穿軟弱夾層隧道地震動力響應研究.pdf

1、隨著我國現代交通運輸體系的快速發(fā)展，隧道建設的需求更加顯著，尤其是在我國地形地貌特征復雜的中西部地區(qū)，還將相繼修建大量隧道工程，而這些地區(qū)地質構造運動活動又非常強烈，地震活動也較為頻繁。許多隧道工程會興建在活斷層附近和高烈度地震區(qū)，就會遇到隧道結構的抗震問題。隧道建設時，由于受到線路走向的限制，在一些特殊地質條件下，巖性差異大，巖體較為軟弱、破碎等，隧道將不可避免地遇到軟弱夾層帶，并且與隧道縱向相交，這會給隧道施工帶來很大的困難，對于隧

2、道結構的受力與變形也是非常不利的。在高烈度地震區(qū)，當隧道遇到地震作用時，軟弱夾層的這種不利的效應將對隧道結構的受力與變形帶來更大的影響，此時隧道減震技術問題和保證結構的安全的重要性就更加突出。因此，研究穿軟巖夾層隧道地震動力響應及減震措施深具現實意義。本文采用有限差分法系統地研究了穿軟弱夾層隧道的地震動力響應規(guī)律，主要的研究工作有如下幾個方面：
　　1.介紹了隧道結構抗震研究的發(fā)展概況，簡述了有關地震動的理論知識并結合收集的汶川地

3、震隧道的震害現象資料，分析了隧道震害類型以及結構地震反應特點，研究了目前國內外隧道及地下結構的抗震研究分析方法和計算理論，并針對本文動力分析計算所采用的有限差分方法的基本原理進行了探討。
　　2.建立穿越軟弱夾層段隧道模型，輸入經過濾波和基線校正的三方向地震波，進行三維地震動力響應數值模擬。研究了地震作用下軟弱夾層處襯砌結構的加速度、速度、位移及應力的響應規(guī)律，并與距軟弱夾層不同距離的非軟弱圍巖處隧道結構的動力響應進行對比分析。結

4、果表明，軟弱夾層處的加速度、速度反應明顯比非軟弱夾層處的反應強烈，而且越是靠近軟弱夾層，隧道位移響應越大，軟弱夾層處最大，軟弱夾層的存在加劇了隧道結構的地震動力響應。
　　3.建立了不同軟弱夾層傾角和不同軟巖帶寬度隧道結構的地震動力模型，研究了軟弱夾層傾角和軟巖帶寬度的變化對隧道結構地震動力響應規(guī)律的影響，并分別總結了不同軟弱夾層傾角、軟巖帶寬度隧道結構的加速度響應、位移變形以及應力變化規(guī)律。得到結論：總體上隨著軟弱夾層傾角的減小

5、，軟弱夾層的動力響應區(qū)間增大，其擾動范圍也越廣，隧道結構的加速度、位移和應力的響應也越劇烈，地震作用時對隧道結構造成的危害也越大；軟弱夾層的寬度越大，隧道的地震動力響應就越大，對于隧道結構的抗震也就越不利，設計時要采取相應的加強措施保證結構的安全性。
　　4.研究了加固圍巖、改變隧道結構本身性能、設置減震裝置等幾種隧道結構的減震措施和方法，并結合數值模擬的計算分析結果，重點探討了設置減震層的措施對穿軟弱夾層隧道的減震效果。結果表明