复杂水域环境下长大隧道地震破坏机理与减灾控制技术

The cross-harbor tunnel is a transportation hub connecting the coastal or river economic zone, which plays a great role in China's promoting economic and social development.which plays a great role in China's promoting economic and social development. Therefore, long-large waters tunnel’s seismic safety is extremely important. Long-large waters tunnel exposed to the effects of complex dynamic load and environmental, which factors in its failure modes and failure mechanism are diversity. The project carries out fundamental research on key scientific issues in the design of long-large tunnel under complex waters environment, and systematic studies of seismic response characteristics. Considering key factors of strong ground motion, waters environment (including varieties of seabed and mechanical properties) and dynamic response characteristics of long-large tunnel (especially immersed tube tunnels), experimental and theoretical studies of long-large tunnel mechanism of the earthquake disaster in a complex waters environment are launched, which focus on immersed tube tunnel, analyze the geometric characteristics of tunnel, joint stiffness, tunnels-soil interaction and site effect on the tunnel damping control. The research could provide effective antivibration technique and build up damping control system of long-large tunnel under complex waters environment which guide the tunnel engineering practice , and also provide theoretical basis and technical supports for the construction and operation of major transport infrastructure projects.

水域环境下的穿江跨海隧道是连接沿海/江经济区的交通枢纽，对我国经济和社会发展的推动作用巨大，其地震安全性至关重要。水域长大隧道面临复杂动荷载和环境作用，影响其破坏机理的因素呈多样性。本项目针对复杂水域环境下长大隧道在抗震设计中的关键科学问题，系统分析复杂水域环境下长大隧道的地震反应特征；在考虑强地震动、水域环境（包括海床的变化和力学特性）和长大隧道的动力反应特点（尤其是沉管隧道）等关键因素的基础上，开展复杂水域环境下长大隧道地震灾变机理的理论和试验研究；重点针对沉管隧道，分析隧道的几何特征、接头刚度、隧道与土的相互作用及场地条件对隧道减震控制效果的影响，提出有效的减灾理论及技术方法；构建复杂水域环境下隧道的减震控制体系，指导工程实践，为我国重大交通工程基础设施的建设和运营提供理论依据和技术支撑。

水域环境下的穿江跨海隧道是连接沿海/江经济区的交通枢纽，对我国经济和社会发展的推动作用巨大，其地震安全性至关重要。水域长大隧道面临复杂动荷载和环境作用，影响其破坏机理的因素呈多样性。本项目针对复杂水域环境下长大隧道在抗震设计中的关键科学问题，按照任务书内容与进度计划展开研究工作，取得了长大隧道减隔震理论及控制措施等相应成果。首先建立了海底隧道的数值分析模型，探讨了波浪海洋环境对隧道内应力及其周围海床的动力响应，并提出了考虑基础条件下长大隧道分线性动力分析方法，进而分析了海床基岩输入地震动特性和隧道周围局部场地条件对管环间张开量影响。其次基于典型海洋土的动力特性试验结果，完善了相应的动力本构模型，并发展出可表现出相应特征的数值计算方法，提出了可考虑应力路径影响的累积体应变增量模型，并分析了海洋场地加速度的响应规律、孔隙水压力的消散等问题，为研究海底隧道地震动力地震动输入参数与响应规律提供理论依据。再次建立了考虑土骨架–孔隙流体两相介质动力耦合效应且能反映饱和砂土剪胀性的动力有效应力分析方法，进而揭示了波浪对可液化海床沉管隧道体系地震反应的影响机理，同时对复杂水域环境下长大隧道的地震灾变机理及其过程开展了相应的研究。最后就隧道减隔震措施，对耗能软钢材料的沉管隧道接头开展了沉管隧道接头与沉管隧道整体性能研究，针对高烈度地区超大直径海底盾构隧道进行地震动力试验及减震措施研究。项目系统地构建复杂水域环境下隧道的减震控制体系，研究成果可指导工程实践，为我国重大交通工程基础设施的建设和运营提供理论依据和技术支撑。