![](/__local/2/39/1C/FE8C53A6F83813D4D1DCA74C881_9330B204_E52E.png)
Zhang, J., Bilotta, E., Sun, Q., & Yuan, Y. (2024). Numerical simulation and parametric analysis on a shallow tunnel in liquefiable ground subject to multiple shakings. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 183:108802
https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2024.108802
研究背景
强震作用下可液化场地与地下结构的土-结构动力相互作用机制是目前岩土地震工程领域的热点问题。尽管已有学者针对该问题进行了相关研究,但现有成果一般仅考虑单次地震动对场地和结构的影响。由于场地的液化行为与地震强度、振动持时、应力历史等因素密切相关,因此十分有必要研究多次振动作用下可液化场地内浅埋隧道的土-结构动力相互作用机制及地震响应规律。
研究方法
如图1所示,针对上述问题,本文采用OpenSees有限元程序和PM4Sand本构模型,首先对饱和可液化Hostun Sand场地内浅埋隧道受四次连续振动的离心机试验进行了数值复现。如图2所示,OpenSees数值结果与离心机试验数据高度吻合,模型的有效性得到充分验证。随后,利用经试验验证的数值模型对隧道自重、渗透系数、震动序列等进行了参数分析。
![图表描述已自动生成](/__local/6/BC/C4/AD59007AC8CC097C4D4AB5E49D6_AB075085_F0F7.png)
图1离心机试验缩尺物理模型与OpenSees有限元足尺数值模型
![](/__local/B/D3/9C/2BF0269CCBD0AF422E5808E3712_A2B0EA89_6E59.png)
图2 离心机试验数据与OpenSees数值结果对比
主要结论
(1)较低的渗透系数会导致超孔隙水压消散较慢,诱发更显著的隧道上浮。然而,当渗透系数极小,由于超孔隙水压转移受阻,隧道并不一定会产生更大的上浮位移。
(2)多次振动对于场地液化行为主要有两种相反的作用。一方面,前序振动会破坏原有稳定的土颗粒结构,导致场地更容易液化;另一方面,多次震动会使场地相对密实度增大,导致场地抗液化能力增强。
(3)重力是隧道抵抗液化上浮的主要因素之一,因此隧道上浮位移与其自重呈负相关性。同时,隧道自重还会显著影响周围土体的有效应力和孔隙水压分布。