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。     

汶川地震公路隧道震害规律研究

结合汶川地震灾区公路隧道震害资料,文章制定了公路隧道震害量化指标并进行分级,对汶川地震公路隧道震害规律进行了研究。研究结果表明:隧道衬砌开裂长度占隧道总长度比例最高,二次衬砌垮塌及仰拱错台长度次之;多数震害类型在V级围岩中发生的比例均高于其它级别围岩;X、XI度地震烈度区,断层段破坏程度最严重,其次是洞口段;震害严重程度随震中距增加而迅速衰减,发生严重以上震害的隧道集中于10 km以内,近三分之二发生于20 km范围;坚硬岩体中的隧道,震害程度随埋深增加而减轻,软弱围岩中的隧道,震害程度与埋深关系不明确;发生严重以上震害的隧道,实际地震烈度均高于设防烈度,出现中等震害的隧道,近三分之二的隧道实际地震烈度高于设防烈度;隧道轴线与发震断层交角为60°~90°,震害严重,轴线与发震断层交角为30°~60°,震害相对较轻;防水板致使初期支护和二次衬砌在地震时不能协同工作,增加震害风险。     

汶川地震公路隧道洞口段震害机理及抗震对策研究

汶川地震中震区公路隧道洞口段破坏严重,严重影响了震区生命线工程的畅通.为提高震区公路隧道洞口段的抗震能力,结合公路隧道洞口段震害情况对其震害机理进行了研究.研究结果表明,洞门、边仰坡及明洞震害主要是地震惯性力作用造成的:软岩隧道洞口段衬砌震害主要是地震惯性力和强制位移造成的.文章根据隧道洞口段的震害机理,提出了相应的抗震对策.研究结果对于进一步研究高烈度地震区公路隧道震害机理及抗震对策都有着重要的意义.     

片岩隧道群衬砌开裂特征与机理分析

在对湖北省谷竹高速公路隧道二次衬砌完整性的调查过程中,发现片岩隧道普遍存在二次衬砌开裂现象。为了合理科学地治理开裂问题,文章通过对沿线48座隧道的调查分析,归纳和总结出该区段隧道二次衬砌开裂的6大特征:片岩隧道二次衬砌开裂现象普遍;开裂位置主要位于进、出口浅埋段;先行洞裂缝数量多于后行洞,开裂形式主要为斜向开裂;在发生大变形、塌方等地段二次衬砌容易开裂;开裂的时间一般在二次衬砌施作5个月后。在此基础上,通过室内试验与现场调查共同分析二次衬砌开裂的成因机理,并得出原因:片岩的强度低,遇水易软化;洞口处的浅埋段成拱性差;偏压现象普遍;仰拱不均匀沉降;岩石受地下水的影响及岩体的蠕变效应。最后,根据开裂原因提出相应的增加围岩级别、加强洞口施工及重视小净距中夹岩稳定设计等建议措施,为类似工程提供相关参考依据。     

地铁暗挖隧道二次衬砌水头控制值及影响因素研究

文章结合广州某地铁暗挖隧道二次衬砌结构特点,通过三维数值模拟,研究了外水压力作用下二次衬砌的渐进性破坏过程。获得了二次衬砌各受力阶段对应的水头控制值,并针对影响二次衬砌水头控制值的相关因素进行了参数敏感性分析。根据现场检测结果,分析论证了某暗挖地铁隧道二次衬砌结构出现局部垮塌事故的主要原因。研究结果表明:广州地铁常规单线暗挖隧道二次衬砌的起裂开裂水头为30 m,水头大于47 m后裂缝深度将超过保护层厚度,大于74 m后混凝土压碎,大于90 m后钢筋屈服,大于95 m后裂缝贯通截面;为保证二次衬砌的耐久性,水头控制值应设定为47 m;对二次衬砌进行合理配筋并确保二次衬砌厚度,可有效提高二次衬砌的水头控制值;某隧道二次衬砌出现局部垮塌事故的主要原因为较高外水压力作用下二次衬砌厚度严重不足所致。     

高地应力软岩大变形小净距隧道支护形式及施工顺序探讨

山岭铁路受地形影响及车站设置需要,车站延伸到隧道的实例越来越多,燕尾式的隧道平面布置形式是其中最常见的一种,在小净距隧道施工时由于后行隧道对先行隧道的影响,造成初期支护、二次衬砌开裂及仰拱隆起等问题。文章以兰渝铁路新城子隧道两单线小净距段施工为例,分析探讨了高地应力、软岩大变形、小净距隧道支护形式及左右洞仰拱与二次衬砌的施工顺序,可为类似隧道施工与管理提供借鉴。     

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.     

公路隧道洞口段支护结构加强设计优化研究

结合目前公路隧道洞口段支护结构加强设计存在的问题,文章从洞口段与洞身浅埋段的围岩特性、荷载作用特点入手,基于超前管棚、初期支护、二次衬砌的作用机理,分析了支护结构在不同围岩条件下的作用特点,给出了洞口加强段和洞身浅埋段衬砌设计的合理化建议。主要得到以下结论:(1)洞口段围岩破碎,自稳能力差,超前支护为围岩早期稳定提供条件,初期支护为主要承载结构,二次衬砌承担部分荷载并提供一定的安全储备;由于洞口段衬砌上覆荷载较洞身浅埋段小得多,不宜加强二次衬砌,因此洞口加强段衬砌设计应以加强超前支护与初期支护为主。(2)洞身浅埋段围岩较完整,有一定的自稳能力,二次衬砌为主要承载结构,初期支护主要发挥与围岩粘附的协同作用;洞身浅埋段衬砌设计应以加强二次衬砌为主,并要控制施作时机。     

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.     

