场地地震液化流滑运动引起的地下管廊破坏机理与控制方法研究---以京津冀地区为例

Earthquake-induced site liquefaction flow slide movement is one of the most dangerous factors of the utility tunnel. Based on a large number of field drilling data, using the indoor dynamic triaxial test and shaking table test, formation condition of the flow slide movement under different influencing factors is analyzed, and earthquake-induced site liquefaction flow slide movement mechanism is revealed. Based on the numerical simulation method, the influence laws of flow velocity, pore water pressure and flow deformation of the liquefied soil on the internal force distribution and the lateral displacement of the utility tunnel are studied, and the influence laws of earthquake-induced site liquefaction flow slide movement on the utility tunnel, and the simplified analysis method between liquefied site soil and utility tunnel is established. Based on the simplified analysis method and the shaking table test, the plastic zone developing order of the utility tunnel caused by earthquake-induced site liquefaction flow slide movement is studied, and the progressive failure process caused by earthquake-induced site liquefaction flow slide movement is reproduced, and the damage location and damage characteristics of the utility tunnel influenced by different factors are cleared. The disasters failure criterion and the local and overall catastrophe evaluation method of the utility tunnel are studied, and the disaster control method applying to the engineering project caused by earthquake-induced site liquefaction flow slide movement is put forward.

场地液化流滑运动造成的土体侧向大变形是地下综合管廊较为危险的破坏因素，本项目基于前期京津冀地区的大量现场钻孔数据，结合室内动三轴试验和室内振动台试验分析不同影响因素下场地地震液化流滑运动的形成条件，揭示场地地震液化流滑运动机理；基于数值仿真分析，研究液化土侧向流动中的流速、孔隙水压力和流动变形对地下综合管廊的内力分布和侧向位移的影响规律，明确场地地震液化流滑运动对地下综合管廊动力响应的影响规律，并建立考虑流滑运动影响的液化场地土-地下管廊相互作用的简化方法。基于简化模型和室内振动台试验，研究场地土液化后流滑运动引起的地下综合管廊结构塑性区开展顺序，再现场地地震液化流滑运动时地下综合管廊的渐进性破坏过程，究明不用影响因素下地下综合管廊的破坏位置和破坏特征。研究地下综合管廊的灾害失效判定准则和局部及整体灾变评价方法，提出适用于实际工程的场地土地震液化流滑运动引起的地下综合管廊的灾变的控制方法。

场地地震液化流滑运动是地下综合管廊结构在地震中发生严重震害的重要威胁之一。基于动三轴试验揭示了场地的埋置条件、土性和基本力学指标对场地地震液化的影响机理，建立了考虑场地流滑效应的应力-应变本构关系，提出了基于最大偏应力和平均有效主应力的动孔隙水压力计算模型。研究了不同影响因素下（地形条件、地层倾角等）场地液化后的流态化运动过程，确定了场地液化后的流滑运动特征，揭示了场地地震液化流滑运动机理。研究发现，液化层分布位置及场地倾斜度是场地发生流滑的主要诱因。在此基础上，建立了考虑流滑效应的液化场地土-地下管廊结构动力相互作用的简化分析方法，研究了场地地震液化流滑对地下综合管廊动力响应的影响规律，发现场地液化流滑对地下管廊结构具有侧推效应，导致地下综合管廊结构顶板与侧壁交接位置为变形较大；由于地下管廊结构的存在，结构侧墙附近孔压比明显大于远处孔压比；当液化层穿越地下管廊结构时，对其抗震性能影响显著，而液化层位于上部和下部时影响不大。分别设计了单舱、多舱综合管廊两个模型，基于振动台试验再现了场地地震液化流滑运动时地下管廊的渐进性破坏过程，单舱管廊裂缝首先出现在顶板与侧壁的交接位置，随着地震持续作用顶板中部开始出现裂缝从而倒塌；多舱管廊在边舱与土体的挤压作用下边舱顶板先发生破坏。提出了采用灌注桩贯穿液化层加固方法对地下管廊的液化场地进行加固，并研发了一种绿色高性能加固材料用于注浆，了通过振动台试验对加固前后地下管廊结构抗震效果进行了验证。理论成果衍生的加固技术经鉴定达到国际领先水平，取得了较好的经济效益，产学研转化成果获得8项省部级科技奖。项目资助发表SCI论文8篇，EI检索论文8篇，核心论文3篇，出版著作3部，授权实用新型专利11项，获得软件著作权10项，已申请发明专利2项。负责人获得国家“青年人才托举工程”项目和中国地震局“青年人才”项目资助，培养硕士生1名。经费按照预算执行合理。