1、隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，安全問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。眾所周知，水是人類(lèi)生存、生活、發(fā)展的必需品，而我國(guó)的水資源分布極不均衡，南澇北旱的現(xiàn)狀，已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高。過(guò)度的地下水開(kāi)采，使得很多中心城市地下水位下降、地面下沉，為此我國(guó)很多城市都已實(shí)施或正在實(shí)施區(qū)域性調(diào)水工程。有限水資源的利用和調(diào)配是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的主要因素之一，為了徹底解決這一問(wèn)題，舉世矚目的南水北調(diào)工程已經(jīng)在實(shí)施中。而

2、我國(guó)又是地震高發(fā)區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，很多輸水隧道不可避免要穿越河流、海灣，周?chē)ǔ樯暗[層、粘土層、淤積層等構(gòu)成的軟土地層。如我國(guó)南水北調(diào)的中線經(jīng)過(guò)西北黃土軟弱地質(zhì)，其穿黃隧洞穿過(guò)可液化黃河淤沙，基礎(chǔ)為粉細(xì)砂，頂部則為黃河河床，受主河槽擺動(dòng)及河床沖淤影響，使洞身的受力條件惡化，地震作用下可能發(fā)生不均勻沉降。所以，研究在地震作用下軟弱土層大管徑輸水隧道考慮流一固耦合的動(dòng)力響應(yīng)特性及其震害影響因素是很有必要的。更何況，地下輸水隧道與一般的地下

3、結(jié)構(gòu)又有所不同，它不僅存在土體和襯砌的相互作用，還存在襯砌與水體的相互作用，所以其振動(dòng)特性比不考慮水體的地下結(jié)構(gòu)或地面結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。也正因此，本文采用流一固耦合的分析方法，通過(guò)求解基于勢(shì)流體的流一固耦合運(yùn)動(dòng)方程來(lái)進(jìn)行輸水隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)研究。主要研究的內(nèi)容如下： 首先，介紹了流體和固體的基本運(yùn)動(dòng)方程及流體的幾種簡(jiǎn)化模型，這為本文的后續(xù)工作的展開(kāi)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)固體、流體的基本運(yùn)動(dòng)方程及土體、襯砌、流體所選

4、取的計(jì)算模型，建立基于勢(shì)流體的流一固耦合運(yùn)動(dòng)方程；并由所建立的基于勢(shì)流體的流一固耦合運(yùn)動(dòng)方程對(duì)一穿越河底的輸水隧道進(jìn)行全面系統(tǒng)地地震響應(yīng)規(guī)律研究。此研究不僅考慮水體的附加質(zhì)量的影響，還考慮具有自由液面的小振幅晃動(dòng)和表面波的影響。豎井作為輸水隧道重要且必不可少的附屬結(jié)構(gòu)，這里對(duì)帶有豎井的輸水隧道整體地震響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的研究。 接著，針對(duì)影響輸水隧道震害的幾個(gè)主要因素：結(jié)構(gòu)埋深、圍土性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特性及地震動(dòng)輸入機(jī)制等，對(duì)襯砌、環(huán)縫

5、接頭、豎井等部位的地震響應(yīng)進(jìn)行全面系統(tǒng)地研究。特別是對(duì)地震動(dòng)輸入機(jī)制問(wèn)題的研究，這里根據(jù)一致激勵(lì)下的流一固耦合運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)了多點(diǎn)激勵(lì)下的流一固耦合運(yùn)動(dòng)方程；并結(jié)合一穿越河底的輸水隧道進(jìn)行地震響應(yīng)規(guī)律分析。 隨后，研究?jī)?nèi)水的簡(jiǎn)化模型在軟弱土層輸水隧道抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；同時(shí)與基于勢(shì)流體的流一固耦合模型進(jìn)行比較分析。根據(jù)地質(zhì)條件和震害特點(diǎn)，由柔度比概念，全面系統(tǒng)地探討了不同圍巖的輸水隧道的不同部位的工程減震方案及綜合振動(dòng)控制措施。