《強震作用下隧道明洞段的減震機理及對策研究》是依託西南交通大學，由許煒萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：強震作用下隧道明洞段的減震機理及對策研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許煒萍
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為增強隧道洞口段的山體穩定性，需貫徹早進晚出的原則，但為了給暗挖進洞創造條件，往往需要接長一段明洞，而強震作用下的明洞段是抗震的薄弱環節，其災害控制對策是目前地下工程抗減震領域亟需解決的關鍵問題之一。本項目擬基於前期的現場調查,在對明洞段震害形式進行科學分類的基礎上，研究其破壞機理、影響因素和動力回響規律，參考地面建築的基底隔震法和地下結構的減震層法，提出兩種或多種針對明洞段的減震結構；依據振動力學、波動力學和地震工程學等理論，結合明洞段的動力回響特性，建立考慮上覆土層、隧道襯砌與減震結構相互作用的數理力學模型，從理論上驗證減震結構的可行性，並剖析其減震機理；利用有限元程式進行二次開發，實現數理力學模型的程式化，在室內試驗正確性驗證的基礎上，綜合數值分析和模型試驗等手段，比選特定條件下的減震結構，並最佳化影響其減震效果的主要因素，為將本項目研究內容套用於工程實踐提供理論基礎和設計依據。
結題摘要
隨著地球地震活躍期的來臨，在我國西部大開發建設的背景下，為了保證強震作用下隧道特別是抗震最薄弱部分的明洞段安全，亟需相應的減震機理與災害控制對策研究。採用資料調研、數值模擬和模型試驗等方法，本課題深入研究了隧道洞口段的地震回響機理及減震對策。 （1）通過文獻資料的廣泛蒐集，明確隧道洞口段的破壞形式可分為：①邊坡失穩破壞導致的崩塌、滑落造成其變形和壓損；②隧道門牆壁的破損、傾斜、開裂等問題；③隧道過斷層段的錯動。 （2）結合模型試驗和數值分析的方法，研究仰坡角度、襯砌剛度，減震縫間隔對隧道結構地震回響的影響，得出結論有：①過大的襯砌剛度對襯砌的受力不利，在保證靜力荷載和變形的條件下，適當減小襯砌的剛度可以吸收地震荷載的能量，對隧道抗震更有利。②無配筋襯砌相比有配筋襯砌的峰值彎矩大，明洞以及洞口附近襯砌應予以配筋。③仰坡坡度越大，洞口段上覆土層越厚，其慣性力和主動壓力越大，襯砌附加彎矩峰值越大。在洞口處可以通過接長明洞來減小仰坡坡度，從而減小襯砌的受力，同時還可以預防地震引起的滑坡、落石等次生災害。④洞口附近設定減震縫可以改善襯砌的受力，降低受力集中，使襯砌受力更均勻。 （3）藉助模型試驗和數值方法研究上部滑移隔震、下部滑移隔震、下部碎石減震、全包減震、隔震層+下部碎石減震五種措施的減震效果，得出設定隔震層和下部碎石對襯砌的減震作用明顯，下部碎石減震作用更為有效。洞門附近可以對基底進行處理，這不僅可以增加基底承載力並且可以起到一定的隔震作用。 本課題研究成果有助於提高隧道結構抗的抗減震，可為相關工程設計與施工提供指導，亦可為今後規範和標準的制定提供理論和技術支持。
