软土地层中越江盾构隧道的地震响应分析

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盾构机隧道施工中的地震响应分析与设计优化

盾构机隧道施工中的地震响应分析与设计优化地震是地球上常见的自然灾害之一，对于盾构机隧道施工来说，地震的发生可能会对施工过程和结构安全造成重大影响。

因此，在盾构机隧道的设计和施工过程中，必须进行地震响应分析和设计优化，以确保施工过程的顺利进行和结构的安全可靠。

首先，地震响应分析是评估盾构机隧道在地震作用下的变形和应力反应的重要手段。

通过分析盾构机隧道的地震响应，可以确定结构的最大位移、应力和变形，从而评估结构的安全性和可靠性。

地震响应分析需要考虑地震力的来源、特征和传递路径，以及土体参数、盾构机施工和运行过程中的工况变化等因素。

通过使用专业的有限元分析软件，可以对盾构机隧道的地震响应进行准确的计算和预测，为后续的结构设计和施工提供参考。

其次，在盾构机隧道的设计优化中，需要考虑地震对结构的影响，并采取相应的措施来提高结构的地震抗力。

设计优化包括改善结构的整体稳定性、提高结构材料的抗震性能、增加结构的抗震措施等。

例如，在盾构机隧道的设计中可以采用合适的结构形式和布置方式，如增设剪力墙、加固节点等，以增强结构的整体稳定性。

同时，可以选择具有良好抗震性能的材料，如高强度混凝土、钢筋等，来提高结构的地震抗力。

此外，还可以增加附属设备和结构系统，如减震器、隔震措施等，以减少地震对结构的影响。

对于盾构机隧道施工中地震响应分析和设计优化的问题，需要进行全面的研究和分析。

具体来说，可以从以下几个方面进行深入探讨：1. 地震地质调查和地震参数确定：地震地质调查是确定地震参数的关键步骤，包括地震震源参数、地震动特征、场地响应等。

通过对盾构机隧道所在地区的地质条件和地震历史进行详细调查和分析，确定适用于盾构机隧道施工的地震参数，为地震响应分析和设计优化提供准确的数据基础。

2. 盾构机隧道的地震响应分析：通过有限元分析等方法，对盾构机隧道在地震作用下的地表运动和地下土体的反应进行模拟和计算。

分析包括地震动传递路径、地震力传递机制、结构的位移变化和应力分布等。

盾构隧道纵向地震响应分析

摘要:为了探讨盾构隧道地纵向地震响应特性,采用地层隧道整体三维有限元模型,对武汉长江越江盾构隧道地地震响应进行了分析,主要研究了合理地盾构隧道力学模型、隧道与地层之间地相互作用以及隧道地振动特性.通过隧道与地层地整体分析,得到了盾构隧道位移和应力地分布及其随时间地变化曲线.计算结果表明:压缩波引起地纵向拉、压应力和剪切波引起地扭曲变形是隧道抗震设计地关键.关键词:盾构隧道;三维有限元法;地震响应分析目前常采用反应位移法和时程响应法进行隧道纵向抗震设计.反应位移法认为地震时地下结构对地层地反应具有追随性,结构地加速度和位移都随地层地响应而反应,结构产生地附加地震应力和应变是由于地层位移差产生地.该方法概念明确,计算简便,在均匀地层中得到较好应用[].用时程响应法计算地下结构地地震响应时,将结构和土层作为一个整体,考虑结构与土层地相互作用,建立整个系统地运动微分方程,通过直接输入地震加速度时程曲线,求得各时刻结构地加速度、速度、位移和应力.此方法能较好地反映动力响应地全过程,并且能比较直观地估计结构地变形和识别结构地薄弱环节,在沉管隧道等结构中得到了较好地应用[].资料个人收集整理，勿做商业用途近年来,随着盾构隧道地大量修建,其抗震性能受到极大关注,但目前这方面地研究成果较少,特别是对盾构隧道纵向抗震性能地研究更薄弱.原因在于:()盾构隧道由管片通过环向螺栓连接成环后,再用纵向螺栓把各环通过通缝或错缝拼装而成,环间接头具有相对柔性,使得盾构隧道地纵向刚度不一致,如何考虑盾构隧道纵向接头对抗震性能地影响较困难.()隧道结构长度和计算边界地处理较困难.计算隧道纵向地震响应时,边界长度地确定既要能体现隧道线状结构地纵向特性,考虑计算能力地可行性,还要设法消除人工边界导致地地震波反射作用.目前在盾构隧道纵向地震响应分析中,或将带有接头地隧道用等效质量弹簧模型模拟[],或按地震波沿隧道纵向呈正弦分布简化计算[],这种方式都与实际情况不完全相符.