汶川地震隧道震害影响因素的统计和分析

为了对隧道震害的影响因素进行分析,文章搜集了汶川地震中4座破坏较为严重的隧道震害资料进行统计分析,并通过ANSYS软件建模进行了计算验证。统计分析和数值模拟结果表明,隧道震害的几个主要影响因素包括地震参数(地震波峰值加速度)、围岩级别、隧道埋深、与隧道相交的断层、隧道洞身的特殊结构部位等。其中地震波峰值加速度越大、围岩级别越低或当隧道通过断层时,隧道衬砌破坏程度越严重;隧道埋深越大隧道震害程度越小;隧道洞身特殊结构段处容易发生应力集中,引起震害程度加重。     

锚固系统对地震边坡动力响应的影响研究

文章利用有限差分程序FLAC2D6.0,从单元屈服状态和剪应变增量、应力场、动力稳定性等方面对比分析了自然边坡和锚固边坡在地震作用下的动力响应情况。结果表明：在地震作用下,土坡产生不可恢复的累积变形,其大小与输入的地震波峰值有关,而锚固边坡较自然边坡有更好的延性;锚固系统能在一定程度上限制坡顶拉破坏的产生和很好的控制坡脚剪切破坏的发展;锚杆轴力沿全长呈不均匀分布,且在滑移面附近变化幅度最大。     

汶川地震震中区高速公路隧道超前地质预报方法

映汶高速公路公路位于四川汶川大地震震中,受地震强烈构造作用影响,隧址区岩体裂隙发育,松散破碎,存在构造富水,地震垮塌堆积体众多,地质条件极为复杂。文章根据本工程隧道的工程地质问题,通过对国内外隧道超前地质预报常用方法的分析,提出了针对本工程的隧道超前地质预报方案,并对地质预报的实施应用及效果进行了举例说明。     

大跨度混凝土斜拉桥模态与地震响应分析

文章以某大跨度混凝土斜拉桥为工程背景,采用Midas Civil程序建立了空间分析模型,并采用子空间迭代法对大桥进行模态分析,总结出了该斜拉桥的动力特性。同时通过实际地震波输入,对该结构在地震激励下的时程响应进行了计算分析,探讨了大跨度混凝土斜拉桥的地震反应特点,为大跨度混凝土斜拉桥的设计提供参考。     

双曲拱桥反应谱抗震加固分析

文章介绍了反应谱的基本概念和常用的振型组合方法,阐述了双曲拱桥抗震分析的注意事项,并针对广西灵山县武利桥工程实例,提出了具体的桥梁抗震加固方案,同时借助有限元结构动力计算模型,对比分析了桥梁加固前后的动力特性和地震内力。     

高墩大跨径连续刚构桥的地震反应分析

文章以一座薄壁高墩大跨径连续刚构桥工程为背景,建立了成桥状态的有限元计算分析模型,并利用反应谱法和时程分析法分析了该桥的地震响应情况。结果表明,该桥具有良好的抗震性能。     

大跨径上承式箱型拱桥地震反应分析

文章以一座大跨径上承式箱型拱桥为例,通过阐述工程概况,建立成桥状态下的有限元模型,利用反应谱法和时程分析法计算分析其地震响应。结果表明,该桥抗震性能良好。     

Assessment of economic impacts from unexpected events with an interregional commodity flow and multimodal transportation network model

Loss and damage caused by unscheduled events, especially earthquakes, have sudden and significant impacts not only on the region’s economy where the event occurs but also on other regions. The New Madrid Seismic Zone, located in the center of the United States, could have great impacts on economic activities related to this area, if a major earthquake occurred. Based on the 1993 US Commodity Flow Survey [US Commodity Flow Survey, 1993. Available from: <http://www.bts.gov/ntda/cfs/prod.html>], more than 42% of total commodity flows in the US are related to the greater Midwest, which includes the New Madrid Seismic Zone. If a catastrophic earthquake occurred in this area, the indirect damages could spread far beyond the region, and could have sizable impacts on other regions. A model of interregional commodity flows, incorporating regional input–output relationships, and the corresponding transportation network flows, was applied to assess the economic impacts of such an unexpected event. The economic impacts from the event are described for three hypothetical scenarios, analyzing the magnitude and the extent of the direct and indirect impacts. These analytical results may be used to propose strategic management of the recovery and reconstruction efforts after the event.     

Survey of R&D in PRT systems

A survey of research and development in advanced transit has been made by Chalmers University of Technology in Gothenburg in cooperation with Trans21 in Boston. Summary findings are reported for fourteen academic research programs and ten development programs for PRT. An earlier version of this paper was presented at the International Conference of PRT and other Emerging Systems held in Minneapolis in 1996.