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粉土地層盾構隧道動力特性及抗液化技術 版權信息
- ISBN：9787030646866
- 條形碼：9787030646866 ; 978-7-03-064686-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
粉土地層盾構隧道動力特性及抗液化技術 內容簡介
本書主要基于特殊地質條件及盾構隧道的勘察設計和震害調研資料, 以天津高烈度可液化區內的軌道交通線路天津地鐵5號線、7號線及10號線隧道為依托工程, 針對盾構區間隧道結構和可液化粉土地層, 進行了強震區盾構隧道結構安全性和周圍環境抗液化穩定性研究。同時, 研究了高烈度區區間盾構隧道結構的地震動及列車運營荷載條件下的動力響應特性, 研發了一種區間隧道及土層抗液化技術 (獲得發明專利) , 通過大型振動臺模型試驗驗證, 取得了良好減震抗液化效果。研究成果具有廣闊的應用前景和實用價值, 能夠對高烈度可液化地震區隧道工程優化設計、保障安全、減災防災、節約建設資金起到重要作用, 也為強震區同類隧道工程設計施工提供一定參考和借鑒。
粉土地層盾構隧道動力特性及抗液化技術 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 城市地鐵建設中砂土/粉土液化問題 1
1.2 隧道與地下工程的抗液化技術研究現狀 2
1.2.1 地震條件下液化土層處治及現象分析 2
1.2.2 國內城市地下工程砂土液化研究現狀 3
1.2.3 可液化地基地下結構的地震響應及危害研究 7
1.2.4 列車循環荷載作用下周圍環境振動問題研究 8
1.3 本書主要內容 10
第2章 天津地鐵飽和粉土可液化土層概況 12
2.1 天津地鐵概況 12
2.1.1 天津地鐵整體線路介紹 12
2.1.2 天津地鐵5號線盾構隧道結構 13
2.1.3 天津地鐵7號線盾構隧道結構 13
2.2 典型線路粉土液化土層地質概況 14
2.2.1 天津地鐵5號線典型可液化土層概況 14
2.2.2 天津地鐵7號線一期可液化土層概況 15
第3章 可液化粉土地層動力特性及其液化機理 19
3.1 粉土地層的物理特性 19
3.1.1 粉土物理力學及工程性質 19
3.1.2 粉土的成因及分類 19
3.1.3 天津可液化粉土基本物理力學性質 20
3.2 粉土液化機理及其影響因素 27
3.2.1 粉土地層液化機理 27
3.2.2 粉土液化影響因素 28
3.2.3 地震動作用下粉土孔隙水壓力變化規律 29
3.3 粉土地層液化判別方法 31
3.3.1 液化評估方法 31
3.3.2 基于現場試驗的地基液化勢評估方法 33
3.4 天津地鐵粉土液化判別 37
3.4.1 標準貫入擊數判別法 37
3.4.2 Seed簡化法的液化判別 38
3.5 本章小結 38
第4章 可液化地層盾構隧道結構動力分析理論 40
4.1 盾構隧道動力特性分析理論 40
4.1.1 地基動力響應分析 40
4.1.2 隧道結構的抗震研究方法 41
4.2 可液化地層與盾構隧道動力相互作用研究 43
4.2.1 盾構隧道可液化地基穩定性 43
4.2.2 盾構隧道可液化地基反應評價 45
4.3 動力分析數值計算基本理論 45
4.3.1 有限差分法基本理論 45
4.3.2 可液化粉土的動本構模型 46
4.3.3 可液化粉土的動力反應分析 47
4.3.4 可液化粉土孔隙水壓力增長模型 48
4.3.5 液化地層隧道結構動力分析模型 52
4.4 本章小結 53
第5章 列車荷載作用下粉土地層及盾構隧道動力響應 55
5.1 地鐵列車-軌道垂向耦合動力學模型 55
