特长隧道洞口段设防地震动参数研究资料.ppt

特长隧道洞口段设防地震动参数研究 甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司 内容提要 一、前言 一、前言 一、前言 一、前言 二、计算模型的建立 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 三、典型工程实例及结果分析 四、结语 王伟锋 前言 一 计算模型的建立 二 典型工程实例及结果分析 三 结语 四 抗震设防参数 参数合理 防震措施有效 隧道安全 场地地震动参数的确定是工程抗震设防的基础和前提条件，而现有抗震规范也仅以“隧道的洞口浅埋和偏压地段，应为抗震设防地段”为规定，并未考虑到各个地区的地震震源特性、地震波传播途径介质以及地形地貌、场地土层结构特性的差异，《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)所给出的参数存在地区适用性问题。 因此，隧道洞口段抗震设防参数研究对于隧道采取合理、有效的抗震设防措施，确保隧道在地震中的安全和正常使用具有重要意义。 河谷线隧道 隧道 地形条件 越岭线隧道 高位置隧道 （山顶隧道） 低位置隧道 （山麓隧道） 高程位置 1.隧道类型划分 地震对地下结构的破坏，是随着隧道埋深的增加而减轻。 深埋隧道衬砌，除由于地震引起断层错动产生的破坏外，一般很少发生破坏。 震害主要发生在洞口、浅埋和偏压地段。 通常隧道洞口段在地震时容易遭受破坏，是隧道抗震的薄弱部分。 由于地震的破坏性自地表深入地下而迅速减弱，故一般对深埋隧道影响较小，对浅埋隧道、偏压隧道、明洞及洞门等的影响较大。 地质不良地段，在强烈的地震影响下，会导致山体变形，隧道产生较大的破坏。 2.隧道震害特点 80.00% 0 1 0 4 1000～1500 91.67% 0 1 9 2 500～1000 72.73% 0 3 4 4 300～500 84.21% 1 2 3 13 200～300 90.00% 1 0 3 6 100～200 82.35% 2 1 2 12 50～100 66.67% 10 9 14 24 50 （%） 严重 中度 轻度 无损 (m) 轻度及无损 破 坏 程 度 覆盖层厚度 隧道破坏程度与隧道埋深的关系 据蒋树屏-《国内外公路抗震及技术经验》 二维模型计算条件 岩土的非线性处理 计算原理 利用二维模型 采用动态有限元方法 连续地质体离散化 作用力通过节点传递。 利用虚功原理 总体平衡式。 模型的底部边界取至下卧假想基岩处，并假定为刚性边界 侧向边界取为滚珠边界 地表为自由边界 地震波由底部边界输入 土体非线性 采用等效线性化方法 求解土体地震反应 等效剪应变幅值 等价剪应变幅值之差小于容许值 等价剪应变幅值取计算剪应变最大幅值的0.65倍。 1.隧道洞口段地震反应分析 兰州至临洮高速公路新七道梁隧道南洞口作为计算实例。该隧道长约4km，洞口段出露的地层主要为黄土状土和砂砾岩，砂砾岩风化严重。 新七道梁隧道南洞口所在位置 新七道梁隧道南洞口 七道梁隧道南洞口工程地质剖面图 根据新七道梁隧道地震危险性分析所给出的基岩反应谱拟合出三个随机相位的基岩地震动时程作为地震输入，50年超越概率63.5%、10%、2%三个概率水准的输入地震动峰值加速度分别取为0.07g、0.20g、0.40g， 隧道不同部位地震动参数计算结果见表1。 计算结果表明，对隧道口地震动参数影响较大的是洞口所在岩体的强度特性和局部地形条件。在50年超越概率63.5%、10%、2%三个概率水准下，隧道南口的PGA值分别为0.078～0.083g、0.243～0.248g、0.458～0.466g，对地震动有一定的放大作用。反应谱峰值拐点周期较短，频带较窄，一般在0.20～0.22s之间。洞口段每一危险水平下的地震动反应谱计算结果见图3。图中曲线分别代表三个初始相位的地震动反应谱值。同基岩输入波相比，存在一定差别。 表1 新七道梁隧道不同部位地震峰值加速度值 0.400 0.400 0.399 0.398 2% 0.200 0.200 0.200 0.199 10% 0.065 0.065 0.065 0.064 63.5% 90 隧道 深埋地段 0.430 0.430 0.431 0.429 2% 0.220 0.220 0.219 0.221 10% 0.070 0.069 0.070 0.072 63.5% 198 隧道向里 距洞口 30m处 0.462 0.461 0.466 0.