计算模型 101
4.3.2 算例与结果分析 105
4.4 双洞圆形隧道衬砌P波和SV波应力级数解 110
4.4.1 计算模型 111
4.4.2 平面P波作用下双洞隧道衬砌动应力 111
4.4.3 平面SV波作用下双洞隧道衬砌动应力 125
4.5 圆形隧道存在不平整界面SV波入射下衬砌应力级数解 138
4.5.1 波在岩体中传播 138
4.5.2 波在衬砌中传播 139
4.5.3 岩体和衬砌应力和位移 139
4.5.4 算例与讨论 140
4.6 瑞利波作用下隧道衬砌内力计算 146
4.6.1 瑞利波作用下圆形隧道衬砌横向内力的解析解 146
4.6.2 瑞利波作用下山岭隧道洞口动力响应数值模拟 150
4.7 本章小结 152
第二篇 山岭隧道地震动力响应的模型试验与数值模拟
第5章 山岭隧道地震动力响应大型振动台模型试验 157
5.1 依托工程概况、隧址区工程地质条件及隧道围岩特征与分级 157
5.1.1 依托工程概况 157
5.1.2 隧址区工程地质条件 158
5.1.3 隧道围岩特征与分级 159
5.2 区域断裂活动及隧址区地震动力特征 160
5.2.1 区域断裂活动特征 160
5.2.2 工程场地断裂活动特征 161
5.2.3 隧址区地震动力特征 162
5.3 大型振动台模型试验设计 163
5.3.1 相似关系与相似材料 163
5.3.2 模型试验设计 170
5.3.3 试验平台、采集系统与量测传感器 172
5.4 山岭隧道振动台试验模型制作 176
5.4.1 围岩制作 176
5.4.2 隧道结构制作 177
5.4.3 洞口边坡制作 179
5.4.4 量测仪器的安装与防水、防潮处理 179
5.4.5 模型浇筑流程 180
5.5 输入地震动参数及地震波 183
5.5.1 输入地震动参数确定 183
5.5.2 试验加载地震波选择 183
5.6 振动台模型试验过程 185
5.6.1 加载制度 185
5.6.2 试验流程及步骤 185
5.6.3 地震波加载与数据采集 187
5.7 本章小结 188
第6章 模型破坏特征及隧道洞口地震动力响应 189
6.1 模型破坏特征 189
6.1.1 洞口边坡破坏特征 190
6.1.2 隧道二衬破坏特征 192
6.2 边坡及隧道二衬修复抗震能力测试 195
6.2.1 洞口仰坡修复及抗震能力测试 195
6.2.2 隧道二衬修复及抗震能力测试 197
6.3 模型边界及内部破坏特征 198
6.3.1 模型边界及边坡破坏特征 198
6.3.2 围岩破坏特征 203
6.3.3 隧道洞门及衬砌破坏特征 205
6.4 隧道洞口边坡及端墙动力响应 210
6.4.1 洞口边坡加速度放大效应 210
6.4.2 洞口右侧边坡动土压力响应 211
6.4.3 洞口右侧端墙背的动土压力响应 213
6.5 隧道洞门建筑动力响应 214
6.5.1 洞门建筑加速度响应 214
6.5.2 洞门建筑动应变响应 216
6.6 山岭隧道洞口偏压段地震动力响应 218
6.6.1 隧道左右边墙加速度响应 218
6.6.2 隧道左右边墙动应变响应 220
6.6.3 隧道左右边墙动土压力响应 222
6.7 本章小结 223
第7章 隧道与围岩地震动力响应 225
7.1 模型系统的地震动力响应 225
7.1.1 模型系统的加速度放大效应 225
7.1.2 模型系统的频谱特性 231
7.2 隧道与围岩的相互动力作用 234
7.2.1 竖向上围岩与隧道的相互动力作用 235
7.2.2 横向上围岩与隧道的相互动力作用 238
7.3 不同地震动参数作用下隧道动力响应 242
7.3.1 不同地震波入射方向下隧道的动力响应 242
7.3.2 不同强度地震波作用下隧道的动力响应 244
7.4 隧道横向不同部位地震动力响应 246
7.4.1 隧道不同部位的加速度响应 246
7.4.2 隧道不同部位的动应变响应 250
7.4.3 隧道不同部位的动土压力响应 254
7.5 隧道纵向不同进深地震动力响应分析 257
7.5.1 隧道纵向不同进深加速度响应 257
7.5.2 隧道纵向不同进深动应变响应 266
7.6 本章小结 272
第8章 山岭隧道地震动力响应数值模拟 275
8.1 计算模型及加载设计 275
8.1.1 计算模型 275
8.1.2 加载设计 276
8.2 隧道地震动力响应计算结果 277
8.2.1 塑性状态分析 277
8.2.2 应力分析 279
8.2.3 位移分析 280
