Simulação ampla e eficiente da resposta dinâmica do túnel revestido sob ruptura dinâmica de falha de deslizamento inclinado

LIU Jiaqiao ,  

LIU Zhongxian ,  

MENG Sibo ,  

摘要

Em comparação com os movimentos sísmicos de campo distante, os movimentos sísmicos próximos à falha apresentam efeitos de compartimento superior e pulsos de velocidade, que agravam os danos nas estruturas subterrâneas. Foi proposto um método híbrido rápido multipolar indireto de elementos de contorno—elementos finitos (FMM-IBEM-FEM) para simular de forma eficiente todo o processo de ruptura dinâmica da falha de deslizamento inclinado e a resposta do túnel: utiliza-se o método rápido multipolar indireto de elementos de contorno (FMM-IBEM) para simular a ruptura da falha e os movimentos sísmicos em grande escala, aproveitando sua alta precisão de solução e baixo consumo computacional; e o método de elementos finitos (FEM) para simular detalhadamente o túnel e a região superficial próxima, aplicando condições de contorno artificiais viscoelásticas para converter os movimentos sísmicos gerados pelo deslocamento da falha em forças nodais equivalentes aplicadas nos nós da fronteira, realizando a transferência de tensões e deslocamentos entre os domínios de cálculo FMM-IBEM e FEM. Com base no método proposto, estudou-se o efeito da distância até a falha e do ângulo de inclinação da falha na resposta sísmica do túnel revestido próximo à falha de deslizamento inclinado. Os resultados mostram que, sob a ação do componente horizontal da resposta sísmica, o pico de tensão circunferencial no túnel revestido aparece nos ombros e nos pés do arco; sob a ação do componente vertical da resposta sísmica, o pico de tensão circunferencial aparece na cintura e no topo do arco, com presença de tensões residuais significativas. Quando a distância da falha é de 2000 m, o pico de tensão circunferencial na parede interna do pé do arco, sob a ação do componente horizontal da resposta sísmica, diminui em 54% em comparação com o caso de distância zero; o movimento sísmico produzido por uma falha inclinada a 90° tem o efeito mais significativo no túnel revestido, mas também é necessário prestar atenção especial à resposta dinâmica do túnel em áreas de falha de deslizamento inclinado com ângulo inferior a 45°.

关键词

túnel revestido; resposta dinâmica; falha de deslizamento inclinado; método de elementos de contorno; método de elementos finitos

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