高烈度地震区特长隧道浅埋段地震动力响应及减免免震措施研究

摘要

国家西部重大建设项目的实施，需要大量修建长大隧道。长大隧道具有断面大长度长的特点，涉及穿越复杂不良地质区段，接近或跨越地震活动断裂带，同时浅埋段具有抗震不利的因素。因此，对高烈度震区山岭隧道地震动力响应及减免震措施进行研究具有重大的现实意义。本文结合成兰铁路抗震减灾研究课题，对高烈度地震区隧道浅埋段进行地震动力响应分析及减免震措施研究，其主要内容包括：
　　 1．通过汶川地震对隧道及地下结构震害调查研究分析，总结出山岭隧道在地震动力作用下的破坏形式，震害影响因素及破坏机理的宏观规律。
　　 2．研究山岭隧道场地的动力特性，开展了地脉动现场观测，通过地脉动数据的频谱分析，得到相关的工程场地动力参数，为动力计算提供依据。
　　 3．对浅埋段隧道洞身进行地震响应的三维数值模拟计算，通过对比分析隧道衬砌结构关键部位的加速度时程，速度时程，位移时程以及应力时程等数据，得到相关动力响应的规律。
　　 4．提出设置减震层的减震措施，并通过数值模拟进行验证。然后通过不同减震层材料属性（刚度和厚度）及围岩条件的模拟计算分析，总结出减震层材料属性及围岩条件对浅埋段隧道洞身地震动力响应影响规律，最后，在本文假定下，提出了减震层的厚度设计值及不同围岩条件下的减免震措施。
　　 5．开展抗震缝减震效果的研究，结果表明：设置抗震缝对隧道结构受力状态有明显的改善，尤其是仰拱处。然后通过不同抗震缝间距的模拟计算分析，得出一个合理的抗震缝间距设计值。
　　 6．开展断面优化对隧道减震效果的研究，提出了在不同围岩条件下采取不同的断面形式来提高隧道的抗震能力。