强震区不良地质段隧道可变结构抗减震技术研究

本项目结合汶川地震中隧道的震害特点，采用理论分析、数值模拟与振动台模型试验相结合的方法对强震区不良地质段隧道可变结构的抗减震新技术进行研究。在项目组成员的共同努力下，项目的各项研究内容按计划完成，并取得了一系列重要研究成果。 首先，总结汶川地震中不良地质段隧道结构的破坏形态，并分析了出汶川地震中山岭隧道的震害机理，一是由土体位移差异(失稳)而引起地下结构强制变形导致的破坏，二是惯性力作用下的破坏；其次，采用模糊综合评判方法和三维数值模拟计算方法，构建了强震区隧道结构安全性模糊综合评判系统；对隧道穿越软硬交界面时的动力响应规律进行研究，得出了隧道围岩进行渐进型的注浆加固措施可以提高隧道结构的抗减震性能，该措施的抗减震效果优于设置减震缝和全环注浆；最后对强震区穿越断层破碎带的山岭隧道，提出了更适应断层错动的柔性可变减震结构，并对其减震效果及减震机理进行了分析验证；并通过开展振动台模型试验研究了隧道结构在跨断层部位分别采用套管式可变结构、减震层、减震缝和无措施情况下的地震响应特性与破坏机理。本基金所得结论可以为高烈度地震区隧道工程的抗减震施工设计提供参考依据。 2100433B

本项目结合汶川地震隧道震害调研，采用理论分析、数值模拟与振动台模型试验相结合的方法，对强震区不良地质段隧道可变结构的抗减震新技术进行研究，主要研究内容如下：.(1)对强震区不良地质段隧道结构震害灾变理论进行系统研究：总结汶川地震中不良地质段隧道结构的破坏形态，采用离散元软件对隧道破坏模式和形态进行数值再现分析，重点研究隧道震害的成因及其震害灾变理论，为强震区隧道结构修复加固提供技术支持；.⑵分析隧道减震层的力学机制，建立减震层的力学计算模型，并提出隧道减震层的优化设计参数，得出强震区山岭隧道减震层的动力响应规律；.⑶提出强震区不良地质段隧道抗震型可变结构的抗减震新技术：基于强震区隧道震害灾变理论和减震层力学机制，隧道结构抗震技术概括为减、让、抗，通过改善围岩地质条件，提出抗震型可变结构新思路，减小地震对隧道结构的破坏，确保隧道安全。

本项目以雅泸高速公路强震区隧道群为依托工程，采用理论分析、大型振动台模型试验与三维数值模拟分析相结合的方法，对强震区山岭隧道抗减震耦合技术进行了研究。主要内容包括：.①在强震区隧道穿越不良地质地段(断层破碎带)可变结构的蠕动性与抗震性耦合技术，实现隧道结构正常使用阶段的安全性与地震发生时的大变形吸收能力的合理均衡，确保隧道安全运营。.②引入加卸载响应比理论，结合平均动力安全系数、地震永久性位移以及衬砌或围岩材料极限破坏强度等指标，建立起强震区隧道结构的安全评价理论和方法。.③在强震区山岭隧道结构与围岩震害机理分析的基础上，通过对不良地质地段隧道抗减震耦合技术研究，利用隧道既有的加固措施提高结构抗减震性能，达到优化高烈度地震区隧道结构抗震设计理论体系的目的。.研究成果为强震区山岭隧道支护系统和围岩变形稳定性校验提供科学有效的信息，使山岭隧道抗震理论设计理论水平再提升新的台阶。 2100433B

本书主要是基于汶川地震隧道震害调研的资料分析的基础上，以高烈度地震区的雅西高速公路隧道群和都汶高速公路重点隧道为依托工程，针对隧道不同围岩加固措施、减震层以及相应的构造措施，对强震区山岭隧道洞口段结构安全安全性和稳定性进行研究，并将研究成果应用于实际工程。同时，研究了强震区穿越断层破碎带隧道结构的动力响应的特性，研发了一种穿越不良地质地段隧道抗震型结构（获得发明专利），通过大型振动台模型试验验证，应用于雅西高速公路隧道工程，取得了良好抗减震效果。研究成果具有广阔的应用前景和实际应用价值，能够对高烈度地震区隧道工程优化设计、保障安全、减灾防灾、节约建设资金起到重要的作用，也为强震区同类隧道工程设计施工提供一定参考和借鉴。