基于三维实体模型的盾构隧道下穿越建筑物的数值模拟研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究是为了盾构隧道能够在面临可能发生的爆炸中依旧有较好的安全性和耐久性。

意义：进入21世纪以来，世界上各类的恐怖活动愈演愈烈，一些地区，爆炸袭击也是频频发生，这些爆炸不仅对地面上的建筑和人造成巨大的破坏，也对地下结构比如盾构隧道产生巨大的影响，对隧道结构的抗震提出了挑战，地铁又是关系到城市交通命脉的基础性设施，自然而然的会成为恐怖分子发动袭击的首要目标，因此研究盾构隧道在爆炸荷载下的安全性就显得及其重要了》

2. 国内外研究现状分析

由于隧道的普及和发展，国内外的专家们纷纷开展了对隧道各个方面的安全性研究，比如单圆和双圆隧道在爆炸荷载下的安全性研究。

美国、法国、德国等上世纪六十年代以来为进步燃料储藏库、地下管线、停车场的耐久性而进行了系列的研究工作，主要为资料功能和结构办法方面的尽力。

日本于1994年寻求树立地下混凝土结构的水密性耐久性评估形式。

3. 研究的基本内容与计划

内容：首先是对盾构隧道在发生爆炸时结构的损伤的研究，包括研究爆炸发生后产生的冲击波对整个隧道结构的影响，冲击波又分为非接触性爆炸冲击波和接触性爆炸冲击波，研目前采用的隧道结构简化模型主要分为3种：(1)连续体或不连续体模型。地层可模拟为匀质的或异质的，各向同性的或各向异性的，二维的或三维的弹性介质。衬砌既可模拟为具有抗弯刚度的梁单元，也可为连续体。(2)弹性地基梁模型(又称作用一反作用模型)。作用的地层压力由给出的荷载表示，而地层抵抗变形的被动反作用则用Winkler地基模拟。(3)收敛一约束模型。根据隧道径向位移和支护反力的相互作用关系确定隧道的简化模型。

4. 研究创新点

该研究不需要进行实质性的试验来进行研究，只需要利用数值模拟软件建立起三维的模型，在基于大量的研究分析过后，将整个爆炸过程利用软件的形式进行模拟，从而完成此次研究，主要是对数值模拟软件的学习，以及爆炸时的各类分析。