8.3 地震动参数对隧道地震动力响应影响 281
8.3.1 不同激振方向下隧道地震动力响应 281
8.3.2 不同强度地震波作用下隧道地震动力响应 284
8.4 隧道与围岩相互动力作用 286
8.4.1 不同深度围岩与隧道相互动力作用 287
8.4.2 两侧围岩与隧道相互动力作用 288
8.5 隧道衬砌横向不同部位地震动力响应 290
8.6 隧道衬砌纵向不同进深地震动力响应 292
8.7 山岭隧道偏压段横向地震动力响应 295
8.8 本章小结 299
第三篇 山岭隧道抗减震模式及断层破碎带应用
第9章 山岭隧道抗减震模式 305
9.1 山岭隧道常规抗减震方法与措施 305
9.2 山岭隧道抗减震措施振动台试验设计 307
9.3 减震层分析 308
9.3.1 减震层对衬砌加速度响应影响 308
9.3.2 减震层对衬砌动土压力响应影响 310
9.3.3 减震层对衬砌动应变响应影响 311
9.4 抗震缝分析 313
9.4.1 不同地震波入射方向下抗震缝减震效果 313
9.4.2 不同强度地震波作用下抗震缝减震效果 315
9.5 抗震设防长度分析 316
9.5.1 不同地震波入射方向下抗震设防长度 316
9.5.2 不同强度地震波作用下抗震设防长度 317
9.6 山岭隧道抗减震措施数值模拟 319
9.6.1 加固围岩的抗减震效果 319
9.6.2 不同衬砌刚度的抗减震效果 322
9.6.3 不同减震层设置模式及参数选择 326
9.6.4 不同抗震缝宽度的抗减震效果 338
9.7 山岭隧道抗减震模式 343
9.8 本章小结 345
第10章 山岭隧道断层破碎带地震动力响应 347
10.1 摩岗岭隧道工程概况 347
10.2 断层破碎带力学性质 349
10.2.1 断层破碎带围岩三轴试验 349
10.2.2 断层两侧完整岩体三轴试验 350
10.2.3 试验数据处理及成果 350
10.3 动力计算模型及加载 351
10.3.1 模型模拟范围及尺寸 352
10.3.2 材料参数与边界条件 353
10.3.3 动力加载及监测方案 353
10.4 断层破碎带地震动力响应 355
10.4.1 加速度响应分析 355
10.4.2 应力响应分析 357
10.4.3 位移响应分析 358
10.5 不同宽度断层对隧道动力响应的影响 361
10.5.1 计算工况设计 361
10.5.2 加速度响应分析 361
10.5.3 应力响应分析 362
10.5.4 位移响应分析 365
10.6 不同倾角断层对隧道动力响应影响 368
10.6.1 计算工况设计 368
10.6.2 加速度响应分析 368
10.6.3 应力响应分析 369
10.6.4 位移响应分析 371
10.7 本章小结 375
第11章 山岭隧道断层破碎带抗减震措施与工程应用 376
11.1 山岭隧道断层破碎带抗减震措施 376
11.2 摩岗岭隧道断层破碎带抗减震措施分析 377
11.2.1 抗减震措施及计算模型 377
11.2.2 加速度响应分析 379
11.2.3 应力响应分析 380
11.2.4 位移响应分析 383
11.3 山岭隧道抗减震措施工程应用 385
11.3.1 雅康高速公路隧道 385
11.3.2 汶马高速公路隧道 388
11.3.3 泸石高速公路隧道 389
11.4 本章小结 391
参考文献 392
内容摘要
本书结合我国西部高烈度地震区的地质构造及重大工程建设难题，从国内外山岭隧道地震震害入手，将地震波动理论与地质力学模型相结合、三维大型振动台模型试验与计算机动力仿真分析相结合，系统研究高烈度地震区山岭隧道的地震动力响应规律及抗减震技术，揭示了隧道围岩与支护结构的地震动力响应规律及震害机理，发现了隧道动力响应最不利的地震波入射方向、隧道结构放大效应及偏压隧道动力响应差异性；提出基于岩土体与隧道结构联合响应的隧道抗减震设计原理与技术方法，建立了隧道地震设防的两个新原则及抗减震模式；闸明了不同形式断层破碎带对隧道地震动力响应的影响规律、抗震设防范围及综合抗减震措施等，为我国山岭隧道地震动力响应研究及抗减震技术应用提供了理论基础和重要参考。
本书可为从事隧道地质灾害及地震动力研究的科研人员、设计人员及研究生提供很好的研究范本，可为公路、铁路、水利水电等行业隧道与地下工程相关专业人员的学习与培训提供重要参考，也可作为高等院校相关专业的参考教材。
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