震区同震地表破裂统计经验关系及其对隧道抗震设计的意义

震区的同震地表破裂位移是隧道产生剪切破坏和塌方的主要因素。文章系统地总结了前人关于震区同震地表破裂特征参数的统计经验关系,并对汶川地震期间的隧道震害进行了对比分析。研究结果表明:与隧道抗震设计直接相关的参数是地表破裂长度、最大同震破裂位移、平均同震破裂位移,地表破裂长度主要反映震区所产生的剪切位移的影响范围;在实际隧道抗震设计中,可以考虑采用平均同震破裂位移来估算地震发生时对地下结构的损害程度,同时应参考隧道与主要的深大断裂和附属断层的相对位置关系;而地下破裂长度、下倾破裂宽度和破裂面积可以用于估算一次地震影响范围,进而预估隧道可能遭受的地震灾害损失;发震断层附近的附属断层在地震时也会产生同震位移,并对地下结构和隧道产生破坏。

基于同震位移的隧道抗震设计及其工程应用

首次在隧道抗震设计中考虑地震同震位移场,通过搜集历史地震破裂信息估计工程区地震位错,采用"分裂节点法"获得隧道周边的同震位移场,并联合拟静力隧道抗震设计方法,成功应用于某公路隧道。研究表明:基于同震位移的隧道抗震设计方法能够为我们估算未来可能的地震灾害提供有力的定量分析工具;当地层自振周期和基岩反应谱未知,可以利用同震位移场估算远场剪应变开展隧道拟静力抗震设计;例如对于云南某隧道,如果龙陵—澜沧断裂带发生地震,隧道南北两端强制位移约为6 cm。如果龙陵—瑞丽断裂发生地震,由于强制位移导致隧道南北部分出现反向运动,将会对隧道中部产生剪切作用,且隧道出现明显的横向和垂向差异运动。

高烈度地震区隧道抗震设计

通过对5·12汶川地震中受害隧道的调查和历史资料的记载,总结了隧道在地震中的受害形式,对每种受害形式产生的原因进行了分析。结合工程实例介绍隧道抗震设计的目标和部位,提出相应的处治措施。

地震高烈度地区隧道抗震技术分析

通常隧道工程相比桥梁、房屋等地面建筑的震害轻微。隧道工程相比具有较强的抗震性能,但在强震下,隧道工程震害依然较突出。为获得地震高烈度地区隧道的抗震设计方案,通过分析研究地震后隧道的主要破坏形式,介绍现有隧道抗震计算方法,对高烈度地区隧道施工设计方案提出可靠性建议,为今后地震区域的隧道施工设计提供理论依据。

高烈度断层破碎区公路隧道抗震措施探讨

以功山至东川高速公路工程响水河隧道为背景,采用三维地震动力仿真运算,研究高烈度断层破碎区不同的减震材料、减震层厚度及设置方式、变形缝的设置间距、断层破碎区设防长度对隧道结构抗震性能的影响。

《公路隧道抗震设计规范》新规定

经过8年的研究与编制,《公路隧道抗震设计规范》(以下简称《规范》)已于2019年11月26日颁布、2020年3月1日起正式实施,规范编号为JTG2232-2019,为强制性标准。围绕建立“隧道抗震性能化设计方法”的总体目标,《规范》提出了基于使用功能的隧道抗震设防分类、不同设防分类隧道的三级地震动设防水准、对应不同地震动设防水准的隧道三级性能水平和性能目标、地震反应计算方法、结构性能参数选取及其设计控制目标等成果,建立了公路隧道性能化抗震设计方法,并将之推展涵盖钻爆、盾构、沉管和明挖等所有隧道形式。

双线地铁盾构隧道的拟静力弹塑性抗震分析

目前地铁抗震设计规范中常用的地下结构抗震设计方法主要是位移响应法和应变传递法。这两种方法都是基于弹性假设,不能体现土体和地下结构的非线性。在刘晶波提出的地下结构Pushover分析方法的基础上,利用自主编制的一维土层地震反应分析软件APALS给出了随着地震动幅值增大而逐渐变化的地震荷载加载模式,并针对实际的双线地铁盾构隧道进行了拟静力弹塑性抗震分析,对其抗震性能进行了评价。结果表明:(1)隧道内力趋于一个极限值;(2)隧道的内力在θ=45°、135°、225°和315°的位置最大;(3)在隧道尚未破坏时,隧道周围的土层已经先达到破坏状态。

