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《盾构法隧道结构震害及其抗震措施浅析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第6卷第6期泰州职业技术学院学报Vol.6No.62006年12月JournalofTaizhouPolytechnicalInstituteDec.2006盾构法隧道结构震害及其抗震措施浅析高妍妍,刘剑雄(淮阴工学院,江苏淮安223001)摘要:对国内外城市地下线形结构(地下管道、地下铁道和隧道等)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。综合有关文献资料和工程实例,对盾构隧道进行纵向抗震分析,总结了地
2、震区隧道结构的震害特点以及目前所采用的抗震措施,以供地震区隧道结构的设计、施工、加固作参考。关键词:隧道;震害;抗震措施中图分类号:TU435文献标识码:A文章编号:1671-0142(2006)06-0017-04随着世界经济的迅速发展和城市化进程的加速,拥挤的交通成为一个社会问题。为了缓解地面交通的压力,人们开始寻找新的交通模式,各大城市投入地下隧道交通的兴建当中。隧道较地面结构有着天然良好的抗震性能,但在一定地震强度或是隧道工程在特定地质条件下,隧道结构可能遭受破坏。20世纪初,根据美国加州、阿拉斯
3、加和日本等地71座岩石地基中隧洞工程受地震波动影响的事例统计,其中42例有不同程度的震害,轻微的灾害只是裂缝,严重的会发生坍塌倒闭。如阿什哈巴德地震、塔什干地震、[1]加兹里地震、墨西哥地震、美国加州北岭地震及阪神地震等,都不同程度地对地下工程造成了破坏。我国是一个地震多发地区,受地震影响的城市覆盖范围极广,逾70%的省会城市,抗震设防烈度均在7度(含7度)以上。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。1、盾构法隧道结构震害特点1.1隧道震
4、害特点的研究现状为分析隧道地震时的破坏情况,以研究抗震的措施,部分学者对一些隧道的震害特点进行了研究。Sharma与Judd于1991年收集世界各国85个地震共192个地下土木设施,进行了定性化分析总结了地下工程因地震受损坏的范围与程度的影响因素有:覆土深度、主要岩石种类、支撑型式、地理位置、地震规模等5项;吉川惠针对历年来日本铁路隧道地震损坏之案例进行调查后指出,隧道虽然属于耐震性较佳的结构物,但是如果发生地震规模大、靠近断层、特殊条件时,隧道将会遭受严重的地震损坏;Yoshikawa的震害情况研究表明
5、,如果隧道经历强烈地震、隧道座落在地震断裂带、该隧道有特殊的地[2,3,4]质或构造条件,那么隧道仍将可能被破坏。现有资料未见有隧道结构经受严重震害的报道,发生较轻的震害则较多。从目前的资料看,地下隧道的破坏形式主要有裂纹、剥落、底[5]部隆起或倾斜等,见图1。分析这些隧道发生破坏的现象,可以知道震害形式取决于地震作用力方向及现场地质条件。1.2盾构法隧道的震害特点图1Rokko隧道破坏形式示意图目前隧道的施工主要是盾构法,盾构法隧道的震害特点主要作者简介:高妍妍(1978-),女,江苏淮阴人,助教,南京
6、工业大学硕士研究生,研究方向为建筑结构设计.18泰州职业技术学院学报第6期是隧道接头发生破坏,引起震害的原因主要有两个:一是地震行波作用造成的破坏。例如,日本有人曾在地震时目击水从隧道衬砌接缝处涌入隧道;在地震后有的隧道出现蛇形弯曲,螺栓松弛,衬砌出现圆周向开裂。二是地震引起土层不均匀沉降造成的破坏。例如1985年的南黄海地震使上海市打浦路段越江隧道与竖井交界处出现5处开裂,泥沙从裂隙处涌入造成严重震害;又如1985年墨西哥地震时赫内拉尔车站附近掘进中的盾构法下水道在竖井附近的连接螺栓拉断,衬砌混凝土端部
7、压碎出现严重破坏。[4,6]分析以上震害发生的原因,可归纳一些震害的特点:(1)穿越断层或断层破碎带的隧道在地震中会受到严重破坏,靠近断层处的衬砌在与隧道轴垂直的平[1]面内会发生较大的横向和竖向的错位,见图2;(2)由于隧道沿线地质条件基本上是不同的,不通过断层的隧道也会发生横向错动的情况;(3)由于隧道地震力沿隧道轴向作用时岩层会发生水平错动,使得衬砌沿拱圈与边墙间的工作缝发生纵向错动;图2隧道衬砌变形模式(4)地震时衬砌在横向内会发生较大的变形,使得衬砌发生剥落、裂缝(碎裂)、钢筋拉断等现象;(5)
8、地震时衬砌在横向内还会发生过旋转运动(绕纵轴扭转),使得隧道内钢轨弯曲。2、盾构法隧道结构抗震措施就隧道结构的纵向而言,它是一种长线形结构物,地震波的相位衍生应力和变形在隧道轴线方向上会发生很大变化。这实际上构成了隧道结构破坏的重要方面,而表现为埋深越浅,破坏作用越显著。该变化可解释为,假设隧道结构和围岩在地震波通过时一起运动,且随着地震波的形状,振动能量沿地铁轴线从一点移动到另一点,则在隧道结构内部同时产生纵向的拉压和横向的
