高烈度地震區(qū)山嶺隧道工程抗減震技術(shù)

前言

第1章緒論

1.1發(fā)展背景與趨勢

1.2地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特性和震害形式

1.2.1地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特性

1.2.2隧道結(jié)構(gòu)震害分析

1.3隧道與地下工程的抗震分析方法

1.3.1地震動分析理淪方法

1.3.2地震動計(jì)算分析方法

1.4國內(nèi)外隧道結(jié)構(gòu)抗減震技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀I(lǐng)I

1.4.1隧道結(jié)構(gòu)抗減震技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)I

1.4.2隧道及地下結(jié)構(gòu)減震措施研究

1.4.3大型振動臺模型試驗(yàn)研究

第2章山嶺隧道震害機(jī)理分析及修復(fù)加固措施

2.1汶川地震概況

2.1.1地震區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

2.1.2地震形成機(jī)制

2.1.3地震波的形成

2.2汶川地震山嶺隧道震害特征

2.2.1隧道震害基本概況

2.2.2隧道洞口段結(jié)構(gòu)震害分析

2.2.3隧道洞身段結(jié)構(gòu)震害分析

2.2.4隧道震害的基本特點(diǎn)

2.3山嶺隧道地震影響因素

2.4山嶺隧道震害機(jī)理

2.4.1山嶺隧道震害破壞形態(tài)

2.4.2山嶺隧道震害破壞原因

2.5災(zāi)后隧道結(jié)構(gòu)修復(fù)加固應(yīng)用技術(shù)

2.5.1洞口及邊坡

2.5.2洞門

2.5.3隧道初期支護(hù)處理

2.5.4隧道襯砌開裂破壞、滲水

2.5.5仰拱及路面、排水溝等整治修復(fù)措施

2.5.6隧道侵限

第3章地下結(jié)構(gòu)地震動力分析理論基礎(chǔ)

3.1地震動力理論分析

3.1.1運(yùn)動方程

3.1.2空間差分方程

3.2動力計(jì)算的本構(gòu)及力學(xué)阻尼

3.2.1巖土動力本構(gòu)模型

3.2.2力學(xué)阻尼

3.3動力計(jì)算的邊界條件

3.3.1邊界元

3.3.2黏性邊界

3.3.3黏彈性邊界

3.3.4自由場邊界

3.4地震波校正與輸入

3.4.1基線校正

3.4.2時(shí)頻分析

3.4.3濾波

3.4.4地震動的輸入

3.4.5地震波處理實(shí)例——徐店子隧道地震波處理

第4章強(qiáng)震區(qū)隧道洞口結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)及其減震措施

4.1高烈度地震區(qū)山嶺隧道洞口段結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)研究

4.1.1依托工程概況

4.1.2計(jì)算模型參數(shù)及模型監(jiān)測方案

4.1.3隧道結(jié)構(gòu)橫向地震動力響應(yīng)分析

4.1.4隨道結(jié)構(gòu)縱向地震動力響應(yīng)分析

4.2強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道圍巖注漿預(yù)加固方案優(yōu)化

4.2.1隧道圍巖的注漿加固形式

4.2.2不同注漿形式下隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究

4.2.3隧道圍巖全環(huán)間隔注漿預(yù)加固方案研究

4.3山嶺隧道減震層參數(shù)優(yōu)化研究

4.3.1減震層位置變化對隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響分析

4.3.2減震材料變化對隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響分析

4.3.3減震層厚度變化對隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響分析

4.3.4隧道洞口段結(jié)構(gòu)抗震與減震動力分析

第5章洞口段軟硬巖交界面隧道結(jié)構(gòu)抗減震技術(shù)

5.1依托隧道工程概況

5.2穿越軟硬巖交界面隧道洞口段結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)

