高烈度地震区山岭隧道抗减震技术设计标准基础理论体系研究

本项目基于前期隧道抗震技术研究成果，采用隧道震害调研分析、理论研究、振动台试验及数值模拟等手段，对高烈度地震区的隧道结构抗减震技术设计标准的基础理论体系进行研究。主要研究内容如下：.⑴总结课题组及前人研究成果，系统分析汶川地震中隧道破坏形态，研究隧道震害的成因及灾变理论；⑵建立隧道结构减震层力学计算模型，并提出减震层的设计参数和隧道洞口段边仰坡的稳定性评价方法；⑶基于能量平衡的极限设计方法，结合BART法，提出各材料间动力传递系数和能量损伤指标，建立高烈度地震区隧道结构的安全评价体系；⑷分析与隧道衬砌刚度相匹配的地震烈度、围岩级别、地应力等因素的函数，采用极限靠近法，研制隧道抗减震支护参数设计图表。 .本项目研究成果为强震区隧道工程抗震专项设计的规范、规程编制提供理论技术支持。

本项目以穿越高烈度地震区龙门山断裂带铁路公路的山岭隧道工程为研究背景，采用震害资料调研、理论分析、大型振动台模型试验与三维数值模拟分析相结合的方法，展开高烈度地震区的隧道与地下工程的抗减震技术设计标准基础理论体系的研究。主要取得了以下主要成果： . ①分析了汶川地震中隧道破坏形态，深入分析了隧道震害的成因及震害灾变机理；. ②基于波函数展开法，推导了平面SV 波入射下圆形隧道"围岩-减震层-初期支护-二次衬砌"和"围岩-减震层-初期支护-二次衬砌"系统的动力响应基数解析解，讨论了减震层厚度、弹性模量对衬砌动应力响应的影响，并建立了隧道结构减震层的力学计算模型，优化隧道减震层设计参数；. ③基于模糊数学理论，提出采用多层次模糊综合评判方法对强震区公路隧道结构安全性进行评判，建立了高烈度地震区隧道结构安全性评价体系。. ④研究了含软弱夹层仰坡破坏模式，主要为：坡顶表面软弱夹层部出现张拉裂缝—坡脚土体受压溃—坡顶张拉裂缝继续发展—软弱夹层上覆土沿软弱夹层松动、滑落； . ⑤开展了浅埋洞口段、跨断层隧道抗减震结构振动台模型试验，提出了套管式隧道可变结构型式，研究表明采用减震缝，减震层和套管式可变结构可以显著降低跨断层隧道动应变幅值；. ⑥对强震区浅埋洞口段隧道锚杆加固参数和隧道拱顶背后空洞加固参数进行优化研究，得出了高烈度地震区隧道洞口锚杆建议支护长度为6m左右，锚杆环向间距为0.8~1.0m，加固圈注浆刚度10GPa左右较为合理；. ⑦研究了高烈度地震区隧道洞口穿越软弱交界面动力特性，建议隧道穿软硬岩交接面的隧道洞口段采用全环注浆。 . 本项目的研究成果可为解决强震区山岭隧道抗减震设计提供了一定参考，为山岭隧道抗减震设计标准理论体系奠定坚实了基础。