強(qiáng)震區(qū)隧道工程地震響應(yīng)特征分析.pdf

1、隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，許多地區(qū)的隧道及地下工程不可避免地會遇到在活動斷層附近或高烈度地震區(qū)的問題。因此研究地震帶區(qū)域隧道穩(wěn)定性地震響應(yīng)特征，具有深遠(yuǎn)的社會意義。為了研究地震對隧道的影響規(guī)律，本文首先結(jié)合國內(nèi)外大地震中隧道震害的實(shí)例，總結(jié)歸納了地震對隧道的破壞形式和影響因素；然后，基于Wells等人的震級與地表的破裂關(guān)系的研究，并結(jié)合汶川地震中隧道的震害情況對隧道的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析；其次，利用三維有限元軟件ANSYS模擬了地震波

2、入射角對隧道影響的規(guī)律；最后，通過分析昆侖山、汶川和阪神地震前后地應(yīng)力的變化，并利用三維有限元軟件3D-sigma模擬了汶川地震前后地應(yīng)力變化對隧道的影響規(guī)律。基于以上幾個方面研究，論文的初步結(jié)論和進(jìn)展如下：
　?。?）通過對國內(nèi)外大地震中的隧道震害實(shí)例的研究，結(jié)合汶川地震中隧道的震害情況歸納了地震對隧道及地下工程的破壞形式主要是隧道洞身和洞口的破壞，其中洞身的破壞模式主要有：①襯砌的剪切錯位;②襯砌縱向開裂;③襯砌環(huán)向開裂;④襯

3、砌斜向開裂;⑤底板隆起等。洞口及洞門的破壞模式主要有：①落石崩塌;②滑坡擠壓;③端墻開裂等。
　　（2）研究發(fā)現(xiàn)，與地下工程和隧道抗震設(shè)計(jì)直接相關(guān)的參數(shù)是地表破裂長度SRL（km）、最大同震破裂位移MD（m）、平均同震破裂位移AD（m）。汶川地震發(fā)生時，中央斷裂和龍門山前山斷裂之間的次級斷層也會產(chǎn)生一定的活動，因此處在這兩個斷裂帶之間的三座隧道震害非常嚴(yán)重?？梢姲l(fā)震斷層附近的附屬斷層在地震時也會產(chǎn)生同震位移，并對穿越的地下結(jié)構(gòu)和隧

4、道產(chǎn)生破壞。
　?。?）從模擬結(jié)果來看，在主應(yīng)力方面，隧道各監(jiān)測點(diǎn)受到的應(yīng)力大小各不相同，拱肩部位和拱腳部位受最大最小主應(yīng)力影響較為顯著，拱頂和拱底受的最大最小主應(yīng)力較??；在位移方面，拱頂?shù)奈灰谱兓^大，說明拱肩、拱腳和拱頂受地震的影響較為嚴(yán)重，這與實(shí)際中隧道的震害情況較為吻合。
　　（4）通過對比昆侖山、汶川和阪神地震前后地應(yīng)力的大小，發(fā)現(xiàn)地震能夠引起震中區(qū)地應(yīng)力大小的降低。利用三維有限元軟件3D-sigma模擬了地震前后