纖維混凝土隧道襯砌與圍岩的地震動力相互作用研究

《纖維混凝土隧道襯砌與圍岩的地震動力相互作用研究》是依託西南交通大學，由周佳媚擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：纖維混凝土隧道襯砌與圍岩的地震動力相互作用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周佳媚
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

本項目主要採用模型試驗與理論分析、數值模擬相結合的方法，研究纖維混凝土襯砌與圍岩的地震動力相互作用規律，建立纖維混凝土作隧道抗震型襯砌的設計方法，主要內容包括：.（1）通過纖維混凝土襯砌-圍岩相互作用的地震模擬振動台試驗，研究纖維混凝土中纖維類型、纖維摻量等對纖維混凝土襯砌的破壞特徵、塑性變形和耗能能力的影響規律；並最佳化出不同圍岩條件下纖維混凝土的匹配參數。.（2）採用理論分析和數值模擬相結合的方法，對模型試驗結果進行補充和驗證；進一步分析影響纖維混凝土襯砌抗震性能的其他因素，並研究纖維混凝土隧道襯砌的抗減震機理。.（3）結合高烈度區隧道設計，綜合考慮其他因素，形成纖維混凝土隧道抗震型襯砌的設計方法。使所設計出的纖維混凝土隧道襯砌既能維護隧道施工期間的穩定，又能抵禦地震的破壞，既能承載，又能保持隧道使用空間，滿足通風、防水、防災的要求。

結題摘要

摘要 本項目主要採用振動台試驗的方法，研究了纖維混凝土襯砌與圍岩的地震動力相互作用規律，提出纖維混凝土作隧道抗震型襯砌思路。本項目主要研究內容包括： （1）通過纖維混凝土襯砌-圍岩相互作用的地震模擬振動台試驗，研究纖維混凝土中纖維等對纖維混凝土襯砌的破壞特徵的影響規律； 基於相似理論，採用 5 m ×5 m 三向地震模擬振動台進行模型試驗，通過輸入不同大小的地震波，研究纖維混凝土襯砌在地震動力作用下的破壞特徵，並探討破壞機理。 試驗結果表明：素混凝土襯砌抗拉強度低、脆性大，裂縫基本呈直線型，斷口乾淨整齊，裂縫擠壓處有明顯掉塊痕跡； 纖維混凝土具有限制裂縫發展和結構變形的能力；在地震動力作用下，纖維通過黏結應力能夠使混凝土吸收更多能量，降低幅值，反應滯後，減輕了地震力對結構的破壞；纖維混凝土襯砌裂縫多呈鋸齒形，擠壓鬆散的小碎塊通過纖維黏結在裂縫口。 （2）採用理論分析和數值模擬相結合的方法，建立了纖維混凝土損傷量化的模型，並基於通用程式研究了纖維混凝土載入速率相關動力損傷彈塑性本構模型。 彈塑性損傷模型按照損傷和塑性之間的不同關係，將損傷和彈性耦合在一起。通過損傷載入函式屈服函式來控制耗散，使用單一的損傷和屈服面，使問題大為簡化。 採用載入速率相關動力損傷本構模型可以有效地將動力與靜力損傷演化通過應力、應變的動力放大係數聯繫起來。 （3）結合高烈度區隧道設計，進行纖維混凝土隧道抗震型襯砌的設計。 本項目從理論及試驗上研究了纖維混凝土作為隧道抗震型襯砌的可行性，並進行工程設計，本項目的研究成果可為高烈度地震區山嶺隧道的抗減震技術提供重要參考。