强震区不良地质段隧道可变结构抗减震技术研究

本项目结合汶川地震隧道震害调研，采用理论分析、数值模拟与振动台模型试验相结合的方法，对强震区不良地质段隧道可变结构的抗减震新技术进行研究，主要研究内容如下：.(1)对强震区不良地质段隧道结构震害灾变理论进行系统研究：总结汶川地震中不良地质段隧道结构的破坏形态，采用离散元软件对隧道破坏模式和形态进行数值再现分析，重点研究隧道震害的成因及其震害灾变理论，为强震区隧道结构修复加固提供技术支持；.⑵分析隧道减震层的力学机制，建立减震层的力学计算模型，并提出隧道减震层的优化设计参数，得出强震区山岭隧道减震层的动力响应规律；.⑶提出强震区不良地质段隧道抗震型可变结构的抗减震新技术：基于强震区隧道震害灾变理论和减震层力学机制，隧道结构抗震技术概括为"减"、"让"、"抗"，通过改善围岩地质条件，提出抗震型可变结构新思路，减小地震对隧道结构的破坏，确保隧道安全。

本项目结合汶川地震中隧道的震害特点，采用理论分析、数值模拟与振动台模型试验相结合的方法对强震区不良地质段隧道可变结构的抗减震新技术进行研究。在项目组成员的共同努力下，项目的各项研究内容按计划完成，并取得了一系列重要研究成果。. 首先，总结汶川地震中不良地质段隧道结构的破坏形态，并分析了出汶川地震中山岭隧道的震害机理，一是由土体位移差异(失稳)而引起地下结构强制变形导致的破坏，二是惯性力作用下的破坏；其次，采用模糊综合评判方法和三维数值模拟计算方法，构建了强震区隧道结构安全性模糊综合评判系统；对隧道穿越软硬交界面时的动力响应规律进行研究，得出了隧道围岩进行渐进型的注浆加固措施可以提高隧道结构的抗减震性能，该措施的抗减震效果优于设置减震缝和全环注浆；最后对强震区穿越断层破碎带的山岭隧道，提出了更适应断层错动的柔性可变减震结构，并对其减震效果及减震机理进行了分析验证；并通过开展振动台模型试验研究了隧道结构在跨断层部位分别采用套管式可变结构、减震层、减震缝和无措施情况下的地震响应特性与破坏机理。本基金所得结论可以为高烈度地震区隧道工程的抗减震施工设计提供参考依据。