强震区穿越软硬交界面铁路隧道结构抗震技术研究

申玉生,唐浪洲,周鹏发,杨佳奇,资晓鱼

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031)

1 概述

在高烈度地震区交通工程建设过程中，隧道工程方案被认为具有良好的抗震性能而被选择[1-5]。但近年来，许多隧道工程的震害实例表明，在强震作用下不良地质地段隧道结构同样会遭受严重破坏。从隧道震害调研中发现，在隧道洞口段围岩地质条件较差，多为强风化的堆积体，且与基岩地质条件差别较大。在地震发生时，山体容易产生滑动和坍塌掩埋隧道洞口，另一方面基覆交界面处隧道衬砌在剪切波和面波的作用下极易产生剪张性环向破裂，需要引起高度重视，应加强洞口段基覆交界面隧道结构的抗震设防设计[6]。

国内许多学者已经对强震区不良地质段隧道结构的地震动力响应展开了一系列研究。高峰[7]基于Newmark隐式积分分析比较了隧道洞口处抗震设防长度，发现该区间衬砌受力和变形受临空面的影响较小，设防长度与周边岩体物理力学性质有关，松软、破碎的岩体越长，隧道抗震设防长度就越大，其断面形状与抗震设防范围之间几乎没有关系。张维庆[8]对穿越断层隧道震害机理进行研究，认为穿越断层区隧道结构为震害设防的重点。汤建良[9]对浅埋公路隧道的抗减震措施进行分析，减震层的厚度对结构减震效果有一定的影响，减震层厚度越大，其减震效果越好。信春雷[10]针对跨断层隧道抗减震措施开展振动台模型试验研究，认为跨断层隧道结构需要设置抗减震措施，并且指出了拱肩、拱脚和仰拱是隧道结构抗震加固的重点部位。……