山嶺隧道地震動(dòng)力響應(yīng)及減震措施研究——以國(guó)道318線黃草坪隧道為例.pdf

1、隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，大量公路、鐵路和水電建設(shè)中的隧道工程將修建在活斷層附近和高烈度地震區(qū)。山嶺隧道在強(qiáng)烈地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)有何規(guī)律?在高烈度地震區(qū)或活斷層附近修建隧道是否安全?如何進(jìn)行抗減震設(shè)計(jì)?這些都是工程設(shè)計(jì)人員關(guān)心的問題。目前，我國(guó)對(duì)隧道及地下工程的抗震研究才剛起步，因此，研究高烈度地震區(qū)山嶺隧道地震動(dòng)力響應(yīng)及減震措施具有重大現(xiàn)實(shí)意義。 首先，對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)隧道及地下結(jié)構(gòu)的震害資料進(jìn)行分類、整理和研究，總結(jié)出山嶺隧道

2、的震害破壞模式、震害影響因素及震害破壞機(jī)理。然后，概略介紹了隧道及地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)計(jì)算理論，針對(duì)淺埋山嶺隧道的橫向動(dòng)力計(jì)算，據(jù)大圓弧假定，用波函數(shù)展開法推導(dǎo)出P波和SV波作用下半空間和圓形隧道襯砌中散射波的級(jí)數(shù)表達(dá)式；并利用邊界條件，將隧道的動(dòng)力響應(yīng)問題歸結(jié)為一組無窮代數(shù)方程組進(jìn)行求解。最終結(jié)合算例，分析了垂直入射P波作用下淺埋圓形襯砌隧道的動(dòng)力響應(yīng)。 接著，在對(duì)地震積分位移時(shí)程漂移、模型邊界條件、模型橫向計(jì)算范圍幾個(gè)數(shù)值動(dòng)力計(jì)

3、算的基本問題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，用FLAC3D軟件詳細(xì)分析了山嶺隧道洞身段隨埋深、地震強(qiáng)度、激振方向、圍巖和襯砌剛度條件的地震響應(yīng)。結(jié)果表明，通常情況下山嶺隧道洞身在地震時(shí)具有較高的安全度。然后，重點(diǎn)針對(duì)山嶺隧道常規(guī)洞口和偏壓洞口的坡面放大效應(yīng)和縱、橫向響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上，以黃草坪2號(hào)隧道偏壓洞口橫向邊坡為原型進(jìn)行動(dòng)力有限元計(jì)算，并引入加卸載響應(yīng)比理論，通過建立洞口邊坡的地震加卸載響應(yīng)模型，從邊坡系統(tǒng)非線性失穩(wěn)的角度研究