5.2.1交界面傾角對隧道結(jié)構(gòu)地震動力影響分析

5.2.2交界面位置對隧道結(jié)構(gòu)地震動力影響分析

5.3洞口段軟硬巖交界面隧道結(jié)構(gòu)抗減震措施

5.3.1隧道圍巖全環(huán)注漿技術(shù)方案

5.3.2隧道結(jié)構(gòu)減震縫的減震效果研究

第6章強(qiáng)震區(qū)公路隧道結(jié)構(gòu)安全模糊綜合評判方法

6.1隧道結(jié)構(gòu)安全評價(jià)因素集的建立

6.1.1隧道襯砌特征

6.1.2工程地質(zhì)特征

6.1.3地震烈度

6.1.4隧道結(jié)構(gòu)安全性評價(jià)體系

6.2隧道結(jié)構(gòu)安全等級及其評判基準(zhǔn)

6.2.1隧道安全等級劃分

6.2.2隧道結(jié)構(gòu)安全影響因素的評判基準(zhǔn)

6.2.3綜合評判模型中隸屬函數(shù)的確定

6.2.4綜合評判模型中權(quán)重的確走

6.3強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道結(jié)構(gòu)安全模糊綜合評判

6.3.1依托隧道工程概況

6.3.2隧道結(jié)構(gòu)安全綜合評判

6.3.3強(qiáng)震區(qū)公路隧道結(jié)構(gòu)安全性評價(jià)軟件

6.4隧道結(jié)構(gòu)安全性數(shù)值驗(yàn)算

6.4.1V級圍巖段隧道結(jié)構(gòu)安全評估

6.4.2Ⅳ級圍巖段隧道結(jié)構(gòu)安全評估

第7章強(qiáng)震區(qū)穿越斷層破碎帶山嶺隧道抗減震技術(shù)

7.1隧道走向與斷層位置關(guān)系

7.2跨斷層隧道結(jié)構(gòu)縱向地震動力響應(yīng)

7.2.1隧道工程計(jì)算模型

7.2.2跨斷層隧道地震動力響應(yīng)規(guī)律

7.2.3斷層傾角對隧道結(jié)構(gòu)地震動力響應(yīng)的影響

7.2.4斷層寬度對隧道地震動力響應(yīng)的影響

7.2.5變形縫對隧道結(jié)構(gòu)地震動力響應(yīng)的影響

7.3跨斷層山嶺隧道橫向地震動力響應(yīng)

7.3.1隧道計(jì)算模型建立

7.3.2隧道結(jié)構(gòu)橫斷面動力響應(yīng)特性

7.3.3隧道結(jié)構(gòu)縱向動力響應(yīng)特性

7.4穿越斷層區(qū)山嶺隧道柔性結(jié)構(gòu)減震技術(shù)

7.4.1跨斷層隧道柔性減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)思

7.4.2隧道柔性減震結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化

7.4.3柔性結(jié)構(gòu)a減震機(jī)理探討

第8章強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道結(jié)構(gòu)抗減震措施驗(yàn)證與分析

8.1洞口段隧道結(jié)構(gòu)動力特性及其減震效果試驗(yàn)研究

8.1.1模型試驗(yàn)依托工程概況

8.1.2模型試驗(yàn)振動臺基本參數(shù)

8.1.3模型試驗(yàn)動力相似參數(shù)設(shè)計(jì)

8.1.4試驗(yàn)相似材料配制

8.1.5模型試驗(yàn)方案

8.1.6動力模型試驗(yàn)及結(jié)果分析

8.2跨斷層隧道結(jié)構(gòu)抗減震措施振動臺試驗(yàn)研究

8.2.1依托工程概況

8.2.2振動臺模型試驗(yàn)概況

8.2.3模型試驗(yàn)動力相似關(guān)系

8.2.4模型試駿的相似材料

8.2.5模型試驗(yàn)方案

8.2.6模型試驗(yàn)結(jié)果分析

8.3強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道振動臺模型試驗(yàn)相關(guān)技術(shù)問題

8.3.1振動臺模型箱設(shè)計(jì)

8.3.2模型試驗(yàn)相似參數(shù)及材料確定

8.3.3模型試驗(yàn)測試注意問題

8.3.4振動臺隧道斷層模型設(shè)計(jì)

第9章強(qiáng)震區(qū)穿越斷層山嶺隧道抗減震措施應(yīng)用

9.1跨斷層山嶺隧道結(jié)構(gòu)震害特征

9.1.1阪神大地震跨斷層隧道震害情況

9.1.2汶川地震跨斷層山嶺隧道震害情況

9.2穿越不良地質(zhì)段隧道抗減震結(jié)構(gòu)形式

9.3強(qiáng)震區(qū)跨斷層隧道抗震型結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

9.3.1烏鞘嶺隧道跨斷層超挖技術(shù)