本文中采用三维瞬态动力学分析方法,对武汉长江越江盾构隧道进行了纵向抗震分析,对隧道纵向刚度和边界条件作了适当处理,采用超越概率为地人工地震波,运用行波理论计算了种不同工况下盾构隧道地纵向地震响应.资料个人收集整理，勿做商业用途计算模型武汉长江盾构隧道内径,外径,幅宽,隧道以九等分管片错缝;拼装.该隧道纵向地震响应整体分析模型见图,计算范围在轴方向即长、宽、高分别为和.模型按隧道地实际地层情况建立,底部为泥质粉砂岩,自下而上分别为厚地粉细砂岩、中粗砂岩和粉细砂岩,其物理力学参数见表.盾构隧道用梁单元模拟,地层边界用弹簧和阻尼器并联而成地弹簧阻尼单元模拟,这样可以有效消除边界能量,较好地反映边界上波地透射,避免由于固定约束引起地能量全反射纵向刚度地等效处理资料个人收集整理，勿做商业用途前已述及,把盾构隧道简化成刚度沿纵向不变地连续梁时,必须考虑环间纵向接头地影响.根据等效变形地原则,可以求得盾构隧道分别在拉(压)、剪切和弯矩作用下地刚度折减系数[].以纵向拉(压)为例,把环长度为地管片等效为环长度为地管片地等效轴向拉(压)刚度模型见图.资料个人收集整理，勿做商业用途设在轴力作用下,轴向实际伸长则根据,可以计算出轴向刚度折减系数式中为盾构隧道管片地幅宽为管片环地轴向拉(压)刚度为隧道纵向接头轴向拉(压)弹簧地弹性系数.资料个人收集整理，勿做商业用途同理,可以分别求得盾构隧道纵向等效剪切刚度折减系数η和纵向等效弯曲刚度折减系数η:式中为管片环地剪切刚度为隧道纵向接头剪切弹簧地弹性系数为管片环地弯曲刚度为隧道纵向接头弯曲弹簧地弹性系数.资料个人收集整理，勿做商业用途计算中,纵向共环,等效成环进行刚度等效处理地震波输入方式为了解地层地振动特性,首先根据成层重复反射理论,用一维土柱模型分析该盾构隧道场地地层地动力响应.选取隧道处地实际地层进行分析,基岩为泥质粉砂岩,采用弹性本构关系.表层地层则采用与应变相关地材料特性(动剪切弹性模量和阻尼比)表征其非线性特性.按照输入场地地质条件合成地人工地震波(一遇概率水准为地前),加速度峰值为,如图.从基底进行单向激励,计算出地层地地震响应,包括加速度、速度、位移和层间剪应力响应.根据场地地层地地震响应分析结果,各地层地加速度、位移和剪应力响应最大值都发生在大约间以后呈较强地衰减趋势[].资料个人收集整理，勿做商业用途地震波在地壳中传播时,地层介质地阻尼和粘滞作用会使其衰减和被过滤,同时,地层具有一定地柔性和变形能力,因此,地震波地速度、强度和频率特性都受地层介质物理性质地控制.地震波在地层介质中按一定方向、以一定速度传播,使地层中地结构依次受到激振,各点之间由于波到达地时间不同和具有一定地相位差,使结构处于异步运动状态,这种现象对隧道———线状结构地影响尤为明显.当结构尺寸接近或大于地震波地波长时,结构内部在不均匀振动下容易发生激烈地内部碰撞,产生较大地接触应力,可能使结构在薄弱部位破坏,因此采用自由场行波输入更合理.若把第个节点地时滞数记为,则式中为第个输入点到第个输入点地水平距离为行波视速度;Δ为时间步长表示取整.资料个人收集整理，勿做商业用途根据式(),设波阵面到达第个输入点地时刻为,到达第个输入点地时刻为Δ,则可通过输入运动矩阵分别输入,…时地行波(为输入点总数).资料个人收集整理，勿做商业用途计算采用β法瞬态多载荷文件循环求解方式,由于场地地层地震响应地最大值大约都发生在间以后呈较强地衰减趋势,故取人工地震波地前作为行波输入.考察了沿结构纵向传播地剪切波作用(工况)、沿结构纵向传播地压缩波作用(工况)以及与结构纵向成;方向传播地剪切压缩波作用(工况)下结构和地层地地震响应.资料个人收集整理，勿做商业用途隧道地震响应计算种工况下地地震响应,可以分别输出不同时刻土体变形、隧道变形、隧道轴力、剪力、弯矩、隧道主应力及相应地时程图[].限于篇幅,这里仅给出时地变形、内力和应力.资料个人收集整理，勿做商业用途横向剪切波激振响应由图可见,在剪切波作用下,土体沿盾构隧道纵向地变形呈现出明显地行波效应时,波只行进了,沿隧道纵向尚有部分土体未发生变形时,计算范围内地土体都开始产生变形和时,整个计算范围内地土体都产生明显变形,主要表现为水平面内产生与轴大致垂直地相对错动,最大变形值约,发生在.另外,盾构隧道在竖向隆起或沉降,不过变形值非常小.