高烈度艱險山區(qū)交通隧道洞口結構抗減震技術

前言

第1篇 震害特征與震害機理

第1章 交通隧道洞口結構震害特征

1.1 隧道結構分類及震害概述

1.2 洞口結構震害統(tǒng)計

1.3 洞口結構震害特征

第2章 公路隧道洞口結構震害機理研究

2.1 隧道結構分析

2.2 圍巖應力分析

2.3 傍山隧道分析

第2篇 抗震設計計算方法

第3章 計算模型及模擬方法

3.1 計算軟件及計算假定

3.2 計算模型與物理參數(shù)

3.3 數(shù)值計算邊界條件

3.4 接觸相關理論

第4章 淺埋隧道襯砌結構的水平地震合力隨埋深的變化規(guī)律研究

4.1 結構內力時程分析與典型時刻選取

4.2 水平地震力與安全系數(shù)隨埋深變化研究

第5章 隧道上方土柱地震力傳遞機制

5.1 上方土柱傳遞到襯砌的地震力

5.2 上方土柱與襯砌間的摩擦力分析

第6章 淺埋隧道襯砌的水平地震力模式

6.1 橫斷面水平地震力的數(shù)值表達

6.2 對地震力確定后的靜力法校核

第3篇 抗震技術

第7章 加強隧道襯砌結構的抗震方法

7.1 隧道結構抗震方法現(xiàn)狀

7.2 隧道單層配筋抗震技術研究

第8章 加固圍巖的抗震方法

8.1 洞口段局部注漿抗震技術研究

8.2 洞口段全環(huán)注漿抗震技術研究

第4篇 減震技術

第9章 隧道設置減震縫的減震技術研究

9.1 計算工況與測點

9.2 未采取抗減震措施模型計算結果分析

9.3 設置減震縫模型計算結果分析

第10章 隧道設置減震層的減震技術研究

10.1 計算工況與測點

10.2 未采取抗減震措施模型計算結果分析

10.3 設置減震層模型計算結果分析

參考文獻 2100433B

本書擬以5.12汶川大地震為契機，檢視我國交通隧道洞口結構現(xiàn)有抗震及減震技術的優(yōu)點與不足，在借鑒相關行業(yè)最新抗、減震研究成果的基礎上，結合交通隧道的特點，對不同條件下交通隧道洞口結構的震害特征、震害機理、抗震設計計算方法及抗、減震技術進行系統(tǒng)性研究，最終獲得一套系統(tǒng)的交通隧道洞口結構抗減震技術，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支撐，爭取以合理的技術措施及一定的經濟投入有效減輕交通隧道的地震破壞，實現(xiàn)經濟、技術與安全的協(xié)調統(tǒng)一；同時，本書研究成果將為交通隧道抗震設計規(guī)范的修訂提供技術支撐，并可供相關行業(yè)地下工程借鑒與參考。

前言

第1章緒論

1.1發(fā)展背景與趨勢

1.2地下結構地震響應特性和震害形式

1.2.1地下結構地震響應特性

1.2.2隧道結構震害分析

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地震動計算分析方法

1.4國內外隧道結構抗減震技術研究與應用現(xiàn)狀II

1.4.1隧道結構抗減震技術發(fā)展現(xiàn)狀II

1.4.2隧道及地下結構減震措施研究

1.4.3大型振動臺模型試驗研究

第2章山嶺隧道震害機理分析及修復加固措施

2.1汶川地震概況

2.1.1地震區(qū)區(qū)域地質構造

2.1.2地震形成機制

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隧道洞口段結構震害分析

2.2.3隧道洞身段結構震害分析

2.2.4隧道震害的基本特點

2.3山嶺隧道地震影響因素

2.4山嶺隧道震害機理

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災后隧道結構修復加固應用技術

2.5.1洞口及邊坡

2.5.2洞門

2.5.3隧道初期支護處理

2.5.4隧道襯砌開裂破壞、滲水

2.5.5仰拱及路面、排水溝等整治修復措施

2.5.6隧道侵限

第3章地下結構地震動力分析理論基礎

3.1地震動力理論分析

3.1.1運動方程

3.1.2空間差分方程

3.2動力計算的本構及力學阻尼

3.2.1巖土動力本構模型

3.2.2力學阻尼

3.3動力計算的邊界條件

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地震波處理實例——徐店子隧道地震波處理

第4章強震區(qū)隧道洞口結構動力響應及其減震措施

4.1高烈度地震區(qū)山嶺隧道洞口段結構的地震動響應研究

4.1.1依托工程概況

4.1.2計算模型參數(shù)及模型監(jiān)測方案

4.1.3隧道結構橫向地震動力響應分析

4.1.4隨道結構縱向地震動力響應分析

4.2強震區(qū)山嶺隧道圍巖注漿預加固方案優(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構動力響應研究

