国道318线黄草坪隧道抗震安全性评价分析

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1、第1章绪论1．1选题依据及研究意义近年来，我国西部公路交通基础设施的建设得到了长足而快速的发展。由于西部地区山高谷深，崇山峻岭，使得隧道成为了改善公路线性、跨越不良地质条件和有效缩短公路运行里程的重要手段。然而，公路隧道在避免了大量诸如崩塌、滑坡、泥石流及冰雪等地面地质或环境灾害的同时，隧道本身在修建和运营过程中不可避免的会遇到一些危害隧道安全的不良地质条件和地质现象，其中在活断层附近和高烈度地震区兴建隧道即是其中之一。例如，川藏公路二郎山隧道工程区周围就有康定一磨西断裂、大渡河断裂、龙门山断裂，保新厂一凰仪断裂和金坪断裂等活动断裂，隧道区的地震烈度达Ⅷ度；南昆线2号隧

2、道和草庵隧道地处Ⅷ和Ⅸ度地震烈度区；南水北调中线穿越黄河工程也位于高烈度地震区，而且要穿越液化土层；南水北调西线工程位于青藏高原东北部，西线调水区主要有15条断裂[31。随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现，地下结构抗震问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视。根据吉川日本铁路隧道震害情况研究表明【4】：若隧道经历强烈地震，隧道坐落在地震断裂带，并且该隧道有特殊的地质和构造条件，那么该隧道就有可能被破坏。例如，1999年9月21日，我国台湾省台中地区发生了里氏7．3级地震，通过对台中地区57座山岭隧道进行调查，发现除了8座隧道未受损坏外，其余49座都有不同程度

3、的损坏，而且表现出不同形式的损坏，如衬砌开裂、洞门破坏、地下水涌入、钢筋鼓出及弯曲、衬砌移位、底板开裂鼓出、净空变小而侵限及由于边坡破坏造成的隧道坍塌等。1995年日本阪神地震，使一百多座隧道发生不同程度的破坏，其中10％的隧道遭受了显著的破坏，需花费大量的人力和财力进行修复和加固。隧道的震害将使隧道结构的稳定性造成不同程度的破坏，使衬砌结构的安全可靠性降低，造成危及行车安全的重大问题。这些病害既影响了隧道作为快速安全交通通道的功能，在重新加固维修时又会花费大量的资金，并且在停运期内造成的不良的经济和社会影响是不可低估的，这显然是与建设隧道的初衷相违背的。因此，尽早的通

4、过一定的手段和方法对地震区的公路隧道进行安全性评估，广泛和系统地积累在隧道长期安全性研究方面的经验，在隧道修建过程中采取切实有效的防减震措施，防患于未然，是摆在隧道工作者面前的迫切任务[241。黄草坪隧道位于四川省甘孜州巴塘县境内，地处青藏高原东南翼，横断山脉成都理-『：大学硕士学位论文北段。它为国道318线海子山至竹巴笼段改建工程的控制性工程，共有2座，其中1号隧道长1221m，2号隧道917m。受地形地质条件的限制，隧道不得不在距全新世活动断裂巴塘断裂约300～400m和中更新世活动断裂党巴断裂仅数十米的地方通过，隧道轴线与活断裂带近于平行。巴塘断裂斜切金沙江构造带

5、主体，具有明显的近代活动性。该断裂曾于1870年发生过7．25级地震：1989年巴塘6．7级的群发性地震更是给当地带来了巨大的损失。该断裂未来仍具备发生7级左右强震的可能性，通过四川省地震局工程评价，确定该场地基本地震烈度为Ⅸ度。为此，交通部在《关于川藏公路海子山至竹巴笼段改建工程初步设计的批复》[2003174号文中明确指出，黄草坪隧道为一“试验研究隧道”，要求针对该隧道应开展隧道工程的抗震、减震和防震措施的研究。根据上述精神，隧道建设和设计部门会同科研单位将“高烈度地震区公路隧道建设抗震技术研究”立为西部交通科技项目“高海拔地区复杂地质条件下公路隧道设计与施工技术研

6、究”的一个子课题，以该工程为依托，开展山岭隧道工程的抗震、减震和防震措施研究，以便为高烈度地震区的隧道工程建设积累经验。图1-1黄草坪隧道地理位置图综上所述，黄草坪隧道位于高烈度的地震区，并且距离深大活动断裂之近，在国内外实属罕见，成为隧道建设史上的一个典型，从而引发了对其安全性的顾虑。随着经济的发展，中国西部交通设施建设将会更进一步的加强，隧道建设中将会更多的遇到类似于黄草坪隧道的地质条件，如何合理的进行隧道的抗震安全性的评价，掌握和解决类似工程的不安全因素成为必要。目前，针对黄草坪隧道已经进行了多方面研究，但是对地震区隧道更为系统的安全性如何评价需要进一步探索，且国

7、内外这方面的研究还很少。因此，本人在导师的指导下，依托“高烈度地震区公路隧道建设抗震技术研究”课题，选择“国道318线黄草坪隧道抗震安全性评价研究”作为论文题目。通过现场原位测试手段，结合具体的工程地质条件、现有工程支护措施以及已有的数值模拟和物理模拟试验研究成果，利用2第1章绪论模糊数学综合评判法分析黄草坪隧道在地震作用下的安全性。研究成果将有助于黄草坪隧道本身的抗震设防，同时也可对其它相似工程提供借鉴，以期在隧道安全性评估领域有所贡献。1．2国内外研究历史及现状1．2．1地下结构的震害概况近一个多世纪来，由于破坏大地震的频繁发生，许多