九度地震区公路隧道二次衬砌结构抗震综合措施研究

为对九度地震区公路隧道二次衬砌结构抗震措施的研究提供参考和借鉴,文章基于Hilber-HughesTaylor时间积分法及等效粘弹性单元动力边界条件,以穿越九度区的公路隧道为研究对象,从实际工程设计受力的角度对公路隧道的四种抗震措施,即增加二次衬砌的配筋量,增大二次衬砌的厚度,将马蹄形断面优化为圆形断面,在初期支护与二次衬砌之间增设橡胶减震层,进行了具体抗震计算和分析,得到了四种抗震措施的实际抗震效果及其优缺点。为了将抗震措施的优点利用最大化,提出了通过适当增加配筋和在初期支护与二次衬砌之间设置适当厚度减震层的抗震综合措施。利用上述研究成果,根据九度区可能出现的不同峰值加速度(0.1g~0.9g)的地震波作用下二次衬砌的受力情况,分别提出了针对性的抗震措施,以达到既经济又显著的抗震效果。     

强震区高岩温隧道刚柔并济综合减灾技术研究

为进一步提高强震区高岩温隧道的震时安全性,文章以吉沃希嘎隧道为研究背景,利用有限差分软件对强震区高岩温隧道的刚柔并济综合减灾技术进行了研究。研究结果表明:仅施设减震层后,隧道结构的减震效果以及隔热效果分别为40.91%,1.4%,减灾效果有限;仅采取围岩间隔注浆措施,隧道结构的抗震效果以及阻热效果分别为46.39%,1.9%,降低了围岩对二次衬砌结构的压力,减灾效果明显;采取围岩全环间隔注浆并施设减震层,隧道结构的抗减震效果以及阻/隔热效果分别为63.38%,2.7%,刚柔并济综合措施的减灾效果最佳。研究成果可为强震区高岩温隧道的抗震减灾设防设计提供参考。     

跨断层隧道振动台模型试验研究Ⅰ:试验方案设计

大量工程实践表明,隧道跨断层段是隧道抗震的薄弱环节。文章以西南高烈度地震区雅泸高速公路隧道为背景,对跨断层隧道抗减震振动台模型进行了试验方案研究。首先根据试验条件和振动台性能,确定模型系统的相似关系,并通过室内配比试验确定相似材料;同时根据试验特点,设计了模型箱,并对"模型箱效应"进行了分析和处理,然后根据跨断层隧道的数值计算结果,对传感器布置进行优化设计;最后确定地震输入加速度和加载方案。     

公路隧道减震模型试验及数值模拟

文章以嘎隆拉隧道洞口段为原型,拟定了相似关系,选取了围岩和衬砌的相似材料,制作了公路隧道减震试验模型。在试验模型中设置了减震层,选择了振动台模型试验测点的布置位置,制定了加载制度,进行了振动台加载试验;分析了试验结果,并与有限元分析结果进行了对比,定义了减震率;从应力和应变两方面分析了减震层的动力特性及减震效果,得出减震层的设置对隧道减震能起到一定的作用。     

地下结构抗震减震措施与研究方法探讨

由于地下结构一直被认为有较好的抗震性能,所以对其抗震减震的理论研究较少,实际工程中采取的抗震减震措施仅仅停留在经验阶段。通过对地下结构抗震减震措施及其分析方法进行研究,对目前地下结构的震害特点、抗震减震措施和理论分析方法进行了归纳总结。分析表明,地下结构的破坏过程主要受地震位移场的控制,与加速度场的关系不明显,所以应尽快修订《铁路抗震设计规范》中有关隧道抗震部分的条文;高烈度地震区的隧道抗震减震措施的耦合技术、减震机理与随机响应分析及动力可靠度的关系、洞口结构抗减震技术以及不同地震烈度下的设防长度、基础处理技术和减震层参数之间的联系等方面需加强研究。这些成果将为高烈度地震区进行的隧道设计和施工提供理论依据。     

断层错动隧道地震响应规律及减震模拟研究

文章以内马铁路一期项目三标段2号隧道为工程依托,运用ANSYS软件建模,对断层错动和地震作用下隧道地震响应及减震措施进行模拟研究。结果表明:在竖直方向断层位错作用和水平方向的地震作用下,隧道侧壁的地震响应均最为明显;断层错动导致隧道在重力作用以及地震作用下发生应力重分布,其中主应力极值、X-位移极值和最大加速度明显增加,加速度增加幅度最大;断层错动和地震作用下隧道地震响应随减震层阻尼比增加而明显减小,较大阻尼比的减震层可以有效降低断层错动导致的隧道地震响应的应力、位移和加速度增加幅度;砂-橡胶混合物和砾石-橡胶混合物,配合土工格室加筋是一种潜在合适的隧道减震材料。     

