SH波入射下山体‑断层破碎带‑隧道相互作用分析

黄磊; 周颜婷; 刘中宪; 段更月; 张传秀

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240227002

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SH波入射下山体‑断层破碎带‑隧道相互作用分析

论文 | 更新时间：2024-09-07

- SH波入射下山体‑断层破碎带‑隧道相互作用分析
- Analysis of the Interaction between Mountains‑fault Zones‑tunnels under SH Wave Incidence
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第4期页码：870-880
- 作者机构：
  
  1.天津城建大学土木工程学院,天津 300384
  2.天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津 300384
  3.北京智宇天成设计咨询有限公司, 北京100000
- 作者简介：
  
  黄磊（1989—），女，讲师，硕导，博士。主要从事地震工程、工程波动方面的研究。E-mail: huanglei1289@163.com
  刘中宪（1982—），男，教授，博导，博士。主要从事地震工程、工程波动方面的研究。E-mail: zhongxian1212@163.com
- 基金信息：
  
  天津市教委科研计划项目(2020KJ039)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240227002
  中图分类号： P315.2
- 收稿：2024-02-27，
  
  修回：2024-04-09，
  
  纸质出版：2024-08-30
- 稿件说明：
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黄磊,周颜婷,刘中宪等.SH波入射下山体‑断层破碎带‑隧道相互作用分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):870-880.

HUANG Lei,ZHOU Yanting,LIU Zhongxian,et al.Analysis of the Interaction between Mountains‑fault Zones‑tunnels under SH Wave Incidence[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):870-880.
黄磊,周颜婷,刘中宪等.SH波入射下山体‑断层破碎带‑隧道相互作用分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):870-880. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240227002.

HUANG Lei,ZHOU Yanting,LIU Zhongxian,et al.Analysis of the Interaction between Mountains‑fault Zones‑tunnels under SH Wave Incidence[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):870-880. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240227002.

摘要

采用一种高精度间接边界积分方程法（IBIEM），开展了山体‑断层破碎带‑隧道整体模型对地震波的散射作用模拟，考虑了三种影响因素：入射波强度、隧道与断层破碎带间距以及破碎带动力特性，模拟了其对山体表面及隧道地震动力响应的影响。研究结果表明：断层破碎带的存在使得山体‑断层破碎带‑隧道整体系统内相互作用更加复杂，山体表面位移幅值以及隧道的位移和应力幅值主要呈现放大效应，山体表面断层破裂处破坏异常严重，位移幅值陡增，可达10以上；在衬砌的拱肩、拱脚处的应力集中较为明显，衬砌的顶部和底部应力较小；地震波低频入射时，隧道内外壁应力和位移曲线较平缓，随着入射频率的增大，波的相干效应更加明显，衬砌隧道应力和位移发生空间重分布，出现峰值多段集中现象。

Abstract

A high-precision indirect boundary integral equation method (IBIEM) was adopted to simulate the scattering effect of seismic waves on the mountain-fault fracture zone-tunnel model

considering three influencing factors: incident wave intensity

the distance between the tunnel and fault fracture zone

and the dynamic characteristics of the fracture zone. The impact of these factors on the seismic dynamic response of the mountain surface and tunnel was analyzed. The results showed that the presence of the fault fracture zone complicated the interactions within the mountain-fault fracture zone-tunnel system. The displacement amplitude of the mountain surface

as well as the displacement and stress amplitude of the tunnel

primarily exhibited magnification effects. Damage was particularly severe at the fracture of the mountain surface

with displacement amplitudes sharply increasing to more than 10 units. Stress concentration was more notable at the spandrel and arch foot of the lining

while stress at the top and bottom of the lining was relatively small. When seismic waves were incident at low frequencies

the stress and displacement curves of the tunnel's inner and outer walls were relatively smooth. As the incidence frequency increased

the coherence effect of the wave became more pronounced

causing spatial redistribution in the lined tunnel

with peak values concentrated in multiple sections. The research results can provide a theoretical basis for seismic design of tunnel structures near fault fracture zones in mountains.

关键词

Keywords

references

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