爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (8): 2218-2224.

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

李兴华¹，龙源¹，纪冲¹，周翔¹，何洋扬²，路亮¹

1.解放军理工大学野战工程学院，南京 210007；2.北京63956部队，北京100093

收稿日期:2012-12-27 出版日期:2013-08-12 发布日期:2013-08-13
作者简介:李兴华，男，1985年生，博士研究生，主要从事爆炸地震效应与防护工程等方面的研究
基金资助:
国家自然科学基金资助（No. 51178460，No. 11102233）。

Analysis of dynamic stress concentration factor for existing circular tunnel lining under blasting seismic wave

LI Xing-hua¹, LONG Yuan¹, JI Chong¹, ZHOU Xiang¹, HE Yang-yang², LU Liang¹

1. College of Field Engineering, PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China; 2. 63956 Units, Beijing 100093, China

Received:2012-12-27 Online:2013-08-12 Published:2013-08-13

摘要/Abstract

摘要： 将爆破地震波进行合理近似简化，采用波函数展开法，推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例，分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明，爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数（DSCF）影响较大，隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同，低主振频率引起的动应力集中系数较大，不利于隧道的抗爆破振动；隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同；隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大，泊松比次之；泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用，但效果有限。

关键词: 爆破地震波, 波函数展开法, 隧道围岩, 隧道衬砌, 动应力集中系数

Abstract: The blasting seismic wave is simplified reasonably. Based on wave function expansion method, the dynamic stress concentration factor equation of tunnel surrounding rock and lining under the blasting seismic wave is deduced in infinite rock. Combining with a typical case, the influences of the main frequency of the blasting seismic wave, geometric parameters and the physico-mechanical indices of tunnel surrounding rock and lining on dynamic stress concentration factor in the different positions of tunnel are analyzed. The analytical results show that the trend of dynamic stress concentration factor of different direction stresses with the main frequency of the blasting seismic wave are different at different positions. The dynamic stress concentration factor caused by the blasting seismic wave with low main frequency of the blasting seismic wave is larger, which is unfavorable for blasting vibration resistance. The influence trend of tunnel geometric parameters on the dynamic stress concentration factor of tangential stress of tunnel surrounding rock and lining is different. The elastic modulus of tunnel lining has a greater effect on dynamic stress concentration factor than the Poisson’s ratio. The tunnel surrounding rock with larger Poisson’s ratio have the effect of blasting vibration resistance, but the effect is limited.

Key words: blasting seismic wave, wave function expansion method, tunnel surrounding rock, tunnel lining, dynamic stress concentration factor (DSCF)

中图分类号:

U 452

李兴华，龙源，纪冲，周翔，何洋扬，路亮 . 爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析[J]. , 2013, 34(8): 2218-2224.

LI Xing-hua , LONG Yuan , JI Chong , ZHOU Xiang , HE Yang-yang , LU Liang . Analysis of dynamic stress concentration factor for existing circular tunnel lining under blasting seismic wave[J]. , 2013, 34(8): 2218-2224.

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[1]	侯公羽, 谢冰冰, 韩育琛, 胡涛, 李子祥, 杨兴昆, 周天赐, 肖海林, . 分布埋入式光纤与隧道衬砌耦合性能试验及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 714-726.
[2]	杨文波，陈子全，徐朝阳，晏启祥，何川，韦凯, . 盾构隧道与周围土体在列车振动荷载作用下的动力响应特性[J]. , 2018, 39(2): 537-545.
[3]	王帅帅，高波，范凯祥，申玉生，张涛,. 平面P波入射下浅埋平行双洞隧道注浆加固减震机制[J]. , 2018, 39(2): 683-690.
[4]	刘世伟，盛谦，朱泽奇，龚彦峰，崔臻，李建贺，张善凯，. 隧道围岩内地下水渗流边界效应影响研究[J]. , 2018, 39(11): 4001-4009.
[5]	包汉营，陈文化. 衬砌隧道中移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应[J]. , 2018, 39(10): 3735-3742.
[6]	黄锋，朱合华，李秋实，李恩璞，. 隧道围岩松动圈的现场测试与理论分析[J]. , 2016, 37(S1): 145-150.
[7]	李尧，李术才，徐磊，刘斌，林春金，张凤凯，杨磊. 隧道衬砌病害地质雷达探测正演模拟与应用[J]. , 2016, 37(12): 3627-3634.
[8]	廖涛，蒲传金，杨鑫，管少华，郭王林 , . 桩井爆破振动在邻近边坡产生的特殊效应[J]. , 2015, 36(S2): 623-628.
[9]	苏雅，杨明辉，苏永华，梁斌. 深埋隧道衬砌稳定可靠度的Kriging插值法与遗传算法协同优化求解法[J]. , 2013, 34(9): 2661-2666.
[10]	文竞舟、张永兴、王成、. 隧道围岩全长黏结式锚杆界面力学模型研究[J]. , 2013, 34(6): 1645-1651.
[11]	刘优平，乔兰，徐斌 . P波作用下饱和土中输流管道动力响应[J]. , 2013, 34(11): 3151-3158.
[12]	陈志刚. SH波作用下各向异性弹性半空间中浅埋圆孔附近的动应力集中研究[J]. , 2012, 33(3): 899-905.
[13]	李明，陈洪凯. 隧道衬砌厚度不足的健康判据试验研究[J]. , 2011, 32(S1): 570-0577.
[14]	代仁平，郭学彬，宫全美，蒲传金，张志呈. 隧道围岩爆破损伤防护的霍普金森压杆试验[J]. , 2011, 32(1): 77-83.
[15]	徐慧峰，钱彦岭，邱静，谢迪波. 地下管线弹性波探测波场的建模与分析[J]. , 2010, 31(5): 1651-1656.

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