《海底盾構隧道全壽命抗震性能研究》是依託西南交通大學，由耿萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海底盾構隧道全壽命抗震性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：耿萍
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國連線各大沿海經濟區海底隧道工程的規劃、建設正漸入高潮，瓊州海峽通道、渤海海峽通道等世界級海底隧道的建設已然臨近，而我國沿海正處於世界上兩大地震帶之一的環太平洋地震帶上，特別是渤海海峽、台灣海峽、瓊州海峽均處於強震活躍區，且近期地震活動頻繁，這促使我們更加關注我國海底隧道工程的地震安全性。本項研究結合近海工程場地的地震動特徵、海洋地質體、海蝕和盾構隧道的特點，針對海底盾構隧道全壽命抗震性能，研究地震與海蝕耦合作用下，隧道主體與交叉結構的地震回響特徵、盾構隧道雙層襯砌相互作用力學機制、盾構隧道地震損傷機理及隧道抗震性能隨服役齡期的變化規律等關鍵科學問題，以期建立海底盾構隧道不同服役齡期地震回響分析模型，探明二次襯砌對隧道抗震性能的影響，構建海底盾構隧道全壽命抗震性能評價方法，提出盾構隧道與交叉結構的抗減震措施及關鍵設計參數，為今後大量海底盾構隧道全壽命周期的健康服役提供理論和技術支撐。
結題摘要
本項目基於海底盾構隧道特點，結合理論分析、數值模擬、室內試驗以及振動台模型試驗等手段，開展海底盾構隧道全壽命抗震性能研究。通過反應位移法建立海底盾構隧道單/雙層襯砌橫向分析模型，對比分析單、雙層襯砌在不同水平地震作用下隧道內力的分布情況和變形規律,計算表明管片變形、彎矩、軸力呈反對稱分布在結構兩側，相同地震動水平時雙層襯砌地震附加總內力值高於單層襯砌；建立複合式/疊合式雙層襯砌三維實體數值模型，開展地震作用下管片結構與二次襯砌內力及位移的分布特徵分析，相同工況下，複合式襯砌管片的軸力、彎矩和二襯的彎矩均大於疊合式襯砌，複合式二襯的軸力小於疊合式二襯軸力；根據相似理論開展單、雙層襯砌模型地震回響振動台試驗，研究地震作用下單、雙層襯砌盾構隧道跨越軟硬突變地層的縱向動力回響特徵，結果顯示：軟硬突變地層加速度回響頻譜表現出與均勻地層顯著不同的“雙峰值”現象，管片縱向應變峰值包絡線出現明顯的“三峰值”，結構應變受地層影響的區域分布於地層交界面兩側2.5-3.5倍隧道直徑範圍；建立海底盾構隧道不同服役齡期地震回響分析模型，導入不同荷載水平下，隨著氯離子侵蝕時間增長隧道結構劣化的本構模型，採用動力時程法分析隧道結構劣化抗震性能，以隧道直徑變形率作為圓形盾構隧道的性能量化指標，提出了適用於圓形盾構隧道各性能水平的量化指標；開展隔震材料室內試驗，瀝青系隔震層能夠有效降低襯砌拉、壓應力及變形量，隔震層厚度分別為5cm、15cm及30cm時，對應減震率為46.3%、50.4%和58.2%；採用數值模擬及振動台試驗，對海底盾構隧道交叉結構地震動力回響特性進行研究，採用剛性連線時，主隧道縱向受影響範圍約為3倍橫通道寬度，柔性連線可降低結構各處的應變和內力，降低影響範圍至1.5-2倍。研究成果可為海底盾構隧道的設計和施工提供重要參考，為今後大量海底盾構隧道全壽命周期的健康服役提供理論和技術支撐。