当隧道完全遭遇横断面方向地剪切波作用时,轴力很小,主要是水平方向地剪力时水平剪力最大(如图).正是由于,引起了以轴为中性轴地弯矩,使隧道在水平面内发生扭动方向剪力很小,引起地以轴为中性轴地弯矩也很小,所以隧道地隆起和沉降值很小.资料个人收集整理，勿做商业用途由图可知,隧道地最大、最小主应力分别为和,均发生在素混凝土地轴心抗拉、抗压强度分别为和,隧道最大拉应力接近混凝土抗拉强度,结构在横向剪切波作用下地抗拉强度值得重视.从截面内力地时程曲线可见,距来波距离最远地节点最后响应,这也显示了行波效应.除和外,其余截面内力都很小,且和地频率接近,对应节点地相对大小关系相同,原因是是与相应距离地乘积.资料个人收集整理，勿做商业用途纵向压缩波激振响应[]在纵向压缩行波作用下:()土体地变形主要表现为竖向地隆起和沉降,最大变形值达.此外,沿隧道纵向也产生较大地压缩变形,最大值为.()轴力沿隧道纵向呈拉压交替出现,最大拉力为,最大压力为.竖向最大正、负剪力分别为和,比轴力小,但比横向剪切波激振时大.由产生地弯矩较大,最大、最小值分别为和.()隧道地最大拉应力为,最大压应力为,表明隧道在纵向压缩波作用下可能产生拉伸破坏.资料个人收集整理，勿做商业用途沿;方向传播地剪切压缩波激振响应[]在沿;方向传播地剪切压缩波作用下:()隧道变形表现为水平面内地扭曲、竖向隆起和测沉降,水平面内最大变形达,竖向最大变形为.()隧道轴向最大拉力为,最大压力为,较纵向压缩波作用时小.剪力地最大值为,由此产生地弯矩地最大、最小值分别为和.剪力地最大值为,相应地弯矩地最大、最小值分别是和.()隧道地最大主应力为,最小主应力为.()轴向压力大于水平剪力,水平剪力大于竖向剪力.资料个人收集整理，勿做商业用途结论和建议基于上述研究,可以得到以下认识:()横向剪切波激振引起地隧道变形和截面剪力主要产生在剪切波地激振方向,激振方向剪力引起地弯矩也较大;横向剪切波引起地隧道沉降和隆起很小,可忽略;隧道产生地最大应力基本在材料强度地允许范围内.资料个人收集整理，勿做商业用途()纵向压缩波激振导致地变形以隧道轴向地拉压变形为主,竖向沉降和隆起也值得重视,水平面内地扭曲很小.主要是因为水平面有周边地层地约束,隧道上面虽有土层,但为自由表面,较水平面容易产生变形.纵向压缩波作用下轴力较大,轴向最大拉应力可能造成结构纵向拉伸破坏,建议增大环间纵向接头地柔性.此外,竖向剪力及其引起地弯矩亦不可忽视.()沿;方向传播地剪切压缩波激振引起地隧道响应介于横向剪切波和纵向压缩波激振产生地响资料个人收集整理，勿做商业用途应之间,不是最不利地情况.()从控制应力地角度,应重视纵向压缩波作用下隧道地纵向拉伸和压缩应力;从控制隧道变形、维护隧道正常运行地角度,应关注横向剪切波引起地隧道扭曲和错动变形.()建议今后对竖向、斜向传播地行波效应进行研究,以全面考察隧道地动力响应,同时进行近距离并行隧道地震地响应分析.参考文献:[]川岛一彦.地下构筑物の耐震设计[].日本:鹿岛出版会.[]日本土木工程师学会地震工程委员会.日本沉管隧道抗震设计特点[].世界隧道().资料个人收集整理，勿做商业用途[]韩大建,周阿兴,黄炎生.珠江水下沉管隧道地抗震分析与设计(Ⅰ)[].华南理工大学学报().资料个人收集整理，勿做商业用途(Ⅰ)[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]严松宏,高峰,李德武,等.南京长江沉管隧道地地震安全性评价[].岩石力学与工程学报(增).资料个人收集整理，勿做商业用途[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]刘学山.盾构隧道纵向抗震分析研究[].地下空间().[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]国家技术监督局,中华人民共和国建设部.核电厂抗震设计规范[].北京:中国计划出版社.资料个人收集整理，勿做商业用途[][]∥资料个人收集整理，勿做商业用途.资料个人收集整理，勿做商业用途[]西南交通大学.盾构隧道地震响应分析与抗震措施研究[].武汉长江隧道关键技术研究项目专题可行性研究报告.资料个人收集整理，勿做商业用途。

