高烈度地震区隧道结构抗减震技术要点——都汶公路隧道震后检测有感

受5.12大地震影响,位于高烈度地震影响范围内的隧道结构受到了严重破坏,致使施工和运营完全中断。结合都汶高速公路三座隧道的震后检测结果,分析研究在活断层附近和高烈度地震区修建隧道工程的抗减震关键技术,为以后在活断层附近和高烈度地震区修建隧道工程的抗震设计提供参考和借鉴。     

山岭隧道抗震设计与减震措施研究

山岭隧道是现代交通网中重要组成部分,同时也作为一种特殊的地下结构。对于建造在高烈度地震区的山岭隧道,其抗震分析的研究还存在着亟待解决的问题。简要介绍了山岭隧道地震破坏形式和震害机理,并针对我国目前山岭隧道采用地震系数法、反应位移法和动力时程分析法三种抗震计算方法进行归纳总结,详细介绍了三种方法的计算原理和特点以及各自的适用性。同时对山岭隧道减震措施和理论分析方法进行归纳总结,并给出了适合高烈度地震区山岭隧道的减震措施。在对当前山岭隧道研究成果评述的基础上探讨了目前仍存在的一些问题,包括不同抗震计算方法的合理性、减震措施的适用性、时程分析法中地震波的确定以及减震层刚度的选择等。这些成果将为隧道的抗震设计提供理论依据和参考,对改善我国高烈度地震区山岭隧道的抗震设计具有重要意义。     

高烈度地震区公路隧道衬砌刚度对地震反应影响的研究

通过反应谱及有限元分析方法,对高烈度地震区公路隧道在衬砌刚度材料变化时的地震反应,采用3种工况分析,其计算结果与震害区公路隧道情况调研吻合,为高烈度地震区公路隧道设计提供参考。     

日本中越地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析

日本中越地震造成位于震中附近的新干线多座隧道严重受损。文中通过资料收集与综合分析,将地震区山岭隧道变形破坏的基本类型进行统计分类,并分析对隧道造成破坏的影响因素,分析得出震害与地震的烈度及离震源的距离、隧道埋深、隧道所处地质条件有紧密的联系;根据分析结果,建议在隧道设计过程中对具体山岭隧道洞口段的减震设计设定设防长度,在设防长度范围内对隧道进行综合设计,对衬砌的设计遵循刚柔结合的设计思路。     

隧道支护结构与抗震层及围岩系统抗震性能研究

基于刚度匹配原理,提出抗震层概念,即设置在隧道支护结构与围岩之间的泡沫混凝土层,其刚度介于隧道衬砌刚度与围岩刚度之间。并提出采用损伤指标和能量指标进行强震作用下隧道结构的抗震安全评价,包括利用损伤指标反映隧道抗震薄弱部位的损伤累积和渐进破坏过程。通过有无抗震层的隧道结构抗震安全评价,考察抗震层的抗震效果,研究结果对高烈度地震区隧道的抗震设计具有借鉴作用。     

康苏隧道浅埋段结构安全设计

随着新疆跨越式发展,高速公路修建中隧道穿越山区已成优先选择。而新疆,特别是南疆修建隧道并没有多少经验可寻。喀什—伊尔克什坦口岸公路线路的康苏隧道处于9级烈度设防区。在此没有类似的工程经验进行参考,对康苏隧道浅埋段进行了结构计算并计算了有无抗震缝的衬砌受力,从而指导设计使其满足安全实用、质量可靠、经济合理的设计要求。     

断层破碎带隧道地震反应规律的数值模拟研究

基于土—结构相互作用理论,对高烈度地震区跨断层破碎带公路隧道进行了抗震计算,分析得出了隧道结构各控制点的位移、加速度及应力响应的一般规律,同时分析了不同断层倾角对隧道纵向稳定性的影响。结果表明:在地震作用下,断层破碎带隧道拱部、墙脚为抗震薄弱位置;结构振动加速度波形与输入波形相似;断层倾角越小,隧道结构受力越不安全。这些结果可为地震区断层破碎带隧道结构设计提供参考。     

