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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 970-984.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.05.006
赵凯1, 2, 3, 夏冰1, 王立川1, 4, 5, 6, *, 王海彦1, 张学民5, 张俊儒6
ZHAO Kai1, 2, 3, XIA Bing1, WANG Lichuan1, 4, 5, 6, *, WANG Haiyan1, ZHANG Xuemin5, ZHANG Junru6
摘要: 针对隧道爆破引起土岩复合地层-结构体系动力效应大尺度非线性模拟难题,采用“分区建模-界面耦合”方法,将爆源-地层-结构动力系统分解为爆源近区精细化模型和土岩复合地层-结构体系振动响应分析模型,设置分区耦合边界实现两者动变形的实时传递,提出一种高效模拟隧道爆破引起土岩复合地层-结构体系动力效应的分区耦合分析方法。通过改进Friedlander方程,模拟内源爆炸在圆柱形炮孔表面产生的瞬态空气冲击波; 分别采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型和广义Non-Masing本构模型,模拟爆源近区围岩的动力损伤过程和场地土体的非线性滞回特性。在保证计算精度的前提下,本文方法可使计算耗时大幅降低。通过与爆源-地层动力系统整体模型结果对比,验证分区耦合动力分析方法在模拟典型城市场地条件下爆破地震波产生和传播的有效性,且计算耗时仅为整体模型的11.5%。对土岩复合地层的地表环境振动衰减特性以及邻近古建筑结构振动响应进行研究,结果表明: 1)土岩复合地层萨道夫斯基拟合系数K、α高于岩性地层的拟合系数; 2)上覆土层减振耗能效果明显,土岩交界面对高频成分有显著的滤波作用; 3)土体在非规则循环加卸载动力作用下表现出的滞回阻尼效应,可显著减小爆破地震波产生的振动响应。