盾构隧道的抗震研究及算例

盾构隧道的抗震研究及算例盾构隧道是一种用于城市地铁、铁路和公路建设的重要技术。

隧道工程在地下环境中进行，面临着各种挑战，其中之一就是地震。

地震是自然界中最具破坏性的力量之一，对隧道结构的抗震性能提出了严峻要求。

为了确保盾构隧道在地震中的安全运行，工程师们进行了大量的抗震研究。

他们通过实验和数值模拟等手段，评估和改进隧道结构的抗震能力。

在研究中，他们考虑了多种因素，如地震波的性质、隧道的地质条件、隧道结构的特点等。

在盾构隧道的抗震研究中，工程师们首先需要了解地震波对隧道结构的影响。

地震波的频率、振幅和传播速度等特征会直接影响隧道结构的受力情况。

工程师们通过监测地震波的传播路径和振动特性，对隧道结构进行合理的设计和优化。

工程师们还需要考虑隧道的地质条件。

不同的地质条件会对隧道结构的抗震性能产生重要影响。

例如，软弱土层和断层带等地质障碍物可能导致隧道结构的沉降和变形，从而增加地震时的破坏风险。

工程师们通过地质勘探和数值模拟等方法，对隧道所处地质环境进行详细分析，以确定合适的抗震设计方案。

盾构隧道的结构特点也需要考虑。

盾构隧道由一系列环形隧道衬砌组成，这些衬砌在地震中承受着巨大的振动和变形力。

工程师们通过使用高强度材料、合理布置衬砌等手段，提高隧道结构的抗震能力。

同时，他们还采取了一系列的防护措施，如设置隧道支撑系统、加固衬砌等，以保证隧道在地震中的稳定性和安全性。

为了验证抗震设计的有效性，工程师们进行了大量的算例分析。

通过模拟地震作用下的隧道结构响应，他们评估了隧道的破坏风险，并提出了相应的改进措施。

这些算例分析为盾构隧道的抗震设计提供了重要的参考和指导，确保了隧道在地震中的安全性和稳定性。

盾构隧道的抗震研究是一项重要的工作，它涉及地震波特性、地质条件和隧道结构等多个方面。

通过实验、数值模拟和算例分析等手段，工程师们不断改进隧道的抗震性能，确保隧道在地震中的安全运行。

这些研究成果为城市交通建设提供了重要支持，保障了人们的出行安全。

盾构隧道施工中的地震安全性评估与响应措施

盾构隧道施工中的地震安全性评估与响应措施随着城市化进程的加快，地下空间的建设需求不断增加。

盾构法是一种常用的地下隧道施工方法，它在城市交通和地下工程中得到广泛应用。

然而，地震是一种常见的自然灾害，对盾构隧道施工和使用过程中的安全性提出了挑战。

因此，对于盾构隧道施工中的地震安全性进行评估，并制定相应的响应措施是至关重要的。

首先，盾构隧道施工中的地震安全性评估是确保工程和使用安全的重要步骤。

评估首先需要获得地震活动的相关数据，包括地震发生的频率、震级和震中距离等信息。

同时，还需考虑盾构隧道施工工艺和材料的特点，如隧道的深度、盾构机的设备性能等。

然后，基于这些数据和特点，结合地震的力学原理和工程经验，对盾构隧道施工过程中可能受到的地震力进行分析和评估。

评估结果应用于工程设计和施工过程中，从而制定出合理的安全措施和应对方案。

其次，盾构隧道施工中的地震响应措施应根据评估结果而定。

针对地震可能造成的各种风险和潜在问题，需要采取相应的措施进行防范和应对。

首先是在设计阶段应充分考虑地震的作用，采取合适的设计方法和技术，确保隧道结构和其他设施在地震发生时具备足够的抗震能力。

在施工过程中，应加强盾构机的监测和控制，确保其在地震发生时能够及时停止，并采取必要的应急措施。

此外，对盾构隧道施工现场周边的地质环境进行全面的调查和分析，并制定相应的工程控制措施，如加固地基、减少地震波对周围环境的影响等。

此外，为了提高盾构隧道地震安全性，还可以采用一些先进的技术手段。

例如，可以在盾构隧道结构中加入防震装置，提高隧道的抗震性能。

同时，可以利用智能监测系统对盾构隧道的地震响应进行实时监测和分析，以便及时发现并采取措施应对地震影响。

此外，还可以开展地震模拟试验和数值模拟，研究盾构隧道在不同地震条件下的响应特点和动力性能。

通过这些方法和手段的应用，可以进一步提高盾构隧道施工中的地震安全性。

总之，盾构隧道施工中的地震安全性评估和响应措施是确保隧道工程和使用安全的重要环节。

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究摘要：我国是一个地震频发的国家，全国60%以上的地区基本地震烈度在6度以上。

在发展建设的过程中，大量的隧道工程位于高烈度地震区，在地震发生时遭受到不同程度的损害。

本文基于工程实践，通过资料调研、理论分析和数值模拟等手段对隧道地震响应特征进行研究，并对隧道抗减震技术进行总结分析。

关键词：隧道；地震；动力响应；抗减震我国地处世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震断裂带发育成熟。

20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除浙江省和香港特别行政区以外的所有省、自治区、直辖市和特别行政区，是世界上最大的大陆浅源强震活动区。

中国地震活动具有活动频度高、强度大、震源浅、分布广的特点。

新中国成立以来，先后有100多次破坏性地震袭击了多个省（自治区、直辖市），造成36万余人丧生，地震成灾面积达30多万平方公里，大量的基础设施遭到破坏，严重的地震灾害一直是中国的基本国情之一。

地下隧道结构已广泛应用于能源、交通、通信、城市建设和国防工程等领域。

尽管地下结构由于受到围岩的强约束作用，其抗震性能优于地面结构，但历次大地震中均有隧道等地下工程遭到严重破坏的实例，且地下结构一旦遭受震害，其修复难度较大，严重影响工程的安全运行及震后的抢险救灾等。

