[发明专利]地下结构的渐变刚度减震加固结构

说明书

本发明公开了一种地下结构的渐变刚度减震加固结构，地下结构位于围岩内，地下结构和围岩之间设置有减震层，减震层为渐变刚度减震层，并且；当地下结构的强度大于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐减小；当地下结构的强度小于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐增大。根据地下结构与围岩之间的不同强度差异，通过设置不同刚度变化趋势的渐变刚度减震层，当地震波从地下结构传播到渐变刚度减震层时，由于渐变刚度减震层的刚度并不是均一的，地震波在渐变刚度减震层中传播的过程中会释放掉大量的能量，从而减小了地震波对围岩的冲击，起到良好的对围岩的减震效果。

技术领域

本发明涉及地下结构减震技术领域，具体而言，涉及一种地下结构的渐变刚度减震加固结构。

背景技术

近年来，随着全球地震频发，地上结构减震研究一度成为科研学者共同话题。相对于地上结构减震而言，地下结构的减震研究起步较晚。通常认为，受地层的约束作用，地下结构的自身抗震性能优越于地上结构。

近年些来，随着各国学者统计调研地下结构震害特征发现，在地震作用下，地下结构震害突出，特别是在地质条件复杂的情况下(如断层破碎带)，地下结构震害更为突出。就地下结构减震，科研学者已开展相关工作，如在地下结构与围岩之间设置一种吸能材料，来减小地震作用对地下结构的破坏。

但是，现有的地下结构减震设计并未就地下结构自身材料和围岩材料具体做减震研究，通常只是采用单一的吸能材料作为减震层，其实际的减震效果并不理想。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种地下结构的渐变刚度减震加固结构，以解决现有的地下结构减震层减震效果不理想的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种地下结构的渐变刚度减震加固结构，地下结构位于围岩内，地下结构和围岩之间设置有减震层，减震层为渐变刚度减震层，并且；当地下结构的强度大于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐减小；当地下结构的强度小于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐增大。

进一步地，当地下结构的强度大于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度按照以下公式从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐减小：

y＝-0.4x+30

其中，x为渐变刚度减震层从地下结构一侧至围岩一侧的厚度，其单位为cm；y为渐变刚度减震层在厚度为x处的弹性模量，其单位为MPa。

进一步地，当地下结构的强度小于围岩的强度时，渐变刚度减震层的刚度按照以下公式从靠近地下结构一侧至靠近围岩一侧逐渐增大：

y＝0.8x

其中，x为渐变刚度减震层从地下结构一侧至围岩一侧的厚度，其单位为cm；y为渐变刚度减震层在厚度为x处的弹性模量，其单位为MPa。

进一步地，渐变刚度减震层的材料为橡胶、泡沫树脂和橡胶树脂中的一种或几种。

进一步地，渐变刚度减震层由1-3层减震层叠加复合形成。

进一步地，渐变刚度减震层的总体厚度为15cm-50cm。

应用本发明的技术方案，基于材料力学的应力应变关系和地震波在不同介质中的传播特性，按照地下结构和围岩之间的强度差异，在地下结构和围岩之间设置刚度逐渐变化的渐变刚度减震层。地震波在不同刚度的介质中传播时会释放巨大能量，当地震波从地下结构传播到渐变刚度减震层时，由于渐变刚度减震层的刚度并不是均一的，地震波在渐变刚度减震层中传播的过程中会释放掉大量的能量，从而减小了地震波对围岩的冲击，起到良好的对围岩的减震效果。

附图说明