9.3.2土耳其Bolu公路隧道鉸接技術(shù)

9.4雅西高速公路跨斷層扯羊隧道結(jié)構(gòu)隔離效能設(shè)計(jì)

9.4.1過斷層帶隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案研究

9.4.2跨斷層隧道結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬分析

9.4.3跨斷層隧道減震構(gòu)造措施應(yīng)用

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書主要是基于汶川地震隧道震害調(diào)研的資料分析的基礎(chǔ)上，以高烈度地震區(qū)的雅西高速公路隧道群和都汶高速公路重點(diǎn)隧道為依托工程，針對隧道不同圍巖加固措施、減震層以及相應(yīng)的構(gòu)造措施，對強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道洞口段結(jié)構(gòu)安全安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，并將研究成果應(yīng)用于實(shí)際工程。同時(shí)，研究了強(qiáng)震區(qū)穿越斷層破碎帶隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)的特性，研發(fā)了一種穿越不良地質(zhì)地段隧道抗震型結(jié)構(gòu)（獲得發(fā)明專利），通過大型振動臺模型試驗(yàn)驗(yàn)證，應(yīng)用于雅西高速公路隧道工程，取得了良好抗減震效果。研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠?qū)Ω吡叶鹊卣饏^(qū)隧道工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、保障安全、減災(zāi)防災(zāi)、節(jié)約建設(shè)資金起到重要的作用，也為強(qiáng)震區(qū)同類隧道工程設(shè)計(jì)施工提供一定參考和借鑒。

本項(xiàng)目以雅瀘高速公路強(qiáng)震區(qū)隧道群為依托工程，采用理論分析、大型振動臺模型試驗(yàn)與三維數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方法，對強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道抗減震耦合技術(shù)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括：.①在強(qiáng)震區(qū)隧道穿越不良地質(zhì)地段(斷層破碎帶)可變結(jié)構(gòu)的蠕動性與抗震性耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)正常使用階段的安全性與地震發(fā)生時(shí)的大變形吸收能力的合理均衡，確保隧道安全運(yùn)營。.②引入加卸載響應(yīng)比理論，結(jié)合平均動力安全系數(shù)、地震永久性位移以及襯砌或圍巖材料極限破壞強(qiáng)度等指標(biāo)，建立起強(qiáng)震區(qū)隧道結(jié)構(gòu)的安全評價(jià)理論和方法。.③在強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道結(jié)構(gòu)與圍巖震害機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，通過對不良地質(zhì)地段隧道抗減震耦合技術(shù)研究，利用隧道既有的加固措施提高結(jié)構(gòu)抗減震性能，達(dá)到優(yōu)化高烈度地震區(qū)隧道結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論體系的目的。.研究成果為強(qiáng)震區(qū)山嶺隧道支護(hù)系統(tǒng)和圍巖變形穩(wěn)定性校驗(yàn)提供科學(xué)有效的信息，使山嶺隧道抗震理論設(shè)計(jì)理論水平再提升新的臺階。 2100433B

本書擬以5.12汶川大地震為契機(jī)，檢視我國交通隧道洞口結(jié)構(gòu)現(xiàn)有抗震及減震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足，在借鑒相關(guān)行業(yè)最新抗、減震研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合交通隧道的特點(diǎn)，對不同條件下交通隧道洞口結(jié)構(gòu)的震害特征、震害機(jī)理、抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法及抗、減震技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性研究，最終獲得一套系統(tǒng)的交通隧道洞口結(jié)構(gòu)抗減震技術(shù)，為我國地震區(qū)尤其是高烈度地震區(qū)交通隧道的修建提供技術(shù)支撐，爭取以合理的技術(shù)措施及一定的經(jīng)濟(jì)投入有效減輕交通隧道的地震破壞，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與安全的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；同時(shí)，本書研究成果將為交通隧道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂提供技術(shù)支撐，并可供相關(guān)行業(yè)地下工程借鑒與參考。