为此，对隧道结构的动力响应特征及抗减震技术进行分析研究尤其关键。

一、隧道地震响应特征分析（一）隧道结构振动对地层振动具有依赖性和追随性一般而言，地下结构的视比重（包括结构物和内净空断面的平均比重）比周围土体小得多，例如：盾构隧道的视比重约为1200 kg/m3，周围土体比重约为1600~1700 kg/m3；因此其自身受惯性力影响较小，周围岩土介质对隧道结构具有约束作用，导致其振动衰减速度快。

观察发现隧道的地震响应由地层的地震响应决定而并非由其自身的惯性力决定，衬砌在地震作用下产生的应力增量主要由地层的相对位移引起。

软土地基隧道地震反应特性初步分析

Ｖｏ．１１９
Ｎｏ１．
２００６年３月
（ｎｉｅｒｇａｄＴｃｎｌｇ）Ｅｇｎｅｉｎｅｈｏｙｎｏ
Ｍａ．２０ｒ０６
软土地基隧道地震反应特性初步分析
梁艳仙，陈国兴，庄海洋
（京工业大学岩土工程研究所，南江苏南京２００）１０９
【者简介Ｊ梁艳仙（９０）女，作１８￣．云南大理人，士研究牛硕
维普资讯
第ｌ期
梁艳仙等：软土地基隧道地震反应特性初步分析
ｌ９
了保证计算结果的精度和节约计算时『，隧道周围进行细划网格，它地方可以采用尺寸比较人的单元，廿对Ｊ其但是在划分单元的过程中，元大小的变化不能太快，单否则容易造成单元尺寸变化人的接触点发生较大的
体单元的正应力接近于零，根据吕爱钟等人对位移反应分析方法的网格研究，当取计算结构的１ＤＩＤ时，０￣５就能够得到比较精确的结果，文算例隧道结构外径为６因此，本．ｍ，２选取了１０ｍ的宽度作为计算域。为０
ｆ日期］２０－９１收稿０５０—５【基金项目】江苏省自然科学基金资助项目（Ｋ０４２）Ｂ２０１４
道和人防工程产生不同程度的破坏；９５年口本阪种地震（．）神户市内地下结构造成了前所未有的１９７２级对
破坏，下铁路、Ｆ停车场、地地地下隧道、下商业街等大最地下工程均发生严重破坏，中地铁车站破坏最地其

隧道结构的地震响应分析与抗震设计

隧道结构的地震响应分析与抗震设计地震是一种自然灾害，其对隧道结构的影响可能导致灾害性破坏。

因此，在隧道设计中，进行地震响应分析和抗震设计是非常重要的环节。

本文将从地震响应分析和抗震设计两个方面进行探讨。

地震响应分析地震响应分析是通过建立模型，模拟地震作用下隧道结构的响应，从而评估其受力和变形情况。

地震响应分析可分为静力分析和动力分析两种方法。

静力分析是指在地震作用下，假定地震为静力作用，即当地震波通过隧道区域时，结构处于静态平衡状态。

通过对地震波的荷载进行计算，可以确定隧道结构在地震作用下的受力情况。

动力分析是指在地震作用下，考虑结构的动态特性和地震波的动态响应。

动力分析通常分为模态分析和时程分析两种方法。

模态分析通过计算结构的固有频率和振型，得到结构的模态响应，进而评估结构的地震响应。

时程分析则考虑地震波的时程特性，通过求解结构的运动方程，得到结构在时间上的响应。

这两种方法在不同的情况下可互相补充使用，以提高地震响应分析的准确性。

抗震设计抗震设计是指在地震响应分析的基础上，根据结构的受力和变形情况，设计合适的结构措施来提高隧道结构的抗震能力。

首先，合理的结构布置是抗震设计的基础。

隧道结构应采取合理的线形和断面形式，以提高结构的整体稳定性。

另外，隧道结构的承载能力应能适应地震荷载的作用。

其次，对于刚性结构，应采用合适的支撑措施来提高结构的刚度。

例如，可以在隧道内设置横向支撑墙或拉杆等。

对于柔性结构，应采用适当的偏心支撑措施，以提高结构的耗能能力。

此外，隧道结构的材料选择和施工工艺也对抗震能力有着重要影响。

应选用具有较好抗震性能的材料，如高强度混凝土和钢材。

在施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，确保结构的质量。

最后，结构的监测和维修也是抗震设计的重要环节。

通过定期监测结构的变形和破坏情况，及时采取维修措施，提高结构的抗震能力和使用寿命。

总结综上所述，地震响应分析和抗震设计对隧道结构的安全性和稳定性具有重要意义。

地震作用下软土-隧道-地上框架体系动力反应分析

振动与冲击JOURNAL OF VIVRATIVN AND SHOCK第39卷第22期Vol.39No.222020地震作用下软土-隧道-地上框架体系动力反应分析张季谭灿星1,黄源1,黄玲慧S许开成W（1.华东交通大学土木建筑学院，南昌330013；2.华东交通大学土木工程国家实验教学示范中心，南昌330013）摘要：地震作用下地铁隧道与临近建筑物的动力相互作用问题已受到不少学者的关注和重视，但是针对软土场地方面的动力相互作用认识还不充分。

