SV波入射下饱和地层浅埋平行隧道动力响应机制

摘要

目前城市核心区交叠紧邻的隧道群大量涌现,其抗震安全性问题日益突出,但近邻隧道之间以及与地层的动力相互作用机制尚不清晰.本文针对饱和地层浅埋平行隧道,基于Biot两相介质理论,采用边界积分方程法分别建立了饱和地层水平和竖向双线隧道动力作用分析模型,并与典型算例精确解对比验证了本模型的有效性;在此基础上,研究了SV波入射频率变化和双线隧道间距变化对隧道结构及周围地层孔隙水压力的影响机制,并以单条隧道分析结果为参照进行对比分析.结果表明:相比单条隧道,相邻隧道的存在改变了既有隧道的动力响应特征,且随着隧道间距的减小隧道响应变化更为明显,同时衬砌环向应力峰值显著增加;双线隧道周围地层孔隙水压力分布主要集中在隧道之间的区域内,且SV波低频入射下孔隙水压力峰值随间距的变小而增大;水平双线隧道的动力响应特征与竖向双线隧道不同,随着相邻隧道间距的减小,水平双线隧道的存在会显著放大隧道结构及周围地层的动力响应,而竖向双线隧道则会对垂直入射的SV波的传播起到阻滞作用,从而导致隧道及上部地表动力响应减弱.本研究可为饱和地层浅埋平行隧道抗震设计提供科学依据.