山嶺隧道地震動力響應(yīng)及減震措施研究——以國道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)。山嶺隧道在強烈地震作用下的動力響應(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?如何進行抗減震設(shè)計?這些都是工程設(shè)計人員關(guān)心的問題。目前，我國對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)山嶺隧道地震動力響應(yīng)及減震措施具有重大現(xiàn)實意義。 首先，對國內(nèi)外有關(guān)隧道及地下結(jié)構(gòu)的震害資料進行分類、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理。然后，概略介紹了隧道及地下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)計算理論，針對淺埋山嶺隧道的橫向動力計算，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數(shù)表達(dá)式；并利用邊界條件，將隧道的動力響應(yīng)問題歸結(jié)為一組無窮代數(shù)方程組進行求解。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力響應(yīng)。 接著，在對地震積分位移時程漂移、模型邊界條件、模型橫向計算范圍幾個數(shù)值動力計

3、算的基本問題進行研究的基礎(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具有較高的安全度。然后，重點針對山嶺隧道常規(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)律進行了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上，以黃草坪2號隧道偏壓洞口橫向邊坡為原型進行動力有限元計算，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