山嶺隧道襯砌結(jié)構(gòu)震害機理研究.pdf

1、隧道工程是交通系統(tǒng)的重要組成部分,按其埋深主要分為淺埋隧道和山嶺隧道(深埋)。以往的經(jīng)驗認為山嶺隧道不容易出現(xiàn)震害,因此相關(guān)的研究很少。2008年汶川8.0級特大地震造成了震中附近的多座公路隧道受損嚴重,震后修復十分困難。目前隧道襯砌結(jié)構(gòu)震害機理成為學科發(fā)展的一個難點,嚴重制約了山嶺隧道的抗震設計。本文以闡明山嶺隧道二次襯砌在地震作用下的力學模式和震害機理為目標,采用理論分析、振動臺地震模擬實驗以及有限元地震反應分析等方法進行了研究。<

2、br>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過實地調(diào)查,詳細描繪了都江堰至映秀高速公路沿線山嶺隧道的地震受損情況。統(tǒng)計結(jié)果顯示,不良地質(zhì)區(qū)間內(nèi)無筋混凝土二次襯砌的震害比例最大。⑵用等效模擬法,探討了襯砌拱頂背后存在空洞、地震波入射角度不同、地層條件突變的情況下隧道結(jié)構(gòu)的受震機制。指出了在地震作用下,襯砌拱頂背后存在空洞易導致拱頂區(qū)域向上脫開并發(fā)生整體式坍塌。⑶以龍溪隧道為原型,用振動臺地震模擬實驗研究了山嶺隧道淺埋段內(nèi)二次襯砌的地震響應規(guī)律。模型

3、試驗再現(xiàn)了實際隧道的震害現(xiàn)象,地震輸入的加速度峰值不同,襯砌關(guān)鍵部位的地震響應敏感程度亦不相同;試驗驗證了混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的極限壓應變數(shù)值在450με左右。⑷對豎向地震作用下無筋混凝土襯砌和鋼筋混凝土襯砌進行了振動臺對比試驗。試驗驗證了無筋混凝土二次襯砌在地震時容易形成立即崩塌的極限破壞模式。此外,本次試驗首次證明了強烈的豎向地震作用是引發(fā)隧道襯砌的拱墻至拱腳外側(cè)出現(xiàn)斜向開裂的主要原因。由此建議,位于軟弱破碎地層內(nèi)的襯砌應在其橫斷面內(nèi)雙向