地下结构抗震研究及探讨

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1、2013年4月■葡目麓商规划与设计【文章编号11673—0038(2013)10-0021-03地下结构抗震研究及探讨成冬【林同棱国际工程咨询(中国)有限公司重庆北部新区401121]摘要：在对地下结构震害分析的基础上，介绍了地下结构抗震的分析方法，总结了震害发生的机理，并进一步对国内外地下结构抗震研究的现状做了相应论述。关键词：地下结构；抗震；震害分析刖吾我国地处于环太平洋地震带上，地震活动频繁而强烈。我国大部分地区为地震设防区，在全国300多个城市中，有一半位于地震基本烈度为Ⅶ度乃至Ⅶ度以上的地震区。而令人担忧的是，我

2、国对地下结构抗震问题的研究在理论上和实验方面还比较欠缺，与此相关的抗震设计规范仍停留在简单的惯性荷载法阶段。地下结构因其震害较地面结构小，地下结构以前一直被认为是抗震性能较好的。然而回顾国内外20世纪的一些典型的重大地震，如1948年的阿什哈巴德地震、1976年的唐山地震、1985年的墨西哥地震以及1995年的阪神地震等，均是由于疏忽抗震设计或抗震设计不当，造成地下结构的严重破坏而带来了的惨痛教训。鉴于此，选择必要的方法对地下结构抗震研究是十分必要的，这样做从而能够因其人们对于地下结构抗震方面的进一步研究与重视。l地下结构

3、震害研究近年来，伴随着地下结构数量的不断上升与地下结构震害事故数量的频频出现，世界各国学者都在致力于对地质底层的考察与研究，并且对于地下结构遭受打击、震害的问题尤为的关注，并且针对地下结构所受到的震害，进行细致深入的探析。而通过长时间的研究与分析，能够发现，研究导致震害的主要原因，并且以此来建立起相应的分析理论，提出相应合理而又科学的设计方法，使得地下结构的抗震研究出现了前所未有的热潮。1．1地下结构地震反应特点在地震对地质结构的打击之下，使得其地下结构与地面结构之间的振动特性具有很大程度的不同，其要的表现有：(1)地下结

4、构的振动以及相关变形主要是受到四周土壤的约束所导致的，因此其结构的动力反应在通常情况下，并不会以极为明显的方式表现出来。(2)地质底层结构存在着对周围地基地震的影响一般很小。(3)地下结构的相关振动形态对于受到地震波的入射方向变化的影响很大。(4)地下结构的振动中各点的相位差别明显。1．2地下结构震害机理分析12]通过对于现场的地质进行考察，能够清楚的发现，由于地下结构震害形态存在着差异性，这种差异与地震的强度、震源距、地震波特性以及地震力的作用方面等方面均有十分密切的联系，因此在对地下结构受到地震时所表现的行为便能够得出

5、：地震的主要或次要效应均可使地下铁道结构遭受破坏。主要效应：围岩失稳主要就是指围岩的外貌变形、差异位移、震焰以及液化。因为围岩变位的缘故，在地铁结构当中，所产生的强制变形会致使受损；所以这种类型的损伤在大多数情况下，对于岩性的损坏以及对其外形的影响都是较大的，并且这种破坏的形式，在目前情况下，也被外界所一致公认为主要破坏形式之一。次要效应：地震惯性力主要是指：强烈的地层运动在结构当中，受到相应的惯性力，因而促使其受到破坏，并且该类型的破坏力度与破坏次数相对较强、较多；由于这种现象主要发生在浅埋或者明挖的车站结构当中，因此在

6、这些地方发生地震时，所产生的地震惯性作用，通常表现的较为的显著。导致地下结构受到震害的原因也主要分为两种主要原因：①围岩失稳；②地震惯性的作用对于地下结构的损坏；而通常情况下，在这两种情况当中，第一种原因所起到作用是较为重要的。众所周知，在对于同一程度的地质振动来说，假如只是单单的涉及到地质结构的惯性力这一方面，那么可以说地下结构与地面结构相比较来说，是要安全的多。其原因是因为，地下结构由于长时间的处于被四周地质层的约束之下，所导致与地层～起进行运动。这样就使得地下结构在地震运动的过程当中，只要遵照相应地层的具体质量以及地

7、层具体的质量密度以及刚度进行分担，与地面结构相比，它不像地面结构那样，需要承受全部的惯性作用力。而就地下结构的横向来说，区间隧道结构所遭受到的地震惯性力的破坏性较强，但发生的概率相对较低，而位于地层约束较弱的车站与浅埋结构，其破坏力与发生的频率都极高的。。通过实际的调查，我们发现，区间隧道结构之所以会出现有惯性力破坏的现象发生，其主要原因就是因为隧道结构与地层之间有极大的空隙，并且它的存在严重的越弱了地层的约束，这样就相应的提高衬砌结构的质量密度，并且还促使所分担的地震惯性力远远的超过了所能承受的极限。而由于实验与实际的测

8、量都已经充分的表明，空隙回填并且保证其密实，有利于地下结构的抗震。所以在土质地层当中，地·21·规划与设计■村目磊商2013年4月2地下结构抗震分析方澍·】2．1原型观测2．2模型实验研究2．3理论分析研究⋯蝴㈣撇一j三法L一析'JE==卜_芈解析法——蛙动拟睁力硅F2}Q=KcQ·22-下一作用于结构