5.1.1 地鐵列車及軌道系統動力學建模 55
5.1.2 列車車輛系統振動動力學方程 58
5.1.3 無砟軌道結構振動方程 59
5.1.4 數值求解方法 61
5.1.5 天津地鐵列車計算參數 61
5.2 運營列車荷載特性 63
5.2.1 軌道不平順影響 63
5.2.2 時域不平順性曲線模擬 66
5.2.3 扣件荷載特征 67
5.2.4 載客狀態影響 70
5.3 天津地鐵列車振動對飽和粉土地層及盾構隧道結構動力特性的影響 73
5.3.1 計算模型建立 73
5.3.2 列車振動對盾構隧道結構的影響 74
5.3.3 列車振動對粉土地層的影響 78
5.4 天津地鐵典型可液化地層區間列車振動測試與分析 95
5.4.1 典型可液化地層區間概況 95
5.4.2 列車振動測試方案 96
5.4.3 列車振動測試結果與分析 104
5.4.4 小結 111
5.5 列車振動荷載飽和粉土地層盾構隧道動力響應模型試驗 111
5.5.1 列車振動盾構隧道模型試驗方案 111
5.5.2 列車荷載作用下天津飽和粉土地層盾構隧道模型動力響應 117
5.6 本章小結 123
第6章 地震作用下粉土地層盾構隧道動力響應 125
6.1 盾構隧道計算模型 125
6.1.1 計算模型建立 125
6.1.2 地層參數及本構模型 126
6.1.3 輸入地震波 127
6.1.4 數值試驗孔隙水壓力模型及液化準則 128
6.2 單雙洞隧道形式對粉土地層隧道結構動力響應的影響 131
6.2.1 計算工況 131
6.2.2 結果分析 132
6.3 隧道埋深對粉土地層及隧道結構動力響應的影響 139
6.3.1 計算工況 139
6.3.2 結果分析 140
6.4 粉土地層位置變化對隧道結構的動力響應影響 151
6.4.1 計算工況 151
6.4.2 結果分析 152
6.5 隧道橫向間距對天津粉土地層及隧道結構動力響應的影響 159
6.5.1 計算工況 159
6.5.2 結果分析 159
6.6 隧道豎向間距對粉土地層隧道結構動力響應的影響 168
6.6.1 計算工況 168
6.6.2 結果分析 169
6.7 本章小結 179
第7章 強震作用下粉土地層盾構隧道抗液化技術 181
7.1 可液化地基常見整治技術 181
7.2 強震作用下天津粉土地層盾構隧道抗液化設計方法 183
7.2.1 盾構隧道抗液化處理原則 183
7.2.2 地震動作用下盾構隧道結構抗液化設計思路及措施 186
7.3 飽和粉土層隧道抗液化處置技術比選 188
7.3.1 粉土地層盾構隧道注漿加固法抗液化技術研究 188
7.3.2 粉土地層盾構隧道排水樁法抗液化技術研究 198
7.3.3 粉土地層盾構隧道降飽和度抗液化技術研究 204
7.3.4 抗液化措施效果對比分析 215
7.4 飽和粉土層隧道降飽和度抗液化性能研究 217
7.4.1 計算模型及參數 217
7.4.2 飽和粉土超孔隙水壓力比變化規律分析 219
7.4.3 飽和粉土超靜孔隙水壓力變化規律分析 221
7.4.4 土體及隧道結構變形規律分析 222
7.5 本章小結 223
第8章 強震作用下粉土地層盾構隧道抗液化振動臺模型試驗 225
8.1 概述 225
8.2 大型振動臺模型試驗相似理論及相似參數設計 225
8.2.1 相似**定理(相似正定理) 226
8.2.2 相似第二定理(相似 定理) 228
8.2.3 模型試驗相似參數 229
8.3 大型振動臺試驗模型試驗相似材料配制 230
8.3.1 模型地基材料的選取與制備方法 230
8.3.2 模型結構襯砌材料的選取與制備方法 232
8.4 粉土地層盾構隧道振動臺模型試驗方案設計 236
8.4.1 振動臺模型試驗方案 236