汶川8.0级大地震公路隧道震害调查与震害特征

研究强震作用下隧道结构的震害特征对于后续高烈度区隧道的抗震设防设计具有重要的借鉴意义。文章通过汶川地震公路隧道震害调查及分析,研究并总结了隧道结构各部分的震害特征。洞口结构的震害特征为:洞外结构受次生地质灾害影响严重,隧道洞口硬岩段支护结构震害极少,8度区隧道洞口软岩段出现二次衬砌开裂、渗水等轻微震害,11度区出现二次衬砌垮塌的严重震害;断层破碎带段隧道结构的震害特征为:跨非活动性断层隧道震害较轻,跨活动性断层隧道震害严重(二次衬砌垮塌、围岩垮塌等);普通段隧道结构的震害特征为:隧道硬岩普通段震害极少,8度区围岩软硬交接普通段和9度区软岩普通段衬砌出现开裂、渗水震害,10~11度区围岩软硬交接普通段出现衬砌错台震害,围岩缺陷普通段出现了二次衬砌垮塌的严重震害。     

软弱围岩隧道抗震设防措施

隧道的抗震设防一直只注重结构的强度,而忽视了结构的变形能力和软弱围岩的抗震能力.对软弱围岩隧道震害机理和抗震设防措施的分析表明:锚杆(锚管)和围岩注浆加固措施能提高软弱围岩的抗震性;合理的结构刚度、高性能的建筑材料和高阻尼结构能改善衬砌结构适应地震位移的能力;减震层、抗震缝和预留错台能减轻震害影响.     

城市浅埋隧道的抗震及减震措施研究

随着城市浅埋隧道建设的快速发展,地下工程的抗震性能愈来愈受到关注,隧道结构的抗震、减震分析变得日益重要。文章综合论述了城市浅埋隧道的震害特点及减震措施,并阐述了浅埋隧道地震反应分析的实用方法,进而提出目前抗震设计中应该注意的问题,对改善城市浅埋隧道的抗震设计具有重要意义。     

大直径盾构隧道双层衬砌横向抗震性能研究

为探明有无双层衬砌、双层衬砌不同施作方式（复合式、叠合式）对盾构隧道横向抗震性能的影响，以甬舟铁路金塘海底铁路隧道为工程依托，建立盾构隧道双层衬砌三维精细化模型的同时考虑了隧道材料与接触的非线性行为，采用隐式动力时程法进行了抗震性能研究。结果表明：（1）双层衬砌与管片的连接刚度越大，隧道变形越小；（2）复合式衬砌对隧道环向抗震性能提升有限，其变形、损伤及应力规律与单层衬砌基本一致；（3）叠合式衬砌能有效提升隧道抗震性能，充分利用材料力学特性，但需要重点关注隧道的损伤情况；（4）抗震设防等级要求较高的区段建议采用叠合式双层衬砌，防水、防火要求较高的特殊区段建议采用复合式双层衬砌。     

活断层错动位移下衬砌断面型式对隧道结构的影响

以棋盘石隧道为工程背景,采用有限元方法,设置五种不同仰拱半径的三心圆断面,对比研究了活动断层错动下不同衬砌断面型式对链式结构隧道受力及塑性变形的影响。结果表明:断层错动引起隧道二次衬砌受到拉张、剪切、挤压组合作用;断层错动引起的高应力带主要在断层带内的节段拱脚位置,且峰值位于上盘,剪切缝能有效地吸收断层错动产生的拉应力;在隧道断面不断趋向正圆的过程中,二次衬砌最大主应力、最小主应力、剪应力均呈减小趋势,等效塑性应变呈增大趋势。     

断层错动下节段式隧道设计参数及安全性分析

鉴于山岭隧道穿越地震活动带的逆断层时易受断层滑动的影响,文章采用数值分析方法,对断层错动下的减震型节段衬砌隧道设计参数进行安全性分析。结果表明:隧道施工过程中应进行径向注浆加固,采取?42 mm小导管进行径向注浆,加固圈为开挖轮廓线外3.7 m;逆断层错动下,位于上盘的衬砌节段易发生拉破坏,位于下盘的衬砌节段易发生压剪破坏;最易发生破坏的节段为与断层面相交的3#衬砌节段;随着错距增大,逆断层型式下节段式衬砌结构的抗压、抗裂及抗剪安全系数呈现逐渐降低的趋势,最易发生破坏的位置为与断层面相交的3~#衬砌节段,破坏型式为压剪破坏,破坏的部位常出现在仰拱与拱顶位置;逆断层错动下,处于下盘(固定盘)的衬砌节段抗裂安全性大于上盘衬砌节段,处于上盘(移动盘)的衬砌节段抗压、抗剪安全性大于下盘衬砌节段;去除端部效应,距离断层面越近,衬砌节段安全性越小,需采取加强措施。所得结论对今后类似工程具有重要的参考和借鉴价值。     

