穿越断层隧道钢筋橡胶接头振动台试验研究

闫高明， 申玉生， 高 波， 隋传毅， 郑 清， 周鹏发

(1. 西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室 土木工程学院, 成都 610031；2. 北京交通大学 土木建筑工程学院， 北京 100044)

隧道通常被认为具有较好的抗震性能，但是国内外历次地震表明隧道也会遭到严重的破坏[1-2]。例如1999年台湾集集地震中，台湾中部距发震断层25 km范围内就有44座隧道受损，严重受损者达25%，中等受损者达25%[3]。2008年汶川地震中，多达30座隧道受到损害[4]。这些地震中穿越断层的隧道往往破坏最为严重。例如，2008年汶川地震，龙溪隧道，龙洞子、紫坪铺隧道等几个破坏最为严重的隧道都穿越了断层。因此，穿越活动断层的分析和及其抗减震措施的研究是高烈度地震区隧道工程建设的一个难以回避的重要问题。目前，国内外针对穿越断层的隧道的抗减震措施已经做了大量研究，提出隧道的减震措施主要有扩挖，设置减震层，设置减震缝[5-10]。单独采用横断面扩挖的方式必将导致隧道开挖面过大(图1)且不利于衬砌结构安全性的问题。而设置减震层对于隧道受断层的错动的影响较小，如图2所示。设置减震缝的措施虽保证了隧道的破坏由整体变为局部，但是因为是节段处的完全断开，容易造成某位置发生剪切变形大甚至错台，故不利于震后交通尽快的抢修运营。

图1 隧道扩挖受断层错动影响示意图

图2 隧道设置减震层受断层错动影响示意图

近年来，有学者提出了柔性接头的设计[11-12]。在隧道穿越断层处，设置接头后，衬砌节段能够通过自适应变形适应地震造成的强制位移，衬砌发生阶梯式位移，减小了应力集中(图3)，同时保证隧道发生局部破坏。……