高烈度区双线隧道洞口段地震响应研究

结合大宝山隧道工程,从土-结构相互作用模型出发,运用FLAC3D软件,采用粘性动力边界条件,用时程分析法对高烈度区双线隧道衬砌在地震作用下的响应进行了三维弹性和弹塑性分析,得出了隧道地震动力响应的一般规律及隧道抗震减震的薄弱环节,并提出相应的措施。     

城市深埋雨水调蓄系统地震响应分析

近年来城市洪涝灾害频发,为解决这一问题,国家大力提倡建设"海绵城市",建设城市深埋雨水调蓄系统。雨水调蓄系统一般由调蓄隧道、泵站和雨水处理厂等组成,以竖井-综合设施-调蓄隧道结构体系的型式最为复杂。该结构体系包括圆形竖井结构、多层框架综合设施和深埋盾构隧道结构,外形多变,结构之间的连接差异较大,因此有必要对该结构体系进行抗震研究。以竖井-综合设施-调蓄隧道结构体系为研究对象,建立了结构-土层三维有限元模型,考查结构体系在设防烈度地震和罕遇地震作用下的地震响应情况。计算发现,竖井结构与盾构隧道连接处地震响应较大,出现了应力集中现象。根据《建筑抗震设计规范》,验算了该连接处设防烈度地震下的内力和罕遇地震下的变形,发现均小于静力设计工况。这表明,地震工况对该结构体系不起控制作用,地震作用下该结构体系出于安全状态。     

汕头苏埃隧道方案设计关键技术研究

根据汕头苏埃隧道的建设条件,对工程方案设计中的几个技术难点进行研究,并提出解决方案。通过采用"多级分流"理念,实现隧道与北岸4条城市主干道的交通衔接;选择"抛石+排水板"方案解决海域深厚淤泥地层中的围堰设计;8度高烈度震区选择合理的抗震减震措施解决隧道结构抗震;采取双道密封垫和加大密封垫断面的防水设计,满足地震时管片接缝张开量大的防水要求;针对复杂地层,对盾构选型和配置提出建议;对海底凸起进入隧道内的硬岩进行爆破预处理,以降低盾构施工风险。     

宝成铁路新109隧道改线工程地质选线研究

宝成铁路新109隧道改线段受"5.12"汶川特大地震影响,次生地质灾害发育.文中对改线区域内地质条件进行了综合分析,提出了地质选线原则,对不同方案的地质条件进行了综合分析,最终确定采用DK方案.文中并对高烈度山区铁路的勘察设计提出了建议.     

连拱隧道结构设计与施工技术演变

结合连拱隧道设计经验与实施效果,对连拱隧道的结构设计和施工工艺进行探讨,分析不同结构形式连拱隧道的优缺点。对无导洞连拱隧道大跨度设计模型和施工工艺进行分析,运用有限元软件对无导洞施工方案进行了计算分析,为连拱隧道设计和施工提供借鉴。     

断层带处公路隧道横断面抗震分析

嘎隆拉隧道是西藏扎墨公路的控制性工程,隧道处于高烈度地震区。根据扎墨公路嘎隆拉隧道地震安全性评价报告和地勘资料,运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用黏弹性人工边界,对隧道穿越断层带时的衬砌结构进行了瞬态动力反应分析,通过计算得出拱顶、拱腰、拱脚和仰拱中部的位移时程曲线,并由位移评价了隧道稳定性。计算结果表明,衬砌在地震作用下,其内力增加有限,内力最多增加8.73%。     

城市大断面明开平顶隧道结构设计浅述

该文以北京成府路隧道设计为例,介绍了该隧道的建设概况及主要设计原则,阐述了平顶隧道主体结构的确定及其计算,同时,通过对比介绍了该隧道的防水设计,最后对新材料、新工艺在平顶隧道结构中的应用进行了介绍和分析。     

双洞隧道洞口段抗减震振动台试验

以西南高烈度地震区某拟建隧道为背景,开展了隧道洞口段抗减震振动台模型试验研究.通过对有无减震层体系的对比试验,研究了减震层的减震效果;并针对目前振动台试验普遍采用的多次加载方案产生的损伤累积问题进行了分析,同时给出了围岩和衬砌的裂纹发展过程及破坏形态.结果表明:在围岩与隧道之间设置减震层可以有效减弱围岩与结构之间的动力相互作用,从而起到减震效果;在评价结构抗震性能时需要考虑多次加载产生的损伤累积和裂纹效应的影响.研究结果可为结构在地震作用下的开裂分析提供参考.     