柔性比对隧道地震动力响应影响研究

地震作用下隧道与围岩动力相互作用的强弱与隧道和围岩的相对刚度关系密切,为分析地震作用下隧道衬砌与围岩相对刚度对结构内力的影响,文章引入柔性比的概念进行抗震数值计算分析。通过对地震波、边界条件进行处理,建立计算模型分析在不同围岩等级、衬砌厚度、混凝土强度等级、隧道直径情况下结构内力的变化情况,并给出了不同柔性比条件下隧道衬砌地震反应的基本规律。结果表明,柔性比越大,地震作用下隧道的内力越小;在进行隧道结构多道设防时,相邻结构的刚度应逐渐变化,且每一层的厚度不应过大。     

地震波斜入射下山岭隧道横向动力响应数值分析

近断层地震具有显著的方向性特征,地震波斜入射引起的非一致激励对隧道结构具有不可忽视的影响。文章基于粘弹性边界的波动数值理论,采用ANSYS进行汶川卧龙波输入下某山岭隧道横向地震响应数值分析,研究了地震波入射角度对衬砌动力响应的影响。计算结果表明:地震波斜入射时,衬砌结构的地震响应与垂直入射时有明显差异,呈现竖向受力特征,结构反应随着入射角度的增加而增大;斜入射时,隧道抗震的薄弱部位在拱顶、拱腰和拱脚处。研究结果可为山岭隧道抗震设计提供参考。     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界,对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算。计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主、轴向振动次之、竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量。通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好。     

强震区隧道洞口段振动台模型试验研究

为了研究强震区隧道洞口段的抗震性能,对隧道结构进行了振动台模型试验.文章首先介绍了试验方案设计;接着对试验中测得的隧道结构的加速度反应和应变反应进行了分析,得出洞口段在地震动作用下的横截面的应变分布规律,以及沿纵向的加速度反应特征;最后,对试验中的地震裂缝和衬砌结构的破坏等震害现象进行了描述.     

地下结构专业抗震计算软件的开发与应用

在采用反应位移法和反应加速度法进行地下结构抗震设计时,考虑到在地震动参数确定、土层地震动反应、边界条件设置等方面存在的复杂性,采用VC＋＋开发面向道路隧道、地铁区间隧道、沉管隧道、地铁车站等地下结构的专业抗震计算软件SAUS。该软件由软件界面平台、建模前处理、抗震计算分析、结果后处理四部分构成。前处理功能可自动快速地完成建模、设定单元属性、施加荷载和设置边界条件等;抗震计算提供常用的多种圆形和矩形结构的反应位移法和反应加速度法的自动计算;后处理功能提供结构的位移和内力云图显示、结果数据查询以及自动生成计算书等。通过实际工程的应用,极大提高了地下结构在抗震设计方面的工作效率。     

隧道穿越断层破碎带施工技术研究综述

在山岭隧道修建过程中,隧道经常会穿过错综复杂的大小断层,给隧道施工增加困难,隧道如何安全、快速通过断层破碎带成为研究重点。文章对国内隧道穿越断层的支护方法以及开挖工法进行了总结,分析探讨隧道穿过破碎带时的施工技术,并提出在断层破碎带区段进行隧道掘进,应根据实际隧道地质情况合理设计超前支护,对于不同类型和大小的断层,所采用的超前支护方法不尽相同,遵循"短进尺、强支护、少扰动、快封闭、早衬砌、勤量测"的原则,施工中应尽量减少对隧洞围岩的影响,在开挖后及时支护。     

乌鞘岭特长隧道F7断层围岩大变形段二次衬砌安全度分析

乌鞘岭特长隧道11#斜井处正洞在穿越F7断层时,由于隧道埋深大、断层岩体破碎、岩体完整性差、围岩自稳能力弱、受挤压影响等,开挖后围岩变形长时间不收敛,50天后的变形仍为2～4 mm/d,累计最大变形量已超过60 cm,部分地段严重侵限,不能满足<铁路隧道设计规范>关于施做二次衬砌的规定.如果二次衬砌及时施做,在软岩大变形条件下其安全度问题值得进一步深讨.文章通过现场量测和监测手段,并结合理论计算与分析,对已施工完毕的二次衬砌段的结构安全度进行了探讨,结果认为,目前乌鞘岭隧道F7断层二次衬砌结构的设计参数是可靠的和安全的,满足<规范>所规定的在软弱围岩地段的要求,建议及时施做二次衬砌.     

隧道地震反应的数值分析

从土-结构相互作用模型出发,利用粘-弹性边界条件,采用时程分析法,对隧道衬砌在地震作用下的反应进行有限元模拟.对模拟结果进行分析讨论,建立了隧道抗震设计中的一些主要事项,并提出了相应的对策.