衬砌脱空对隧道地震响应影响的振动台试验研究

摘要

以某两车道高速公路隧道为原型,针对隧道衬砌完好且背后无空洞、拱顶衬砌完好但背后有空洞、拱顶衬砌厚度不足且背后有空洞3类情况开展振动台模型试验,研究既有隧道衬砌背后空洞及衬砌厚度不足对隧道地震响应的影响.试验结果表明:衬砌背后空洞及衬砌厚度不足对隧道地震响应的影响很大,显著降低了隧道结构的抗震性能,改变了隧道地震破坏模式,衬砌厚度不足处和空洞处成为抗震薄弱部位.随着空洞范围和衬砌厚度不足程度的增加,这种影响随之增大.相比较而言,空洞对抗震性能的影响更明显,衬砌厚度不足的影响呈非线性变化.对于无缺陷情况,衬砌开裂部位为与隧道中轴线约成45°角的拱腰和墙脚位置;当存在拱顶衬砌背后空洞时,衬砌拱顶部位首先出现裂缝,以拱顶、墙脚和仰拱部位开裂为破坏特征;当拱顶衬砌厚度不足且存在空洞时,衬砌破坏均以拱顶及墙脚开裂为主.