高地震烈度区粉土地基抗液化及隧道抗震研究

昆明东外环下穿隧道工程是昆明南火车站枢纽工程中的一个重大项目,在勘察过程中发现K2+100~K2+200隧段含两层粉土层,且其中一层紧靠隧道设计底板。由于该工程处于高地震烈度区,在地震作用下粉土极易发生液化,直接影响到上部隧道结构的稳定。针对该工程实例,利用FLAC^(3D)软件开展了高地震烈度区粉土地基抗液化及不同隧道衬砌混凝土强度等级与衬砌厚度等条件下的隧道抗震研究。计算结果表明,在设计地震动加速度为0.2 g的条件下,该工程粉土地基超孔压比约为0.2,粉土地基不会发生液化;随着衬砌厚度的增加,衬砌弯矩和剪力总体呈现增长趋势,而混凝土强度等级的变化对衬砌的受力影响很小。分析结果初步揭示了可液化土中隧道结构的抗震特性,可为设计所参考。

不同方向激振下隧道偏压洞口段动力响应特性分析

隧道穿越地质复杂的破碎围岩地带,在地震动力荷载作用下,会引起隧道洞口段边坡滑移、洞门开裂破坏及衬砌开裂等破坏形式。故探究隧道结构多源损伤力学行为规律,减小隧道的动力响应,减轻隧道衬砌的地震内力已成为隧道工程不可避开的课题。国内外针对此类隧道抗震分析方面已经做了不少工作,其中具有代表性的有:Tamari等针对围岩与隧道间作用,建立了两者的应力-应变关系.

水下盾构隧道地震液化数值分析

砂土地震液化会造成地基失效和结构受损,因此场地液化判别至关重要。国内外规范中的液化判别方法简单实用,但均存在局限性。为更准确、全面地进行场地液化判别,利用三维有限差分程序FLAC^3D,结合孟加拉卡纳普里河底盾构隧道项目,对典型钻孔位置土层的抗震液化特性进行数值分析。利用FLAC^3D中的FINN模块建立土层三维模型,在重力平衡和水压力平衡后施加合理的地震波,进行动力计算,计算模型每个单元在计算过程中的最大超孔压比,若最大超孔压比=1,则该位置土体发生液化;若最大超孔压比<1,则该位置土体不会液化。计算后,部分土体的最大超孔压比=1,其他范围土体的最大超孔压比均<1。研究表明该地区土层会发生地震液化,且不同位置处液化深度不同、液化范围也不同,该数值分析液化判别结果与规范法判别结果一致。

走滑断层黏滑错动下隧道破坏的模型试验研究

为了探究断层错动对隧道及围岩的损伤机理及破坏特性,以滇中引水工程香炉山隧洞为依托,通过开展隧道穿越断层破碎带的黏滑错动模型试验,并采用ABAQUS进行数值建模,对试验结果进行验证分析.研究结果表明:断层错动过程中,衬砌主要发生受拉破坏,局部位置衬砌受压破坏;衬砌发生变形及破坏的区域,主要集中在破碎带范围内,以错动面处衬砌变形、破坏最为突出,衬砌的变形随距错动面距离的增大而减少,衬砌横断面内拱顶、右腰位置破坏最为严重;断层错动起始时刻,破碎带中间部位拱顶处衬砌拉损伤已经达到较高量级,衬砌局部开裂破坏,随着断层错动量的增加,损伤不断累积,当错动量达25 mm(相当于实际错动量1 m)时,衬砌整体损伤已累积到较高量级,此时衬砌的破坏接近试验的最终状况.岩体的破裂区域主要集中在距错动面两侧30 cm范围内,围岩变形随着距错动面距离的增加而逐渐减小.

超长深埋海底隧道建设关键技术及应用

我国是一个海洋大国,拥有1.8万公里的海岸线和1.4万公里的岛屿岸线,岛屿超过6,500个,并且拥有渤海海峡、台湾海峡、琼州海峡等世界著名海峡。修建海底速递突破海洋的天然屏障,拓宽国防纵深,是交通强国和沿海城市发展的重大需要,是国家长治久安的战略需求。超长深埋海底隧道的建设面临海域范围广、水深大、地震烈度高、地质条件变化多等众多挑战,项目以青岛、厦门、汕头等多地超长过海隧道工程为依托,针对海底隧道合理埋深、结构受力、隧道抗震、安全掘进、防灾疏散等关键技术进行了研究。