隧道横穿主滑面系统“成灾模式-监测数据”双驱动地震损伤评价方法

高烈度区坡体病害地段山岭隧道面临高度非线性、复杂时变性、多元不确定性地震响应难题,传统分析手段难以有效应对,“模式-数据”双驱动融合对隧道衬砌损伤性态准确评价至关重要。开展隧道横穿主滑面系统地震损伤和动力响应特性振动台试验,提出振动模型边界效应和系统动力特性评价方法。基于模型场地土损伤状态,联合希尔伯特-黄变换(HHT)与信息熵理论,提出一种基于边际谱熵值的模型场地土破坏“模式-数据”双驱动融合评价方法。利用EMD分解和HHT频带能量谱,提出一种衬砌结构EMD能量损伤指数“模式-数据”双驱动融合评价方法。经震后模型场地土和衬砌损伤状态测试,印证边际谱熵值破坏模式评价方法与EMD能量损伤参数的合理性。结果表明:隧道横穿主滑面系统整体呈后缘沉降挤压-中部滑移拉动-前缘剪出鼓胀的失稳模式。基于边际谱熵值揭示的坡体破坏过程、滑面位置与振动台试验再现的破坏特征基本一致,证明双驱动融合方法的可靠性。模型场地土HHT能量谱频率主要集中在0~25 Hz。衬砌HHT能量谱峰值时刻(18.07 s)较模型场地土滞后,且不同特征部位的瞬时频率不同。损伤指数分布与衬砌特征部位空间位置相关,激振强度0.4g时,EMD损伤指数均大于90%。经震后模型检验,根据EMD能量损伤指数突变情况能定位衬砌结构损伤部位及判断损伤程度。为高烈度区坡体病害地段隧道建造与运维过程中监测分析、损伤定量评价等提供一种新的视角和范式。