8.4.2 模型箱設計 242
8.4.3 地震模擬振動臺參數及數據采集系統 247
8.4.4 振動臺模型實驗測試方案 248
8.5 強震作用下可液化粉土地層盾構隧道抗液化性能研究 255
8.5.1 可液化粉土地層盾構隧道加速度反應研究 255
8.5.2 模型地基土孔隙水壓力發展規律及其空間效應研究 268
8.5.3 模型地基土表面液化震害特征研究 270
8.5.4 盾構隧道模型結構峰值應變及其空間效應研究 273
8.5.5 模型試驗抗液化措施有效性研究 279
8.6 本章小結 290
參考文獻 293
第1章 緒論 1
1.1 城市地鐵建設中砂土/粉土液化問題 1
1.2 隧道與地下工程的抗液化技術研究現狀 2
1.2.1 地震條件下液化土層處治及現象分析 2
1.2.2 國內城市地下工程砂土液化研究現狀 3
1.2.3 可液化地基地下結構的地震響應及危害研究 7
1.2.4 列車循環荷載作用下周圍環境振動問題研究 8
1.3 本書主要內容 10
第2章 天津地鐵飽和粉土可液化土層概況 12
2.1 天津地鐵概況 12
2.1.1 天津地鐵整體線路介紹 12
2.1.2 天津地鐵5號線盾構隧道結構 13
2.1.3 天津地鐵7號線盾構隧道結構 13
2.2 典型線路粉土液化土層地質概況 14
2.2.1 天津地鐵5號線典型可液化土層概況 14
2.2.2 天津地鐵7號線一期可液化土層概況 15
第3章 可液化粉土地層動力特性及其液化機理 19
3.1 粉土地層的物理特性 19
3.1.1 粉土物理力學及工程性質 19
3.1.2 粉土的成因及分類 19
3.1.3 天津可液化粉土基本物理力學性質 20
3.2 粉土液化機理及其影響因素 27
3.2.1 粉土地層液化機理 27
3.2.2 粉土液化影響因素 28
3.2.3 地震動作用下粉土孔隙水壓力變化規律 29
3.3 粉土地層液化判別方法 31
3.3.1 液化評估方法 31
3.3.2 基于現場試驗的地基液化勢評估方法 33
3.4 天津地鐵粉土液化判別 37
3.4.1 標準貫入擊數判別法 37
3.4.2 Seed簡化法的液化判別 38
3.5 本章小結 38
第4章 可液化地層盾構隧道結構動力分析理論 40
4.1 盾構隧道動力特性分析理論 40
4.1.1 地基動力響應分析 40
4.1.2 隧道結構的抗震研究方法 41
4.2 可液化地層與盾構隧道動力相互作用研究 43
4.2.1 盾構隧道可液化地基穩定性 43
4.2.2 盾構隧道可液化地基反應評價 45
4.3 動力分析數值計算基本理論 45
4.3.1 有限差分法基本理論 45
4.3.2 可液化粉土的動本構模型 46
4.3.3 可液化粉土的動力反應分析 47
4.3.4 可液化粉土孔隙水壓力增長模型 48
4.3.5 液化地層隧道結構動力分析模型 52
4.4 本章小結 53
第5章 列車荷載作用下粉土地層及盾構隧道動力響應 55
5.1 地鐵列車-軌道垂向耦合動力學模型 55
5.1.1 地鐵列車及軌道系統動力學建模 55
5.1.2 列車車輛系統振動動力學方程 58
5.1.3 無砟軌道結構振動方程 59
5.1.4 數值求解方法 61
5.1.5 天津地鐵列車計算參數 61
5.2 運營列車荷載特性 63
5.2.1 軌道不平順影響 63
5.2.2 時域不平順性曲線模擬 66
5.2.3 扣件荷載特征 67
5.2.4 載客狀態影響 70
5.3 天津地鐵列車振動對飽和粉土地層及盾構隧道結構動力特性的影響 73
5.3.1 計算模型建立 73
5.3.2 列車振動對盾構隧道結構的影響 74
5.3.3 列車振動對粉土地層的影響 78
5.4 天津地鐵典型可液化地層區間列車振動測試與分析 95
