基于土体有效应力原理的地下管线地震反应研究

In this project, the seismic response of underground pipelines is investigated. The soil that surrounds the pipeline is regarded as a solid-liquid two-phase medium, and the drainable effective stress method and nonlinear constitutive relation model of soil are adopted to study the development and the dissipation of pore water pressure during a seismic process. The interaction between the pipeline and the surrounding soil are also considered. Such an analysis model is established, and a numerical simulation of the full-process analysis for an underground pipeline can be gained accurately. Associating with the random model of earthquake ground motion and the developed probability density evolution method for stochastic structures, the instantaneous probability density and the evolution process for the seismic response of underground pipeline can be analyzed numerically. With the finite element method, the stochastic response of underground pipeline under seismic excitation can be studied effectively.

地下管线抗震分析是进行地下管网系统抗震性能分析与优化设计的基础。本项申请以地下管线为研究对象，开展管线系统地震反应分析与研究。考虑地下管线周围土体的固液耦合特点，基于有效应力原理建立较为精细的土-地下管线体系的地震响应分析计算模型，对地下管线在地震作用下的响应进行全过程的数值模拟，达到反映真实性态之目标。通过开展工程场地的地震动场模拟研究，实现地震动多点激励下地下管线的地震反应分析。基于随机结构系统的概率密度演化理论，发展有效的地下管线随机地震反应分析方法，为建立完善地下管网抗震设计与工程网络优化设计提供理论基础。。

本课题以地下管线为研究对象，开展了管线系统地震反应分析与研究。管线周围的土体视为固-液二相介质，采用考虑地震过程中土体内孔隙水压力的增长和消散的有效应力分析方法，结合地下管线与周围土体的接触界面作用，建立了较为精细的土—地下管线体系的地震响应分析计算模型，对地下管线在地震作用下的响应进行全过程的数值模拟。通过开展工程场地的地震动场模拟研究，实现地下管线的地震反应分析。在此基础上，对影响地下管线的地震响应的主要因素进行了分析研究。基于随机结构系统的概率密度演化理论，发展了有效的地下管线随机地震反应分析方法，研究了不同随机性背景下的地下管线系统的随机地震反应特征，即地震动输入具有随机性、土参数为确定性的地震动反应；地震动输入为确定性的、土参数具有随机性的地震动反应；同时考虑地震动输入具有随机性和土参数也具有随机性的随机系统的地震反应，并对地下管线的抗震可靠性进行了初步分析。研究成果将为建立完善地下管网抗震设计与工程网络优化设计提供理论基础。