以天津软土场地为例，采用Abaqus有限元软件围绕隧道与地上框架结构间距、隧道埋深、隧道上行线与下行线间距、框架结构自振频率等参数，对隧道-软土地基-地上框架结构体系地震响应问题进行了参数化分析。

研究发现:地铁隧道会对其下穿的地上框架地震响应产生一定程度的扰动，以框架结构层间位移角计量这种扰动，影响程度在10%左右;地上框架结构可能会放大临近地铁隧道的动应力响应（特别是下穿型地铁隧道），也可能会削弱其动应力响应，就本文模型而言,地上结构对衬砌动应力峰值的放大倍数最高可达80.7%&建议软土场地工程设计中考虑地上建筑对下穿型地铁隧道抗震性能的不利影响。

关键词：地铁隧道;地上框架结构;软土场地;动力相互作用;放大效应中图分类号：TU315.9文献标志码：A D0I：10.13465/ki.jvs.2020.22.038 Dynamic response analyses of soft soC-tunnel-aboveground frame systems under earthquakeZUNG Y%，2，T4N CanSng1，Dzzan1，1#6VG厶％gT”％，2#KaicTeng1，2(1.Schoo ao oC oeoaEng onee aong and Aachoieciuae，EasiChonaJoaoiongUnoeeasoiy，Nanchang330013，Chona;2.National Experimental Teaching Demonstration Center of Civil Engineering，East China Jiao t ong University，Nanchang330013，China)Abstract:Tha problem of dynamic interaction bbwan subway tunnels and adjacent buildings undvr earthquake has attracted much Ctention and concentration，however，tha understanding of tha dynamic interaction in soft sites is still insufficient.Taking Tianjin soft sites as an example，tha Abaqus finite element softwca was used ta analyze tha seismic response of tha tunnels-soft soil-abovv ground frame stricture system，and a parametac analysis was conducted from aJpeciooihedoiancebeiween iunneaand aboeegaound oaameJiauciuae，buaoed depih ooiunnea，doiancebeiween paralleled tunnels，and natural faquscy of tha frame structure.Tha results show that subway tunnels will cause a certain deyrea of disturbance，about10%by using tha story drift ratio as a mexsura，ta tha seismic response of tha ground strncturel which they pass benexth.Tha above ground frame strnctura may amplify tha dynamic stress response of adjacent subway tunnels(ypymi l y tha undopc s subway tunnel)，but sometimes may also weaken tha dynamic stress response. Far tha adopted model in this paper，tha maximum amplification factar of tha peak dynamic stress of tha lining is up to 80.7%.It is suggested that tha adverse ebects of ground buildings on tha seismic performance of underground tunnels should ba taken into account in tha engineering design in case of sol sites .Key words:subway tunnel;abavv ground tamo structure;sol site;dynamic interaction;amplification bfect近年来，地铁区间隧道下穿、侧穿地上建筑物的情形越来越多，地震作用下隧道与临近建筑物的动力相互作用问题受到越来越多的关注和重视&由于隧道的开发建设，其临近地上建筑的地基环境将发生改变，同时，受周边复杂建筑环境的影响，地铁区间隧道的周围地基也不是设计状态时的半无限层状地基，即地下结构的实际服役状态与设计状态并不一致&因此，开展基金项目：江西省自然科学基金项目（20171BAB216049）收稿日期：2020-02-21修改稿收到日期:2020-03-31第一作者张季男，博士，副教授,1985年生地震作用下地铁隧道与临近地上结构动力相互作用研究,对于评价隧道和临近建筑结构抗震性能具有重要指导意义&已有一些学者就地震作用下隧道结构、地上建筑物之间的动力相互作用问题进行了研究&杨书燕等⑴研究了地铁隧道对桩基础和筏基地上框架结构地震反应的影响，研究表明隧道下穿或紧邻地上建筑物时，隧道结构对地上建筑地震响应的影响较大,当隧道、地上建筑物距离超过10m时，这种影响可以忽略不计&王国波等［2-3］研究了隧道-土体-地表框架结构相互作第22期张季等：地震作用下软土-隧道-地上框架体系动力反应分析279用体系地震响应,研究表明体系相互作用对隧道和地表框架结构地震响应的影响均非常有限，但当隧道半径较大时隧道可阻隔地震波的传播，从而对地上建筑起到一定的减震功能。

盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状

盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状摘要：纵向地震响应分析是盾构隧道抗震分析的重要研究内容和方向，国内外学者在此领域提出了多种计算方法。

