考虑内水影响的深埋调蓄盾构隧道地震响应分析

摘要

近年来雨水淹城灾害频发,为解决这一问题,国家大力提倡建设"海绵城市".国内很多城市响应号召,开始规划建设调蓄隧道.在很多大城市,浅层地下空间一般被地铁等地下结构占据,调蓄隧道只能在深层地下空间建设,一般具有直径大、地层条件复杂等特点.由于埋深较大,在隧道内贮满水时将在结构内壁产生很大的内水压力,而由大量管片拼装而成的盾构隧道的关键问题就是防水.基于上述特点,深埋调蓄隧道的受力状态与一般隧道相比将更加复杂,而考查深埋调蓄隧道的地震安全性是很有必要的.本文在地下结构传统抗震分析方法的基础上,针对调蓄隧道流-固耦合问题,建立了基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法的隧道地震响应分析方法.以某工程为分析对象,在计算模型中同时考虑了土-结构动力相互作用、场地土体无限元边界等因素.通过对隧道内满水、半水和空水情况的对比发现:满水状态下,隧道的地震响应强于半水状态和空水状态,除了流-固耦合作用外,水体本身的惯性作用也对地震响应的增大产生了影响;隧道内水体的存在改变了结构的地震响应受力形式,而且水位不同也会对隧道的地震响应形式带来不同的影响;地震作用引起隧道内较大的动水压力,隧道接头防水安全性问题应特别注意.研究结论可为调蓄隧道的工程设计提供指导.