隧道洞口浅埋段和断裂粘滑段抗震设计计算方法及试验研究
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摘要
我国是一个地震灾害频繁的国家。目前,我国正处于交通建设大发展时期,而在建或新建隧道工程又多处于我国地震频发的西部地区,且穿越活动断层的隧道也越来越多。隧道作为交通生命线工程的重要组成部分,在强震条件下保持畅通或可及时抢通对震后抗震救灾和恢复重建具有重要的意义。论文以汶川地震隧道震害为研究背景,结合我国公路和铁路隧道抗震设防现行规范及我国抗震设计的现状,开展了隧道洞口浅埋段和断裂粘滑隧道抗震设计计算方法以及断裂粘滑隧减震技术试验研究,主要研究成果有：
首先,利用FLAC3D有限差分软件对影响山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度传播规律的山坡坡率、坡高、基岩上覆岩层厚度以及地震烈度等因素进行分析和总结,建立了基于地形效应的山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度确定方法。并通过振动台动力模型试验对其进行了检验。
然后,通过对隧道洞口浅埋段纵向和断裂粘滑隧道结构特性的分析,利用反应位移理论的基本原理,建立了隧道洞口浅埋段纵向和断裂粘滑隧道抗震设计计算方法。并通过动力时程法对其进行了检验。
最后,针对断裂粘滑隧道的震害特点,对采用减震缝或减震层的六种减震方式进行了静力错动模型试验研究。试验结果表明：从施工方便性、经济性考虑,二衬设减震缝(12m)的减震方式效果最好。
论文利用汶川地震震害调查、资料调研、数值分析、理论分析、振动台动力模型试验以及静力错动模型试验等研究手段,对我国目前山岭隧道抗震设计存在的几个问题进行了研究,取得了一定的研究成果,以期为我国山岭隧道抗减震技术的发展提供参考。
China is a country with frequent earthquake disasters. At the moment, our country is in the period of the fast development of transport construction. The ongoing or new tunnel construction is almost in seismically active western China. And the tunnel of passing through active faults is increasing. The tunnel is a big part of traffic lifeline project. And the tunnel should be kept smooth or can be timely resume the traffic in strong earthquake condition. This has important significance to the earthquake relief and reconstruction work. The thesis regarded tunnel seismic damage of Wenchuan earthquake as to research background, and combined with the current situation of the current tunnel seismic design code and the tunnel seismic design in China. The thesis started to the research of the seismic design calculation method of tunnel shallow-buried portal and ruptures stick-slipping section, and also carried out the static rupture model test of rupture stick-slipping tunnel. The main contribution includes:
First, the ratio and height of slope, soil thickness and seismic intensity have a profound influence on the propagation law of ground motion peak acceleration of shallow-buried portal section. So, these factors were analyzed and summarized by using finite difference software FLAC3D. The determination method of ground motion peak acceleration of shallow-buried portal section was established, and the determination method was verified by shaking table dynamic model test.
Then, the seismic design calculation method of mountain tunnel shallow-buried portal and rupture stick-slipping section were established by analyzing structural characteristics and using basic theory of response displacement. And the seismic design calculation method of mountain tunnel shallow-buried portal and rupture stick-slipping section were verified by dynamic time history analysis.
Finally, according to the earthquake disaster character of rupture stick-slipping tunnel, six shock absorption measures were static rupture model test. The experimental result is show that the shock absorption joint of secondary lining (spacing is12m) had the best damping effect, considered of convenience and economy of tunnel construction.
Some problems existing in the mountain tunnel seismic design in our current country were studied by highway tunnel earthquake damage survey of Wenchuan earthquake, data research, theory and numerical analysis, shaking table dynamic model test and static rupture model test in papers. The results can be referred to for the development of mountain tunnel seismic and vibration absorb technology in our country.
首先,利用FLAC3D有限差分软件对影响山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度传播规律的山坡坡率、坡高、基岩上覆岩层厚度以及地震烈度等因素进行分析和总结,建立了基于地形效应的山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度确定方法。并通过振动台动力模型试验对其进行了检验。
然后,通过对隧道洞口浅埋段纵向和断裂粘滑隧道结构特性的分析,利用反应位移理论的基本原理,建立了隧道洞口浅埋段纵向和断裂粘滑隧道抗震设计计算方法。并通过动力时程法对其进行了检验。
最后,针对断裂粘滑隧道的震害特点,对采用减震缝或减震层的六种减震方式进行了静力错动模型试验研究。试验结果表明：从施工方便性、经济性考虑,二衬设减震缝(12m)的减震方式效果最好。
论文利用汶川地震震害调查、资料调研、数值分析、理论分析、振动台动力模型试验以及静力错动模型试验等研究手段,对我国目前山岭隧道抗震设计存在的几个问题进行了研究,取得了一定的研究成果,以期为我国山岭隧道抗减震技术的发展提供参考。
China is a country with frequent earthquake disasters. At the moment, our country is in the period of the fast development of transport construction. The ongoing or new tunnel construction is almost in seismically active western China. And the tunnel of passing through active faults is increasing. The tunnel is a big part of traffic lifeline project. And the tunnel should be kept smooth or can be timely resume the traffic in strong earthquake condition. This has important significance to the earthquake relief and reconstruction work. The thesis regarded tunnel seismic damage of Wenchuan earthquake as to research background, and combined with the current situation of the current tunnel seismic design code and the tunnel seismic design in China. The thesis started to the research of the seismic design calculation method of tunnel shallow-buried portal and ruptures stick-slipping section, and also carried out the static rupture model test of rupture stick-slipping tunnel. The main contribution includes:
First, the ratio and height of slope, soil thickness and seismic intensity have a profound influence on the propagation law of ground motion peak acceleration of shallow-buried portal section. So, these factors were analyzed and summarized by using finite difference software FLAC3D. The determination method of ground motion peak acceleration of shallow-buried portal section was established, and the determination method was verified by shaking table dynamic model test.
Then, the seismic design calculation method of mountain tunnel shallow-buried portal and rupture stick-slipping section were established by analyzing structural characteristics and using basic theory of response displacement. And the seismic design calculation method of mountain tunnel shallow-buried portal and rupture stick-slipping section were verified by dynamic time history analysis.
Finally, according to the earthquake disaster character of rupture stick-slipping tunnel, six shock absorption measures were static rupture model test. The experimental result is show that the shock absorption joint of secondary lining (spacing is12m) had the best damping effect, considered of convenience and economy of tunnel construction.
Some problems existing in the mountain tunnel seismic design in our current country were studied by highway tunnel earthquake damage survey of Wenchuan earthquake, data research, theory and numerical analysis, shaking table dynamic model test and static rupture model test in papers. The results can be referred to for the development of mountain tunnel seismic and vibration absorb technology in our country.
引文
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