强震区隧道明洞结构抗震设计研究.pdf

特别报道
强震区隧道明洞结构抗震设计研究
易震宇1 ,刘家明2 ,傅立新1 ,张进华1
1. 湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙 410008
2. 四川雅西高速公路有限责任公司,四川成都 610041
摘要本文探讨了强震区域采用大偏压高填土明洞方式来减少落石对洞顶的冲击作用和堆积作用可行性,并采用有限
元程序模拟大偏压高填土隧道明洞结构的受力,分析了冲击荷载作用下明洞结构承载情况,提出了明洞抗震设计重点。
关键词隧道工程明洞抗震设计
中图分类号 U45 文献标识码 B
, ,
隧道涉及岩土问题研究时应遵循“定性分
, ,
析、定量观测”的原则从大的方案上把握分析
才能制定合理可行的方案,从细微的观察着手,才能
,
确保工程质量。明洞作为钢筋混凝土结构一旦震
跨,不易清理,对后续抢险救灾反而形成障碍,故设
计计算只是为定性分析提供依据,具体实施应进行定
量观测,在进行结构配筋时应先遵循按最不利情况或
计算结果进行,然后通过定量观测,反分析确定合理
的结构受力模式或确定合理的设计调节参数。对于高
填土偏压明洞结构配筋也是一样,在地层荷载法的基
础上,参照荷载结构法,考虑一定的系数,作为下部
工作的基础依据,
通过对地震后隧道洞口段调查分析得出如下经验
和结论隧道棚洞顶板应加大斜度,参考土壤安息角
, , ,
内摩擦角使斜度加大最大可至 30°左右以避
免崩塌土的积累,造成顶板或梁柱无法负荷而损坏
,
隧道棚洞、明洞宜有足够之长度以免洞口经常坍方
,
落石影响行车安全隧道棚洞、明洞顶板上宜置放
足量之废轮胎,以减少落石对顶板之撞击力,亦可废
,
物利用消耗影响环境之废轮胎隧道棚洞、明洞靠
山侧墙面应回填密实,不宜留有空隙,造成积水,形
成饱和土压,若有需要可加设泄水孔或排水带以排除
,
积水使其减少水平压力。
1 明洞偏压高填土受力研究
抗震明洞断面确定
1. 1 度到,同时考虑环保与暗洞顺接等多方面因素,
, 30°
正常隧道明洞洞顶一般填土厚 1. 5 ~ 2m 以防止
拱圈外最小填土厚度采用 4. 0m 控制。在模拟地震情
正常情况下的边坡剥落,并要求及时清除,防止超过
况下,只考虑一定量落石的冲击作用,分别计算不同
设计荷载回填线,如图
1。落石点对隧道衬砌结构的影响,由于坡面相对较陡,
在地震区域,为防止崩塌土的累积加大顶板的斜
作者简介易震宇 1970 - ,男,高级工程师,从事隧道工程研究。

78 2011 年 8 期总第 80 期
, , ,
落石在一定的冲击速度下滚落出去不会堆积在坡的“GeoFBA2D”弹塑性有限元程序进行计算该程
, , ,
顶因而具有相对的安全性。序具有人机界面友好计算精度高能够模拟各种材
, ,
1. 2 明洞计算分析方法料适合于复杂开挖界限情况计算选取范围上边界
, , ,
目前关于明洞计算一般采用荷载结构法进行至地面、左右边界距离大于 3 倍的两洞开挖宽度下
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通过模拟弹性约束多次迭代最终得出结构对于弹边界至开挖洞底的距离大于 3 倍的洞高。单元划分所