第3章-地下工程抗震原理.ppt

地下结构灾害与防护

第三章地下工程抗震原理内容提要概述地下结构地震危害机理地下结构抗震分析地下结构抗震对策与设计概述我国震区分布地震的危害地下结构的震害地下工程抗震的意义我国震区分布我国地处于环太平洋地震带上，地震活动性非常频繁，是世界上最大的一个大陆浅源强震活动区。我国大部分地区为地震设防区。300多个城市中，有一半位于地震基本烈度为7度乃至7度以上的地震区。23个百万以上人口的特大城市中，有70％属7度和7度以上的地区，像北京、天津、西安等大城市都位于8度的高烈度地震区，南京也位于7度区内。我国震区分布我国震区分布我国六个地震活动区：台湾及其附近海域喜马拉雅山脉地震活动区南北地震带天山地震活动区华北地震活动区东南沿海地震活动区地震的危害世界上多次强破坏性地震都集中在城市：1906年美国旧金山大地震（M8.3）1923年日本关东大地震（M8.2）1960年智利南部大地震（M8.5）1964年美国阿拉斯加大地震（M8.4）1968年日本十胜冲大地震（M8.0）1976年中国唐山大地震（M7.8）1989年美国洛马普里埃地震（M7.0）1994年诺斯雷奇地震（M6.7）1995年日本阪神地震（M7.2）地震的危害(1)地面?(2)地下?地下结构的震害地震可造成多种地下结构的破坏。主要有哪些破坏呢？地铁车站的震害阪神地震对地铁结构造成的破坏为世界地震史上大型地下结构在地震中遭受严重破坏的首例。在神户市内2条地铁线路的18座车站中，有6个站均发生严重的破坏。为什么？地下管道的震害1906年美国旧金山大地震（M8.3），三条主要输水管道破坏，上千处破裂，消防水断绝，火灾无法扑灭，大火燃烧三天三夜，造成800余人死亡，损失财产4亿美元。1976年中国唐山大地震（M7.8），唐山市给水系统全部瘫痪，径一个月抢修才勉强恢复供水；秦京输油管道发生5处破坏。……地下工程抗震的意义地铁隧道、车站：百万人口以上的城市都有建设地铁的需求。铁路隧道：岩石隧道等。公路隧道：岩石隧道、土层隧道、越江隧道。市政隧道：电信（电缆）隧道、输水隧道。市政管线：水管、气管。地下结构的震害在大地震中已有发生，已成为工程设计必须考虑的问题。随着地下空间开发和地下结构建设规模的不断加大，地下结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性愈来愈明显。地下结构地震危害机理对地下结构震害的新认识地下结构震害概况地下结构地震破坏特征土体的振动液化结构本身抗震性能问题对地下结构震害的新认识老观点：地下结构不会发生严重震害新现象：地下结构发生严重震害新观点：地下结构震害严重老观点老观点（1995年前）：地下结构一直被认为具有良好的抗震条件，震害甚少，地下结构在地震时是安全稳固的。工程界只片面强调地下结构受四周地层制约、抗震性能较好的一面，人们简单认为地下结构在地震时是安全稳固的。老观点客观现象：1995年阪神大地震发生之前，虽然发生过很多大型地震，却很少有大型地下结构在地震中遭受严重破坏；在多次大地震中，地面破坏严重，但地下结构免遭损伤的例子众多。在唐山大地震（1976，ML7.8）时，天津地铁基本无恙[1]。许多矿山井巷在地震中基本无损。虽然有许多地下管道地震破坏的例子，但被认为是管道自身的特殊性，与普通地下结构不能混为一谈。老观点理论依据：和地面结构相比，面波随着埋深的增加急剧衰减，对地下结构的影响较小；地下结构周围的岩土介质把从震源传来的地震波能量中的高频成分吸收，使地下结构受到的地震荷载大大减小。老观点局面：地下结构抗震研究严重滞后于地面结构抗震研究。地面结构的抗震研究也达到实用阶段，各国已制订了各种地面结构物的抗震设计规范；对地下结构的地震破坏却知之不多，地下结构的抗震研究才刚刚开始，现在还没有地下结构抗震设计的规范。国内除了对地下管线的抗震作过一些分析外，对于像地铁车站及区间隧道等这样的大型地下结构很少涉及[1]。在地下工程抗震方面，国外主要是美国和日本走在前列，有少量研究成果和规范。1969年美国海湾地区快速运输系统(BART)提出了地下铁道的抗震设计标准[2]。老观点警钟敲响：地下结构没有震害事例的原因：当时大型地下结构为数甚少，遇到地震者更少。1995年以前，抗震工程学者曾指出：关于地下结构，虽然迄今尚无严重震害事例，但从地上结构受震害破坏经验来看，可以设想这类结构今后仍有出现震害的可能，设计时对此应有必要的充分准备。新现象1995年，阪神地震对地铁结构造成的破坏为世界地震史上大型地下结构在地震中遭受严重破坏的首例。在神户市内2条地铁线路的18座车站中，有6个站和多处隧道（神