双线隧道单侧偶发内爆下的动力响应研究

作     者：钱佳杰 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庞苗

授予年度：2022年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：双线隧道 三维有限元 爆炸荷载 动力响应 

摘      要：随着城市化不断推进,城市地区国土资源紧张,交通隧道、地下商业综合体等地下空间的开发利用已成为重要的建设方向。为预防生产事故、施工失误或恐袭等原因引起的偶发爆炸,研究地下结构在爆炸荷载作用下的结构动力响应对地下工程的防灾研究,保障人民生命财产安全等方面有积极意义。由于爆炸荷载的破坏性大,出于安全性和经济性的考虑,本文采用Hypermesh软件建立三维有限元模型,Ls-dyna软件求解计算,通过数值模拟对既有双线隧道单侧偶发内爆作用下衬砌的动力响应进行了研究,主要研究内容如下:（1）对自由空气场中爆炸的过程开展了数值模拟,分析了爆炸冲击波在空气中的产生和传播规律。对模拟所得超压峰值等与经验公式预测结果进行了比较分析,通过模拟确定了合理的本构模型等参数,为后续模拟分析打下基础。（2）基于Hypermesh＆Ls-dyna有限元分析软件,建立了某双线隧道的三维数值模型,分别采用混凝土脆性断裂本构和HJC本构模型,考虑初始地应力,对双线隧道单侧偶发内爆作用下结构的动力响应进行了模拟分析。结果表明:针对C40混凝土,HJC本构与配筋率为0.02的脆性断裂本构的动力响应表现较为接近;双线隧道在埋深较浅的情况下可不考虑初始地应力的影响。（3）进一步研究了炸药当量、围岩等级、爆源位置和隧道间距等相关参数对隧道结构在偶发内爆作用下动力响应的影响。结果表明:炸药当量显著影响隧道结构的动力响应,但不同炸药当量的结构动力响应变化规律基本保持一致;围岩等级越高,相邻隧道间的安全距离应越远;偏心爆炸的情况下,相邻隧道与爆源距离越近,其动力响应越明显;双线隧道间距较近情况下,相邻隧道结构受爆炸荷载影响程度加大。