4.2.3隧道圍巖全環(huán)間隔注漿預加固方案研究

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構動力響應的影響分析

4.3.2減震材料變化對隧道結構動力響應的影響分析

4.3.3減震層厚度變化對隧道結構動力響應的影響分析

4.3.4隧道洞口段結構抗震與減震動力分析

第5章洞口段軟硬巖交界面隧道結構抗減震技術

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構動力響應

5.2.1交界面傾角對隧道結構地震動力影響分析

5.2.2交界面位置對隧道結構地震動力影響分析

5.3洞口段軟硬巖交界面隧道結構抗減震措施

5.3.1隧道圍巖全環(huán)注漿技術方案

5.3.2隧道結構減震縫的減震效果研究

第6章強震區(qū)公路隧道結構安全模糊綜合評判方法

6.1隧道結構安全評價因素集的建立

6.1.1隧道襯砌特征

6.1.2工程地質特征

6.1.3地震烈度

6.1.4隧道結構安全性評價體系

6.2隧道結構安全等級及其評判基準

6.2.1隧道安全等級劃分

6.2.2隧道結構安全影響因素的評判基準

6.2.3綜合評判模型中隸屬函數(shù)的確定

6.2.4綜合評判模型中權重的確走

6.3強震區(qū)山嶺隧道結構安全模糊綜合評判

6.3.1依托隧道工程概況

6.3.2隧道結構安全綜合評判

6.3.3強震區(qū)公路隧道結構安全性評價軟件

6.4隧道結構安全性數(shù)值驗算

6.4.1V級圍巖段隧道結構安全評估

6.4.2Ⅳ級圍巖段隧道結構安全評估

第7章強震區(qū)穿越斷層破碎帶山嶺隧道抗減震技術

7.1隧道走向與斷層位置關系

7.2跨斷層隧道結構縱向地震動力響應

7.2.1隧道工程計算模型

7.2.2跨斷層隧道地震動力響應規(guī)律

7.2.3斷層傾角對隧道結構地震動力響應的影響

7.2.4斷層寬度對隧道地震動力響應的影響

7.2.5變形縫對隧道結構地震動力響應的影響

7.3跨斷層山嶺隧道橫向地震動力響應

7.3.1隧道計算模型建立

7.3.2隧道結構橫斷面動力響應特性

7.3.3隧道結構縱向動力響應特性

7.4穿越斷層區(qū)山嶺隧道柔性結構減震技術

7.4.1跨斷層隧道柔性減震結構的設計構思

7.4.2隧道柔性減震結構的關鍵參數(shù)優(yōu)化

7.4.3柔性結構a減震機理探討

第8章強震區(qū)山嶺隧道結構抗減震措施驗證與分析

8.1洞口段隧道結構動力特性及其減震效果試驗研究

8.1.1模型試驗依托工程概況

8.1.2模型試驗振動臺基本參數(shù)

8.1.3模型試驗動力相似參數(shù)設計

8.1.4試驗相似材料配制

8.1.5模型試驗方案

8.1.6動力模型試驗及結果分析

8.2跨斷層隧道結構抗減震措施振動臺試驗研究

8.2.1依托工程概況

8.2.2振動臺模型試驗概況

8.2.3模型試驗動力相似關系

8.2.4模型試駿的相似材料

8.2.5模型試驗方案

8.2.6模型試驗結果分析

8.3強震區(qū)山嶺隧道振動臺模型試驗相關技術問題

8.3.1振動臺模型箱設計

8.3.2模型試驗相似參數(shù)及材料確定

8.3.3模型試驗測試注意問題

8.3.4振動臺隧道斷層模型設計

第9章強震區(qū)穿越斷層山嶺隧道抗減震措施應用

9.1跨斷層山嶺隧道結構震害特征

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穿越不良地質段隧道抗減震結構形式

9.3強震區(qū)跨斷層隧道抗震型結構的工程應用

9.3.1烏鞘嶺隧道跨斷層超挖技術

9.3.2土耳其Bolu公路隧道鉸接技術

9.4雅西高速公路跨斷層扯羊隧道結構隔離效能設計

9.4.1過斷層帶隧道結構設計方案研究

9.4.2跨斷層隧道結構數(shù)值模擬分析

9.4.3跨斷層隧道減震構造措施應用

參考文獻 2100433B

本書主要是基于汶川地震隧道震害調研的資料分析的基礎上，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、減震層以及相應的構造措施，對強震區(qū)山嶺隧道洞口段結構安全安全性和穩(wěn)定性進行研究，并將研究成果應用于實際工程。同時，研究了強震區(qū)穿越斷層破碎帶隧道結構的動力響應的特性，研發(fā)了一種穿越不良地質地段隧道抗震型結構（獲得發(fā)明專利），通過大型振動臺模型試驗驗證，應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用前景和實際應用價值，能夠對高烈度地震區(qū)隧道工程優(yōu)化設計、保障安全、減災防災、節(jié)約建設資金起到重要的作用，也為強震區(qū)同類隧道工程設計施工提供一定參考和借鑒。