文中论述了盾构隧道纵向地震响应特性，介绍了盾构隧道纵向地震响应分析基本原理和常见方法，并对各方法的优缺点进行了简要评述，指出了待改进的问题。

关键词盾构隧道纵向地震响应分析方法The Status Quo and Analysis Methodof Longitudinal Seismic Response of Shield TunnelChen Nianlong(Dept. of Bridge Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)Abstract: Longitudinal seismic response analysis had been an important field in anti-seismic research of shield tunnel. At present, a variety of simplified calculation methods for longitudinal seismic analysis were advanced by scholars both at home and abroad. In this paper, the characteristics of longitudinal seismic response of shield tunnels were discussed, and the basic principle and the common methods were introduced.Advantages and disadvantages of these methods were also pointed out. And the details which should be improved were indicated.Key words: shield tunnel longitudinal seismic response analysis method引言在人类可持续发展中，城市的可持续发展居于关键地位，城市地下空间的开发利用是实施中国城市可持续化发展的必然选择和重要途径[1]。

盾构隧道横断面地震响应的广义反应位移法分析

铁道建筑
2009 年第 6 期
Railway Engineering
55
文章编号: 1003 1995( 2009) 06 0055 04
盾构隧道横断面地震响应的广义反应位移法分析
耿萍1, 丰月华2, 何川1, 晏启祥1
( 1 西南交通大学地下工程系, 成都 610031; 2 浙江公路水运工程咨询公司, 杭州 310004)
-
G
3u t z2
=
0
( 2)
式中: h 为衰减系数, ! 为振动圆频率, G 为剪切弹性
模量。考虑调和振动及地层的非线性特性, 其应力
应变关系可表示为:
0=
1
-
G 2i
h
∀0
=
G* ∀0
( 3)
式中: G *
=
1-
G 2i
h=
1+ 1+
2i h 4h2
G
( 1+ 2i h) G , 称为复数
刚度, ∀0 为调和振动剪应变的幅值。
G GPa Vs/ ( m s) m
1 96
0 181
0 067
185
14 0
1 98
0 183
0 068
185
26
2 01
0 396
0 146
270
12 4
2 05
0 717
2 01
0 488
0 266 0 181
360
36
300
22 6
2009 年第 6 期
盾构隧道横断面地震响应的广义反应位移法分析
由于地下工程风险管理研究目前在国内仍处于起步阶段, 本文仅就浅埋暗挖工程风险管理进行了尝试性的研究, 在诸如真正定量化风险分析研究、风险管理研究成果如何转化为实际应用工具等方面还有待更深层次的探索。

复杂软土盾构隧道纵向抗震分析

横向.提出一种同时考虑轴向和横向水平地震动耦联效应的方法,通过调整轴向和横向 (
１/０．
８５
或０．
８５/１)位移幅值的组合,求解了４种工况下盾构隧道的内力和接头张开量.通过对结果进行比
较分析,得出一些对抗震设计具有参考价值的结论.
关键词:盾构隧道;纵向抗震分析;反应位移法;粘弹性边界;土体等效线性;地震动耦联效应
ABAQUS 三维梁单元.梁单元截面依据实际隧道
直径取６．
２５ m,壁厚为０．
３５ m.
另外,«城市轨道交通结构抗震设计规范»[５]规
开,通过６个方向的环间弹簧连接.土Ｇ结构相互作
道结构纵向和横向水平方向地震动的结构反应进行
１．
２材料本构确定
地震工程学报
第４３卷第３期
CHINA EARTHQUAKEENGINEERINGJOURNAL
２０２１年５月
３
Vo
l．
４３ No．
May,２０２１
地震工程学报,
郭正阳,刘瑜,梁建文,等．
复杂软土盾构隧道纵向抗震分析[
２０２１,
４３(
３):
６８７
Ｇ
６９２．
do
i:
由此,本文利用 ABAQUS 有限元软件,结合天
津 Z２线盾构隧道工程,建立三维梁Ｇ弹簧模型. 总
结和归纳盾构隧道环间弹簧的计算方法,采用弹簧
模拟管环间的螺栓连接. 采用粘弹性边界,结合等
效节点力地震动输入方法,进行两个典型纵断面的

盾构隧道施工中的地震响应分析与安全控制研究

盾构隧道施工中的地震响应分析与安全控制研究地震是自然界的一种常见自然灾害，对地震灾害应对与防范至关重要。

随着城市化进程的加快，地下空间的利用日益广泛，隧道工程的建设也随之增加。

在隧道建设过程中，地震的影响因素引起了人们的广泛关注。

盾构隧道作为一种广泛应用于地下工程中的施工方法，其在地震动力学条件下的地震响应分析与安全控制研究显得尤为重要。

一、地震响应分析地震响应分析是研究盾构隧道在地震作用下的运动规律和变形特点的过程，通过分析地震波在地下结构中的传播和反射，确定盾构隧道的地震响应，从而评估其结构的安全性。

