第1章 绪论 1
1.1发展背景与趋势 1
1.2地下结构地震响应特性和震害形式 2
1.2.1地下结构地震响应特性 2
1.2.2隧道结构震害分析 4
1.3隧道与地下工程的抗震分析方法 7
1.3.1地震动分析理论方法 7
1.3.2地震动计算分析方法 8
1.4国内外隧道结构抗减震技术研究与应用现状 11
1.4.1隧道结构抗减震技术发展现状 11
1.4.2隧道及地下结构减震措施研究 14
1.4.3大型振动台模型试验研究 16
第2章 山岭隧道震害机理分析及修复加固措施 19
2.1汶川地震概况 19
2.1.1地震区区域地质构造 19
2.1.2地震形成机制 20
2.1.3地震波的形成 22
2.2汶川地震山岭隧道震害特征 23
2.2.1隧道震害基本概况 23
2.2.2隧道洞口段结构震害分析 26
2.2.3隧道洞身段结构震害分析 30
2.2.4隧道震害的基本特点 33
2.3山岭隧道地震影响因素 33
2.4山岭隧道震害机理 38
2.4.1山岭隧道震害破坏形态 38
2.4.2山岭隧道震害破坏原因 43
2.5灾后隧道结构修复加固应用技术 45
2.5.1洞口及边坡 46
2.5.2洞门 47
2.5.3隧道初期支护处理 47
2.5.4隧道衬砌开裂破坏、渗水 48
2.5.5仰拱及路面、排水沟等整治修复措施 49
2.5.6隧道侵限 49
第3章 地下结构地震动力分析理论基础 50
3.1地震动力理论分析 50
3.1.1运动方程 50
3.1.2空间差分方程 51
3.2动力计算的本构及力学阻尼 52
3.2.1岩土动力本构模型 52
3.2.2力学阻尼 55
3.3动力计算的边界条件 58
3.3.1边界元 58
3.3.2黏性边界 59
3.3.3黏弹性边界 60
3.3.4自由场边界 61
3.4地震波校正与输入 63
3.4.1基线校正 63
3.4.2时频分析 66
3.4.3滤波 68
3.4.4地震动的输入 69
3.4.5地震波处理实例——徐店子隧道地震波处理 72
第4章 强震区隧道洞口结构动力响应及其减震措施 76
4.1高烈度地震区山岭隧道洞口段结构的地震动响应研究 76
4.1.1依托工程概况 76
4.1.2计算模型参数及模型监测方案 78
4.1.3隧道结构横向地震动力响应分析 81
4.1.4隧道结构纵向地震动力响应分析 85
4.2强震区山岭隧道围岩注浆预加固方案优化 88
4.2.1隧道围岩的注浆加固形式 88
4.2.2不同注浆形式下隧道结构动力响应研究 89
4.2.3隧道围岩全环间隔注浆预加固方案研究 93
4.3山岭隧道减震层参数优化研究 99
4.3.1减震层位置变化对隧道结构动力响应的影响分析 100
4.3.2减震材料变化对隧道结构动力响应的影响分析 109
4.3.3减震层厚度变化对隧道结构动力响应的影响分析 115
4.3.4隧道洞口段结构抗震与减震动力分析 118
第5章 洞口段软硬岩交界面隧道结构抗减震技术 123
5.1依托隧道工程概况 124
5.2穿越软硬岩交界面隧道洞口段结构动力响应 125
5.2.1交界面倾角对隧道结构地震动力影响分析 125
5.2.2交界面位置对隧道结构地震动力影响分析 138
5.3洞口段软硬岩交界面隧道结构抗减震措施 147
5.3.1隧道围岩全环注浆技术方案 147
5.3.2隧道结构减震缝的减震效果研究 153
第6章 强震区公路隧道结构安全模糊综合评判方法 160
6.1隧道结构安全评价因素集的建立 160
6.1.1隧道衬砌特征 161
6.1.2工程地质特征 163
6.1.3地震烈度 165
6.1.4隧道结构安全性评价体系 167
6.2隧道结构安全等级及其评判基准 168
6.2.1隧道安全等级划分 168
6.2.2隧道结构安全影响因素的评判基准 169
6.2.3综合评判模型中隶属函数的确定 170
6.2.4综合评判模型中权重的确定 172
6.3强震区山岭隧道结构安全模糊综合评判 175
6.3.1依托隧道工程概况 175
6.3.2隧道结构安全综合评判 175
6.3.3强震区公路隧道结构安全性评价软件 180
6.4隧道结构安全性数值验算 184
6.4.1 Ⅴ级围岩段隧道结构安全评估 184
6.4.2 Ⅳ级围岩段隧道结构安全评估 186
第7章 强震区穿越断层破碎带山岭隧道抗减震技术 190
7.1隧道走向与断层位置关系 190
7.2跨断层隧道结构纵向地震动力响应 191
7.2.1隧道工程计算模型 191
7.2.2跨断层隧道地震动力响应规律 193
7.2.3断层倾角对隧道结构地震动力响应的影响 199
7.2.4断层宽度对隧道地震动力响应的影响 203
7.2.5变形缝对隧道结构地震动力响应的影响 207
7.3跨断层山岭隧道横向地震动力响应 211
7.3.1隧道计算模型建立 211
7.3.2隧道结构横断面动力响应特性 213
7.3.3隧道结构纵向动力响应特性 231
7.4穿越断层区山岭隧道柔性结构减震技术 233
7.4.1跨断层隧道柔性减震结构的设计构思 233
7.4.2隧道柔性减震结构的关键参数优化 235
7.4.3柔性结构的减震机理探讨 240
第8章 强震区山岭隧道结构抗减震措施验证与分析 243
8.1洞口段隧道结构动力特性及其减震效果试验研究 243
8.1.1模型试验依托工程概况 243
8.1.2模型试验振动台基本参数 243
8.1.3模型试验动力相似参数设计 244
8.1.4试验相似材料配制 246
8.1.5模型试验方案 247
8.1.6动力模型试验及结果分析 248
8.2跨断层隧道结构抗减震措施振动台试验研究 266
8.2.1依托工程概况 266
8.2.2振动台模型试验概况 267
8.2.3模型试验动力相似关系 268
8.2.4模型试验的相似材料 270
8.2.5模型试验方案 272
8.2.6模型试验结果分析 276
8.3强震区山岭隧道振动台模型试验相关技术问题 286
8.3.1振动台模型箱设计 286
8.3.2模型试验相似参数及材料确定 290
8.3.3模型试验测试注意问题 293
8.3.4振动台隧道断层模型设计 294
第9章 强震区穿越断层山岭隧道抗减震措施应用 296
9.1跨断层山岭隧道结构震害特征 296
9.1.1阪神大地震跨断层隧道震害情况 296
9.1.2汶川地震跨断层山岭隧道震害情况 300
9.2穿越不良地质段隧道抗减震结构形式 310
9.3强震区跨断层隧道抗震型结构的工程应用 314
9.3.1乌鞘岭隧道跨断层超挖设计 314
9.3.2土耳其Bolu公路隧道铰接设计 315
9.4雅西高速公路跨断层扯羊隧道结构隔离效能设计 316
9.4.1过断层带隧道结构设计方案研究 316
9.4.2跨断层隧道结构数值模拟分析 319
9.4.3跨断层隧道减震构造措施应用 323
参考文献 327