雅泸高速公路元堡山隧道冰水沉积层仰坡稳定性分析

本文结合工程措施,利用极限平衡法,针对元堡山隧道雅安端洞口仰坡为冰水沉积区,且地震烈度为Ⅷ度的具体情况,分析了其仰坡的稳定性,并提出了完善相关防护设计的建议,对高烈度区域公路边坡设计具有参考借鉴作用。     

复杂艰险山区公路隧道运营安全风险归类及特征分析

基于对西南复杂山区52座典型在役长大公路隧道运营10余年来逾2 500件安全风险案例的调研,以及西部高烈度地震区、高山峡谷区的国省干线运营隧道震害、崩塌泥石流等灾害的调查分析,结合境内外公路隧道安全风险相关文献,对复杂山区公路隧道运营安全风险的典型风险事件和风险致因进行细致梳理、辨识归类和分析。分析得到:建立了公路隧道安全典型风险辨识框架体系;交通事故是山区公路隧道中发生频率最高的一类风险事件,其时间分布上具有明显的季节特征,空间分布上隧道洞口影响段事故高于隧道中间段;交通环境是引发公路隧道火灾的最主要的因素,需特别重视交通事故和易燃易爆品运输两大不利因素的叠加效应;复杂山区特殊的自然环境和地质灾害是导致公路隧道结构性损伤不可避免的因素,但施工过程中的种种不规范行为的人为因素却是运营期隧道各种病害的重要诱因;公路隧道运营安全风险因素贯穿隧道勘察、设计、施工及运营的全过程,加强隧道全寿命周期的风险辨识、防控十分必要,才能全方位、彻底有效地提高隧道运营安全性。     

印尼雅万高铁隧道设计技术标准的选择研究

印尼雅万高铁隧道穿越火山堆积地层及高烈度震区。为解决隧道设计面临的中国设计标准对该项目的适用性、材料本地化、本地专业协会强审等问题,结合项目自然、社会和技术特性,通过对本地和国内外相关隧道标准的对比分析和计算比较,得到以下主要结论:1)通过对目标国技术标准研究,可以以中国铁路隧道技术体系为基础,结合项目技术特性合理选择使用设计方法。2)火山堆积地层隧道的围岩荷载计算,《铁路隧道设计规范》的计算方法是适宜的;火山土Ⅴ级深浅埋的标准,可按60 m进行界定;膨胀力按附加围岩压力的比值定量考虑。3)对于抗震计算标准,采用反应位移法和《城市轨道交通结构抗震设计规范》标准较为适宜。4)对于隧道防灾疏散救援标准,可采用中国铁路隧道标准;隧道钢材设计标准可采用本地材料的替代方案;隧道的红线用地和房屋拆迁应着重考虑私有制国家的社会特性;建筑物保护技术标准可采用中国经验。     

高烈度地震区公路隧道抗震设防长度的三维数值模拟

以某高烈度地震区浅埋公路隧道洞口段为研究对象,采用有限元数值分析方法分析隧道洞口的抗震设防长度及其影响因素。结果表明,Ⅲ类围岩的深埋隧道洞口,在进洞约4倍隧道跨径后衬砌结构内力响应明显减小;在Ⅱ类围岩浅埋洞口段,整个浅埋段的衬砌结构内力响应均无减缓迹象;隧道洞口抗震设防长度的设置不仅与围岩类别有关,还与洞口段埋深有关,当洞口浅埋且地质状况较差时,抗震设防长度一般应覆盖整个浅埋段。     

老庄隧道设计施工优化的探讨

隧道施工是个动态过程,掌子面前方的围岩经常变化。为了配合施工及确保隧道结构的安全稳定,常常会发生隧道设计变更。利用FLAC3D数值计算软件对老庄隧道设计变更进行了计算,以分析隧道结构的稳定性,对隧道设计和施工有一定的借鉴意义。