石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析

›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (4): 543-548.

石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析

石玉成^{1, 2}，付长华^{1, 2}，王兰民^{1, 2}

1. 中国地震局地震预测研究所兰州科技创新基地，兰州 730000；2. 中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000

收稿日期:2005-02-01 出版日期:2006-04-10 发布日期:2013-11-05
作者简介:石玉成，男，1966年生，工学博士，研究员，主要从事岩土地震工程与工程地震研究
基金资助:
国家社会公益研究专项（No. 2002DIB20062）资助。

Numerical simulation analysis of mechanism of seismic deformation damage of country rock of grottoes

SHI Yu-cheng^{1, 2}, FU Chang-hua ^{1, 2}, WANG Lan-min^{1, 2}

1. Lanzhou Base of Institute of Earthquake Prediction, China Earthquake Administration, Lanzhou 730000, China; 2. Lanzhou Institute of Seismology, China Earthquake Administration, Lanzhou 730000, China

Received:2005-02-01 Online:2006-04-10 Published:2013-11-05

摘要/Abstract

摘要： 针对石窟文物的特点，阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以敦煌莫高窟的2个典型工段为实例，通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算，揭示了岩土体及其附属构筑物在地震作用下的动态响应和变化规律，指出了窟体防护加固的重点部位。分析结果表明，随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大，洞窟的位移和应力值明显增大，应力集中区的范围扩大，围岩损伤的可能性增加，稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关，并控制了石窟围岩的震害特征。其成果为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供理论基础和实践依据。

关键词: 石窟, 围岩, 地震动, 有限元模拟, 变形机制

Abstract: Considering characteristics of Grotto Relics, the influence factors and dynamic finite element analysis methods on deformation stability grotto country rock are discussed. Focusing on two sections of Mogao Grottoes in Dunhuang of Gansu Province, the dynamic response and variation regularity of rock mass and its adjuncts are revealed through numerical simulation of displacement and stress field under dynamic loads with different PGA, spectra and durations. The results indicate weak points for seismic retrofitting. It also shows that the displacement and stress increase, range of stress concentration expands and the damages probability of country rock increases with the increase of peak ground acceleration (PGA), characteristic period and duration of dynamic loads. The distribution of stress is closely related to the quantity, combination feature, geometry shape and size of caves. This paper provides theoretical basis and practical reference for the preservation of grotto relics and seismic retrofit and seismic hazard mitigation for the rock mass.

Key words: grotto, country rock, ground motion, finite element simulation, deformation mechanism

中图分类号:

TU 435

石玉成，付长华，王兰民 . 石窟围岩地震变形破坏机制的数值模拟分析[J]. , 2006, 27(4): 543-548.

SHI Yu-cheng , FU Chang-hua , WANG Lan-min . Numerical simulation analysis of mechanism of seismic deformation damage of country rock of grottoes[J]. , 2006, 27(4): 543-548.

参考文献

相关文章 15

[1]	宫凤强, 伍武星, 李天斌, 司雪峰, . 深部硬岩矩形隧洞围岩板裂破坏的试验模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2085-2098.
[2]	刘汉香, 许强, 朱星, 周小棚, 刘文德. 含软弱夹层斜坡地震动力响应过程的边际谱特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1387-1396.
[3]	熊仲明, 张朝, 陈轩. 地震作用下地裂缝场地地震动参数试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 421-428.
[4]	崔琦, 侯建国, 宋一乐. 抽水蓄能电站地下厂房围岩约束及结构振动特性分析 [J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 809-817.
[5]	许成顺, 豆鹏飞, 高畄成, 陈苏, 杜修力, . 地震动持时压缩比对可液化地基地震反应影响的振动台试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 147-155.
[6]	蒋雄, 徐奴文, 周钟, 侯东奇, 李昂, 张敏, . 两河口水电站母线洞开挖过程围岩破坏机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 305-314.
[7]	崔光耀, 祁家所, 王明胜, . 片理化玄武岩隧道围岩大变形控制现场试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 231-237.
[8]	程桦, 彭世龙, 荣传新, 孙泽辉, . 千米深井L型钻孔预注浆加固硐室围岩数值模拟及工程应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 274-284.
[9]	谷拴成，周攀，黄荣宾. 锚杆–围岩承载结构支护下隧洞稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 122-130.
[10]	侯公羽，李小瑞，梁洪垚，梁金平，周蒙辉，崔永科，. 高强石膏材料配比研究及其在围岩试件(厚壁圆筒) 开挖卸荷试验中的应用[J]. , 2018, 39(S1): 159-166.
[11]	孙明社，马涛，申志军，吴旭，王梦恕，. 复合式衬砌结构中衬砌分担围岩压力比例的研究[J]. , 2018, 39(S1): 437-445.
[12]	王凤云，钱德玲. 基于切向应变软化的深埋圆形隧道围岩弹塑性分析[J]. , 2018, 39(9): 3313-3320.
[13]	刘聪，李术才，周宗青，李利平，王康，侯福金, 秦承帅，高成路,. 复杂地层超大断面隧道施工围岩力学特征模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3495-3504.
[14]	张泽林, 吴树仁, 王涛, 唐辉明, 梁昌玉, . 地震波振幅对黄土-泥岩边坡动力响应规律的影响[J]. 岩土力学, 2018, 39(7): 2403-2412.
[15]	朱姣，许汉刚，陈国兴, . 苏州第四纪深厚沉积层一维等效线性和非线性地震反应对比分析[J]. , 2018, 39(4): 1479-1490.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed