受冻融循环影响的寒区隧道洞口段地震响应研究

【目的】我国季冻区交通网在地震带上的占比持续增大,有必要研究冻融循环与地震动双重作用对寒区隧道洞口段的影响。【方法】通过水热力三场耦合控制方程获得衬砌背后冻融圈内随时间变化的冻胀荷载,一并与自重应力近似考虑为初始地应力,将地震荷载等效为各质点的体积力,考虑冻融循环对冻融圈内土体强度与衬砌力学参数的影响,采用拟静力法研究寒区浅埋隧道洞口段地震响应规律。【结果】无论冻结与否,不易察觉的墙脚部位最易进入塑性,仰拱呈现内拉外压的受力特征,顶部拱圈、侧面曲墙等部位受力均匀且较小。地震对衬砌的影响均表现出破坏的可能性随冻融时间(次数)的推移而增大,尤其以墙脚内侧压应力区最为明显。受统计方法约束,冻融前10 a衬砌的地震响应较弱,从冻融第15 a开始洞口段衬砌地震稳定性有了较明显的劣化。【结论】相较于冬令期,融化期发生地震时隧道结构的稳定性更差。在全球气候变暖的背景下,更应深入研究寒区隧道洞口段融化期的地震响应规律。