高烈度地震区山岭隧道动力响应规律及抗震措施分析研究.pdfVIP

现代隧道技术 器器芦LLlNG 高烈度地震区山岭隧道动力响应规律及抗震措施分析研究 文章编号：1009—6582(2013)05—0060—08 高烈度地震区山岭隧道动力响应规律 及抗震措施分析研究 汪树华 高 波 王英学 杨现 滕振楠 (西南交通大学土木S-程学院，成都610031) 摘 要 在高烈度地震区，隧道抗震是值得研究的重要课题之一。论文基于土一结构相互作用理论…，采用二维 有限元计算模型，应用时程分析法对隧道的地震动力响应进行了分析，得到衬砌断面加速度、竖向位移、应力的分布 规律．明确了在实际抗震中隧道衬砌结构的关键部位和薄弱环节；通过研究衬砌刚度及厚度对动力响应结果的影响， 提出了墙角、拱腰处刚度适当减小、其余地方刚度适当增大的刚度分配原则，以及薄拱厚墙的衬砌尺寸设计的创新 思路：并通过大量数值模拟及后续数学计算，证实了上述思路的合理性及准确性，同时得到了最优刚度分配比及最优 拱墙厚度比的推荐参数。 关键词 山岭隧道动力响应抗震措施 中图分类号：U315．9 文献标识码：A 大量数值模拟计算，给出了相应参数，有效地避免了 l 引 言 衬砌因局部应力过大而造成隧道局部破坏的情况， 隧道作为公认的抗震性能良好的结构物，但在 不失为一种有效的抗震手段。 汶川地震中．西南地区不少山岭隧道遭到不同程度 2工程概况 的破坏【2．3】。经过近些年对地下结构的研究，全世界 科学家基本已达成共识：虽然地下结构受周围土体 本工程为西南高烈度地震区某在建铁路线上的 的约束作用．但地下结构周围土体的变形可能会很 山岭隧道，隧址区内新构造运动比较强烈，主要表现 大．从而导致地下结构的一些薄弱环节发生震害[41。 为大面积间歇性强烈上升，具有较均衡上升的特点。 另外，我国西部处于强震地带，随着西部基建工作展 受区域性断裂构造的影响，隧址区岩体结构较破碎， 开．大量山岭隧道将相继修建，因此研究地下结构的 岩体陡立，岩质坚硬，呈弱风化状。 动力响应规律及探讨有效的抗震设计已成为防灾减 隧道出口走向与斜坡直交，坡脚与坡洪积扇缓 762 灾研究的重要课题[51。 坡相连，较平坦，坡度约50一80。隧道全长1m， 目前我国尚缺少有效的抗震措施岬】，普遍做法 洞跨为5．36m，围岩为Ⅳ级。衬砌断面具体尺寸如 是改变衬砌整体刚度及其周边围岩构造，但这种做 图1所示。 法的直接后果是使局部应力增大而可能造成隧道破 3结构模型及模拟方法 坏I纠。本文在研究隧道动力响应规律的基础上，提出 了二次衬砌刚度及厚度分区设计的创新思路；通过 3．1结构计算模型的确定 修改稿返回日期：2013—03—19 基金项目：国家自然科学基金项目“强震区不良地质段隧道可变结构抗减震技术研究”；国家自然科学基金项目“高烈度地震区山岭 隧道抗减震技术设计标准基础理论体系研究”；国家大学生创新创业训练计划“高烈度地震区山岭隧道模型试验及动态演 示分析”(201210613043)． 作者简介：汪树华(1991一)，男，在读本科生，主要从事隧道及地下T程T作，E—mail：shuhuaw@163，eom． Q兰!!堂竺!塑!璺竺!竺塑!!!!!兰!!望兰竖 VoI．50，No．5．Total．No．352Oct．2013 万方数据 现代隧道技术