5.4.1 典型可液化地層區間概況 95
5.4.2 列車振動測試方案 96
5.4.3 列車振動測試結果與分析 104
5.4.4 小結 111
5.5 列車振動荷載飽和粉土地層盾構隧道動力響應模型試驗 111
5.5.1 列車振動盾構隧道模型試驗方案 111
5.5.2 列車荷載作用下天津飽和粉土地層盾構隧道模型動力響應 117
5.6 本章小結 123
第6章 地震作用下粉土地層盾構隧道動力響應 125
6.1 盾構隧道計算模型 125
6.1.1 計算模型建立 125
6.1.2 地層參數及本構模型 126
6.1.3 輸入地震波 127
6.1.4 數值試驗孔隙水壓力模型及液化準則 128
6.2 單雙洞隧道形式對粉土地層隧道結構動力響應的影響 131
6.2.1 計算工況 131
6.2.2 結果分析 132
6.3 隧道埋深對粉土地層及隧道結構動力響應的影響 139
6.3.1 計算工況 139
6.3.2 結果分析 140
6.4 粉土地層位置變化對隧道結構的動力響應影響 151
6.4.1 計算工況 151
6.4.2 結果分析 152
6.5 隧道橫向間距對天津粉土地層及隧道結構動力響應的影響 159
6.5.1 計算工況 159
6.5.2 結果分析 159
6.6 隧道豎向間距對粉土地層隧道結構動力響應的影響 168
6.6.1 計算工況 168
6.6.2 結果分析 169
6.7 本章小結 179
第7章 強震作用下粉土地層盾構隧道抗液化技術 181
7.1 可液化地基常見整治技術 181
7.2 強震作用下天津粉土地層盾構隧道抗液化設計方法 183
7.2.1 盾構隧道抗液化處理原則 183
7.2.2 地震動作用下盾構隧道結構抗液化設計思路及措施 186
7.3 飽和粉土層隧道抗液化處置技術比選 188
7.3.1 粉土地層盾構隧道注漿加固法抗液化技術研究 188
7.3.2 粉土地層盾構隧道排水樁法抗液化技術研究 198
7.3.3 粉土地層盾構隧道降飽和度抗液化技術研究 204
7.3.4 抗液化措施效果對比分析 215
7.4 飽和粉土層隧道降飽和度抗液化性能研究 217
7.4.1 計算模型及參數 217
7.4.2 飽和粉土超孔隙水壓力比變化規律分析 219
7.4.3 飽和粉土超靜孔隙水壓力變化規律分析 221
7.4.4 土體及隧道結構變形規律分析 222
7.5 本章小結 223
第8章 強震作用下粉土地層盾構隧道抗液化振動臺模型試驗 225
8.1 概述 225
8.2 大型振動臺模型試驗相似理論及相似參數設計 225
8.2.1 相似**定理(相似正定理) 226
8.2.2 相似第二定理(相似 定理) 228
8.2.3 模型試驗相似參數 229
8.3 大型振動臺試驗模型試驗相似材料配制 230
8.3.1 模型地基材料的選取與制備方法 230
8.3.2 模型結構襯砌材料的選取與制備方法 232
8.4 粉土地層盾構隧道振動臺模型試驗方案設計 236
8.4.1 振動臺模型試驗方案 236
8.4.2 模型箱設計 242
8.4.3 地震模擬振動臺參數及數據采集系統 247
8.4.4 振動臺模型實驗測試方案 248
8.5 強震作用下可液化粉土地層盾構隧道抗液化性能研究 255
8.5.1 可液化粉土地層盾構隧道加速度反應研究 255
8.5.2 模型地基土孔隙水壓力發展規律及其空間效應研究 268
8.5.3 模型地基土表面液化震害特征研究 270
8.5.4 盾構隧道模型結構峰值應變及其空間效應研究 273
8.5.5 模型試驗抗液化措施有效性研究 279
8.6 本章小結 290
參考文獻 293
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