饱和层状场地中地铁隧道地震作用的精细化分析模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51378348
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Metro tunnel is one of the important civil infrastructures of large cities. Both construction scale and development speed in China are the first in the world, and the magnitude and the damage of Wenchuan earthquake in China and Tohoku earthquake in Japan in recent years are exceed people's expectation. Development of metros in our country is faced with the challenge of both seismic safety and leading seismic design in the world. It should be pointed that, engineering sites are often saturated in coastal area due to high ground water level, and the most common case is that the soil layer over water level is dry poroelastic, and the below is saturated poroelastic, while the bedrock is elastic, which forms special saturated poroelastic layered sites. However, all the seismic design codes of metro tunnel in the world are not involved with the case of metro tunnel in saturated poroelastic sites. This project tries to solve linear and nonlinear dynamic interaction between soil and tunnel in two-dimensional elastic homogeneous site, elastic layered site or staturated poroelastic layered site, and to solve linear and nonlinear dynamic interaction between soil and infinite long tunnel in three-dimensional elastic layered site or staturated poroelastic layered site, and to establish a fine dynamic analysis model for seismic response of metro tunnel in saturated poroelastic sites, and to study the fundamental law of seismic actions including pore pressure, and then to propose a fine static analysis model for all the seismic actions. This project will establish the dynamic and static analysis models for seismic design of metro tunnel in staturated poroelastic sites, and finally solve the problem of seismic design of metro tunnel in staturated poroelastic sites. This study can provide scientific foundation for the improvement of present seismic design code of metro tunnel, and is significant in science and engineering.
地铁是大中城市重要的土木基础设施之一。目前我国地铁建设规模和发展速度均居世界第一,而近年来我国汶川大地震、日本东海大地震等,无论是地震震级还是地震震害,均超出人们的预料。我国地铁的发展,既面临着抗震安全性的挑战,也面临着抗震设计水平走在世界前列的机遇。我国沿海地区地下水位比较高,地下水位以上为干土层,地下水位以下为饱和层,刚度较大的基岩为单相弹性介质,形成一种特殊的饱和层状场地。然而国内外现行地铁隧道抗震设计规范均没有涉及饱和场地中地铁隧道的抗震设计问题。本申请项目拟求解二维弹性均匀场地、弹性层状场地、饱和层状场地中土与隧道之间的线性和非线性动力相互作用,求解三维弹性层状场地、饱和层状场地中土与无限长隧道之间的线性和非线性动力相互作用,建立饱和层状场地中地铁隧道地震作用的精细化动力分析模型,研究地铁隧道地震作用的基本规律,并在全面准确把握各项地震作用基础上,建立各项地震作用的精细化静力分析模型。本项目最终建立饱和层状场地中地铁隧道抗震设计的动力分析模型和静力分析模型,解决饱和层状场地中地铁隧道的抗震设计问题,具有重要的科学意义和工程价值。

结项摘要

我国沿海地区地下水位比较高,地下水位以上为干土层,地下水位以下为饱和层,刚度较大的基岩为单相弹性介质,形成一种特殊的饱和层状场地。然而国内外现行地铁隧道抗震设计规范均没有涉及饱和场地中地铁隧道的抗震设计问题。本申请项目在求解二维弹性均匀场地土-隧道动力相互作用解析解答、二维饱和层状场地场地中土-隧道动力相互作用的间接边界元耦合解答、二维饱和层状场地场地中土-隧道非线性动力相互作用的有限元-间接边界元耦合解答、2.5维饱和层状场地中土-隧道非线性动力相互作用有限元-间接边界元耦合解答的基础上,建立了饱和层状场地中地铁隧道地震作用的精细化动力分析模型,探讨了地铁隧道地震作用的基本规律。研究表明,饱和土骨架和孔隙水的动力耦合作用对孔隙动水压力大小有显著影响,将饱和土简化为单相介质模型会导致较大的计算误差。水土合算的结果明显偏小,而水土分算的结果则过于保守,且水土合算和水土分算的动土压力分布与实际均有明显差异。土-隧道动力相互作用显著增加地下隧道地震动土作用的峰值。地震动土作用随隧道埋深增加呈增大趋势,随隧道刚度增加呈增大趋势,随隧道间距的减小呈增大趋势。地震动土作用与土体非线性关系密切。地震动土作用的分布以隧道零应力轴位置为参考近似呈线性分布。地震孔隙水压力与地震动入射角度密切相关,针对地震动垂直入射、水平激励而言,地震孔隙水压力占地震动土作用的比例约为10%。无限长隧道2.5维地震动土作用与二维情况有较大差别,将2.5维问题分解为二维平面内和二维平面外两个问题分别求解可能导致较大误差。项目在建立精细化动力分析模型和研究地震作用基本规律的基础上,建立了饱和层状场地中地铁隧道地震作用静力分析模型,静力分析模型具有良好精度,可以用于地下隧道的抗震设计。项目为饱和层状场地中地铁隧道的抗震设计中的地震作用问题的解决提供了科学依据,具有重要的科学意义和工程价值。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
场地动力特性对土-基础相互作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付佳;梁建文
  • 通讯作者:
    梁建文
2D dynamic structure-soil-structure interaction for twin buildings in layered half-space I: Incident SH-waves
层状半空间双建筑物的二维动态结构-土壤-结构相互作用 I:入射 SH 波
  • DOI:
    10.1016/j.soildyn.2017.08.017
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Soil Dynamics and Earthquake Engineering
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Jianwen Liang;Bing Han;Maria I Todorovska;Mihailo D Trifunac
  • 通讯作者:
    Mihailo D Trifunac
Wave scattering of complex local site in a layered half-space by using a multidomain IBEM: incident plane SH waves
使用多域 IBEM 进行分层半空间中复杂局部位置的波散射:入射平面 SH 波
  • DOI:
    10.1093/gji/ggw090
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Ba, Zhenning;Yin, Xiao
  • 通讯作者:
    Yin, Xiao
地下隧道轴向地震动土作用分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地震工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁建文;朱俊
  • 通讯作者:
    朱俊
流体饱和半空间中埋置球面P1、P2 和SV 波源动力格林函数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巴振宁;梁建文
  • 通讯作者:
    梁建文

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其他文献

层状半空间中沉积谷地对斜入射平面SV波的三维散射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    防灾减灾工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁建文;任强强;巴振宁
  • 通讯作者:
    巴振宁
Rayleigh波在饱和半空间中凹陷地形周围的散射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    自然灾害学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;梁建文;徐颖
  • 通讯作者:
    徐颖
流体饱和层状半空间沉积谷地对地震波的散射IBEIM求解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;梁建文
  • 通讯作者:
    梁建文
Diffraction of plane P waves around an alluvial valley in poroelastic half-space
多孔弹性半空间中冲积谷周围平面 P 波的衍射
  • DOI:
    10.1007/s11589-009-0066-6
  • 发表时间:
    2010-02
  • 期刊:
    Earthquake Science
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    刘中宪;梁建文
  • 通讯作者:
    梁建文
深厚软土场地中三维凹陷地形非线性地震响应分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁建文;梁佳利;张季;巴振宁
  • 通讯作者:
    巴振宁

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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