强震作用下隧道动力响应分析及抗震措施研究

《强震作用下隧道动力响应分析及抗震措施研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、公路隧道2012年第3期(总第79期)强震作用下隧道动力响应分析及抗震措施研究胡云华魏龙海史世波(中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056)摘要随着复杂地质条件、高地应力与高烈度地震联合作用下长大隧道工程建设，隧道结构的抗震设计分析已经成为地震工程中一个十分重要的问题。本文以嘎隆拉隧道为背景工程，进行了强震作用下隧道结构的动力响应计算分析，根据研究结果针对性地提出了地震作用下隧道结构的抗震措施，以期能为类似工程提供借鉴意义。关键词强震地区长大隧道动力响应抗震措施嘎隆拉隧道位于位于青藏高原南部，属于藏中1引言地震带和喜马拉雅地震带，地震活动强烈。青藏高原地区具有独

2、特、复杂的地质构造。第四纪以来，印有关结构抗震及相关的动力学问题，早在上世度板块向欧亚板块俯冲与挤压，青藏高原快速隆升，纪己经成为结构工程领域的研究热点，并且已经取使得这一地区的内动力条件、新构造运动、地震活动得极大进展，但大多集中在地面工程领域[1]。至频繁，由此派生出最强烈的现代地壳活动和高应力于地下结构尤其是隧道结构，过去人们普遍认为地场，使得内外动力耦合作用强烈，活动断裂发育。在下构造物受周围土体约束，在地震时随其一起运动，与青藏高原类似的、如此复杂的地质条件、高地应力地下结构遭受破坏的比例很低，所以除特殊情况外，与高烈度地震联合作用下长大隧道工程的建设国内一般认

3、为地震对地下结构的影响很小。然而近几年外均无先例。因此，本文以嘎隆拉隧道为依托，进行世界范围内发生的一系列大地震中，不少地下结构了强震作用下隧道结构的动力响应计算分析，根据遭受破坏，如1995年的日本阪神地震[4]、1999年台研究结果针对性地提出了地震作用下隧道结构的抗湾集集地震_5]，均造成地震区高速公路隧道、水电站震措施，以期能为类似工程提供借鉴意义。地下输水管道、铁路隧道等发生不同程度的破坏；2008年5月12日四川汶川发生的8级特大地震[6]，使得国道213都江堰一映秀镇段三座隧道均发生不同程度的破坏，主要有：洞口边坡塌方、洞内衬砌开裂、塌方、路面底鼓开裂等多种

4、灾害。随着复杂地质条件、高地应力与高烈度地震联合作用下长大隧道工程建设，隧道结构的抗震设计分析已经成为地震工程中一个十分重要的问题。而在隧道设计领域，我国现行的《建筑抗震设计规范GB50011》适用于地面建筑，对地下结构抗震问题基本没有提及；《公路工程抗震设计规范JTJ004)规定了单车道和双车道隧道验算抗震强度和稳定性的范围，连拱隧道在我国属于新型结构，其双跨紧连，双跨度远大于单洞双车道，双向三车道大跨扁平连拱图l嘎隆寺隧道及其附近断裂位置图隧道也开始在公路隧道中大量采用，相关规范未对此作出明确规定。可以认为目前国内外现有的抗震2工程概况设计规范中已难以适应强震区地下隧

5、道建造的发嘎隆拉隧道是扎墨公路新建工程的控制性工展，这就使得地下隧道结构抗震设计的研究成为十程，位于西藏林芝地区波密县和墨脱县交界处，隧道分必要的工作。横穿岗日嘎布山山脉，最大埋深约833m。隧道区域·12·胡云华等强震作用下隧道动力响应分析及抗震措施研究和近场区位于青藏高原东南部的喜马拉雅山脉与横表1围岩及衬砌混凝土力学参数断山脉的交接处，构造上属喜马拉雅东西向构造带、强风化黑微风化F材料云母石英黑云母7弱断堆积体初砌混二砌混岗底斯褶皱带和雅鲁藏布江缝合带的弧形转折部片岩花岗岩凝土凝土位，新构造运动强烈，发育有北西西向、北北东一北东向和近东西向断裂，断裂活动和地形地貌十

6、分复密度230025002300200025002500杂。近场区发育有规模不等的9条断裂，主要为北／(kg·m一。)西向嘉黎断裂带和北东向墨脱断裂带的组成部分，弹性模量22010．325．528其中嘎隆拉隧道需重点考虑嘎龙寺断裂(f1)和扎／(GPa)木一马尼翁断裂(f6)JL段的近地表活动。根据区域泊松比0．300．250．300．300．2O0．20地震活动与断裂构造的关系，扎木一马尼翁断裂南C0．31．50．20．11．31．6段具备发生8级以上地震、嘎龙寺断裂等具备发生／(MPa)7～7．5级地震的构造条件。Fi／(。)355030265860隧道位于基岩之上(

7、中)，基于计算分析得到的纵波波速10823098765449工程场地设计地震动参数结果，结合《中国地震动参／(m／s)数区划图GB18306—2001》的相关规定，本项目工横波波速5781789409240程场地的地震基本烈度为Ⅷ度。／(m／s)3计算模型及地震荷载参数3．2地震荷载一曩O4o3o2o1Ol加234地震荷载输入考虑了远场地震和近场走滑活断3．1计算模型层错动激震两类工况。计算模型采用“有限元+无限元”的耦合计算模型，有限元区域采用三维8结点六面体单元和6结点退化单元进行离散，边界采用三维无限元单元，共划分970