【摘 要】
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近几年“韧性”概念得到了学界的广泛关注,关于韧性的研究逐渐升温。韧性是一个系统具有的一种自我恢复能力、特性的属性,也是自然界中存在的普遍现象。而盾构隧道结构韧性是评价隧道结构永久稳定性的重要指标,开展黄土地区盾构隧道结构韧性影响因素及评价方法研究,具有重要的科学意义与工程应用价值。论文基于对韧性理论的深入分析,结合已有的韧性评估框架,分析了当前的性能评价指标,提出了一种评价盾构隧道结构韧性的定量评
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近几年“韧性”概念得到了学界的广泛关注,关于韧性的研究逐渐升温。韧性是一个系统具有的一种自我恢复能力、特性的属性,也是自然界中存在的普遍现象。而盾构隧道结构韧性是评价隧道结构永久稳定性的重要指标,开展黄土地区盾构隧道结构韧性影响因素及评价方法研究,具有重要的科学意义与工程应用价值。论文基于对韧性理论的深入分析,结合已有的韧性评估框架,分析了当前的性能评价指标,提出了一种评价盾构隧道结构韧性的定量评价方法。通过提出的定量评价盾构隧道结构韧性的方法,利用ABAQUS数值软件作为量化分析工具,研究了不同埋深、不同含水率以及在地震作用下黄土地区盾构隧道结构的韧性特征,得到了黄土地区盾构隧道结构韧性随着不同影响因素的变化规律;得到了钢纤维不同掺量和不同长径比对盾构隧道结构韧性的增强规律。本文的主要研究成果有:(1)在上部堆载作用下,盾构隧道结构韧性随着埋深的不断增加,其韧性逐渐增大,且前期盾构隧道结构的韧性随着埋深的增加,增加较快,后期盾构隧道结构韧性随着埋深的增加,增加变缓慢;相同埋深情况下,盾构隧道结构韧性在上部堆载的作用下随着含水率的不断增加,其韧性逐渐减小,且前期盾构隧道结构的韧性随着含水率的增加,减少较慢;后期盾构隧道结构韧性随着含水率的增加,减少变快,且在含水率1 8%-20%阶段,盾构隧道结构韧性减小较为迅速。(2)在地震的作用下,随着埋深的不断增加,盾构隧道结构的韧性逐渐减小,且前期随着埋深的增加,盾构隧道结构的韧性减少较快,后期盾构隧道结构韧性随着埋深的增加,减小变缓慢,且在埋深20m之后,盾构隧道结构韧性变化趋于平缓;相同埋深情况下,盾构隧道结构韧性在地震的作用下随着含水率的增加,其规律呈现波浪线形增加、减少,且在含水率15%之前以及在含水率18%-20%阶段呈增加状态,而在含水率15%-18%阶段以及在含水率20%-25%阶段盾构隧道结构韧性呈减少状态,此外,盾构隧道结构韧性在含水率20%时达到最大。(3)在上部堆载的作用下,混凝土盾构隧道结构有钢纤维掺入的情况下,其韧性是大于没有掺入钢纤维的;同一种钢纤维的掺入,钢纤维掺量越大其韧性越好;两种钢纤维相同掺量情况下,长径比大的钢纤维的掺入对增强结构的韧性效果更好一些。(4)地震作用下,不同钢纤维掺量下,盾构隧道结构峰值加速度都比普通混凝土结构峰值加速度要大;长径比小且掺量大的,钢纤维混凝土结构峰值加速度相对小一些;混凝土盾构隧道结构在掺入钢纤维后,其韧性均大于没有掺入钢纤维的盾构隧道结构韧性;且同一种钢纤维的掺入,钢纤维掺量越大其韧性越好(在一定范围内);两种钢纤维相同掺量情况下,长径比大的钢纤维的掺入对增强结构的韧性效果更好一些,且掺量大的效果好一些,但相较之下对结构韧性的提升并不明显。
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