地下结构的震害分析

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1、地下结构的震害分析【摘要】　地下结构由于受到周围岩体或土体的约束，一直被认为具有良好的抗震性能。但是，随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现，地下结构的震害问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视。本文对国内外城市地下线形结构(隧道、地下铁道、地下管道等)震害的形式、成因及外部影响因素如地震烈度、场地土条件、埋深、结构构造特点及尺寸等进行了综合分析，并就不同地下线形结构抗震措施的制订发表了见解。关键词地下结构隧道抗震Abstract：Undergroundstructures，beingconfined

2、bythesurroundingrockorsoil,havelongbeenassumedtohavegoodanti-seismicability.However,asthenumberofundergroundstructuresandfrequencyofseismicdamageincrease,earthquakeprofessionalsallovertheworldaremoreandmoreconcernedaboutthisproblem.Theearthquakedamagepattern

3、sofundergroundline-shapedstructures(mainlyincludingundergroundtunnels,subwaystructuresandpipelines),causesandexternalinfluencingfactorssuchasearthquakeintensity,sitesoilcondition，thicknessoftheoverburdensoil,andpropertiesandsizeofthestructureetc.inurbanareas

4、aroundtheworldareanalyzedsynthetically.Opinionsonearthquakeprotectivemeasuresofdifferentundergroundline-shapedstructuresaregiven.Keywords:undergroundstructurestunnelsanti-seismic1引言地下结构由于受到周围岩体或土体的约束，一直被认为具有良好的抗震性能(相对于地面结构而言)，因而在很长时期之内，对地下结构的震害问题远不如地面结构那样受到重

5、视。但是随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现，地下结构的震害问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视，特别是1995年日本阪神大地震[1]后，由于神户市地铁结构发生严重破坏，引起众多地震学者的关注，使地下结构震害研究出现了前所未有的热潮。笔者通过对大量地下结构震害的分析研究，对地下结构震害进行了分类，并研究了震害的影响因素及机理，并着重分析了隧道震害形式，以期为地下结构的抗震设计提供参考。2地下隧道震害2.1隧道的破坏形式通过对大量隧道震害的调查，可以发现隧道破坏的主要形式如下所述[2]。衬砌的剪切位

6、移：当隧道建在断层破碎带上时，常常会发生这种形式的破坏，如图1所示；边坡破坏造成隧道结构破坏：破坏模式如图2所示，多发生于傍山偏压隧道；衬砌破坏：由于衬砌属于刚性支护，抗弯剪能力较低，地震中比较容易发生开裂破坏，在高烈度地区甚至会导致衬砌塌方，其开裂破坏又可分为纵向裂损(见图3)、横向裂损(见图4)、裂损(见图5)、底板裂损(见图6)；由于显著的边墙向内变形也可能造成的隧道破坏。隧道洞口塌方：隧道洞口塌方是一种常见的隧道震害，隧道洞身主体结构抗震能力较强，其在地震中一般为开裂或变形，较少有隧道洞身结构完全塌方的

7、震害，但隧道洞口由于受围岩约束作用较小，一般为浅埋且围岩风化破碎，比较容易发生衬砌开裂或洞口塌方，并堵塞隧道洞口，造成交通瘫痪。2.2地震震级及烈度的影响地震震级为衡量一次地震释放能量大小的尺度。一次地震对地面的影响程度除了震级以外，主要还与震中距和震源深度有关。地震烈度指某一地区、地面及房屋建筑物等结构遭受一次地震影响的强烈程度，它为震级和震中距的综合参数，人们通常用地震烈度来衡量各地区所遭受的地震影响程度，也就是说震级越大，震中距越小，震源深度越浅，地震烈度就越大[3]。SunilSharma和Willia

8、nR．JuddE60[4]在1992年统计了隧道震害的情况，研究表明隧道大部分破坏是震级大于7级的地震，而且震级越大，隧道破损的程度也就越大。有71％的破坏震中距小于25km，而且破坏的实例中有将近75％的震中距在50km以内。因此，随着地震烈度的增大，隧道遭受破坏的几率就越大，且破损程度也会增加。2.3埋深的影响SunilSharma对隧道及地下结构埋深对地震的影响进行研究，他统计了