1. 地震动力学参数确定地震响应分析的第一步是对地震动力学参数进行确定。

这包括确定输入地震波的动力学特性，如地震波的地震强度、地震波频谱和地震波的时程等。

2. 盾构隧道的地震响应分析模型通过建立盾构隧道的有限元模型，考虑材料的非线性特性，确定力学参数，进行地震响应分析。

分析模型的合理性与准确性对研究结果的可靠性至关重要。

3. 盾构隧道的地震动力响应分析通过对盾构隧道的地震动力响应的计算与分析，可以得出隧道结构受力情况和变形程度。

这有助于评估隧道结构的安全性，并为后续的安全控制提供科学依据。

二、安全控制研究盾构隧道施工中的地震响应分析有助于揭示隧道结构变形与破坏的规律，从而制定相应的安全控制措施，以保障隧道施工的安全可靠进行。

1. 隧道结构设计优化通过分析盾构隧道在地震作用下的响应，可以发现一些存在缺陷的结构部位，对这些部位进行设计上的优化，提高其抗震能力，以保障施工过程的安全性。

2. 盾构隧道施工中的安全预警在盾构隧道施工过程中，建立一套完善的地震监测系统，能够及时地监测到地震的发生及震级变化情况，为施工人员提供及时准确的预警信息，从而采取相应的安全控制措施。

3. 地震加固技术研究在盾构隧道施工中，采用地震加固技术对结构进行强化，提高抗震能力，增加结构的稳定性。

4. 盾构隧道施工过程中的安全管理加强对施工人员的安全培训，提高其应对地震灾害的能力。

盾构隧道施工振动响应特性与对周围结构影响评估

盾构隧道施工振动响应特性与对周围结构影响评估盾构隧道施工振动响应特性与对周围结构的影响评估随着城市的不断发展和交通的日益繁忙，盾构隧道作为一种快速、高效的地下交通工程施工方法被广泛采用。

然而，盾构隧道施工过程中产生的振动引起了人们对其对周围结构的影响的关注。

本文将从盾构隧道施工振动的响应特性和对周围结构的影响进行综合评估。

首先，我们需要了解盾构隧道施工振动的响应特性。

盾构隧道施工振动是由于盾构机切削土层、土层变形以及盾构机推进等工况所产生的。

振动的特性可以通过测量振动速度、加速度以及位移来进行分析。

根据振动测量数据，可以确定振动的频率、振幅和能量等参数。

此外，还可以通过频域分析和时域分析来研究振动的频谱特性以及振动传播规律。

其次，我们需要评估盾构隧道施工振动对周围结构的影响。

盾构隧道施工振动会对周围建筑物、地下管线、地铁、桥梁和环境等产生影响。

首先，对于周围建筑物，振动会引起建筑物的变形和损伤，特别是对老旧建筑物来说更为敏感。

其次，地下管线的稳定性和安全性也会受到振动的影响。

盾构振动还可能对地铁线路和桥梁等交通设施产生不利影响。

最后，振动对环境噪声和土壤的动力特性都会造成一定程度的影响。

因此，综合评估盾构隧道施工振动对周围结构的影响是非常重要的。

针对以上问题，我们可以采取一系列措施来评估盾构隧道施工振动响应特性和对周围结构的影响。

首先，在施工前需要进行充分的前期调查和勘测，了解周围地质情况、建筑物和地下管线的分布情况以及环境特点，以便更好地评估振动的影响范围和程度。

其次，通过实地监测和数据采集，利用传感器和监测设备来获取振动数据，并进行振动参数的分析，包括频率、振幅和能量等，以评估振动的特性。

然后，基于振动特性的分析结果，采用数值模拟方法，如有限元分析等，对振动传播路径和影响范围进行模拟和预测。

同时，通过实地观测和监测，结合数值模拟结果，对周围结构的响应情况进行评估，包括建筑物变形、管线稳定性和交通设施的安全性等。

地震作用下盾构隧道动力响应及震裂结构安全性分析

地震作用下盾构隧道动力响应及震裂结构安全性分析
随着社会经济的不断发展和城市人口的增多,为缓解交通压力,各大城市都在大力发展地铁工程,隧道盾构法施工得到了广泛应用。

然而,我国处在世界两大地震带之间,地震活动十分活跃。

由于我国大规模地下结构建设起步较晚,地震资料及采集的数据不多,对地铁盾构隧道的地震研究不够深入。

鉴于此,本文在前人研究的基础上,以国内某地铁区间盾构隧道为背景,基于有限元计算理论并应用扩展有限元原理,建立了精细化的盾构隧道-围岩分析模型。

通过施加不同类型、不同强度的地震剪切波,研究了隧道衬砌的动力响应和混凝土开裂扩展特征并对震裂衬砌结构安全进行分析。

基于上述分析,本文主要研究内容和成果如下:(1)建立了精细化的盾构隧道-围岩有限元分析模型,针对盾构隧道的刚度等效问题,提出了采用正交各向异性混凝土材料的刚度等效试验原理。

基于地层-结构法进行数值加载试验,得到了考虑整体性能的横纵向刚度折减系数。

(2)地震波在地层中传播时衰减较快,存在明显的地表放大效应。

衬砌的加速度响应与所在地层的振动响应密切相关。

在剪切波作用下衬砌混凝土的环向应力响应显著,在上下45°的拱肩、拱脚附近产生应力集中,当最大环向拉应力超过材料容许抗拉强度时产生Ⅰ型裂缝,分布在衬砌内侧。

随地震强度的增大,混凝土出现开裂的时间更早、产生的裂缝数量更多,隧道受破坏的程度也更严重。

(3)建立了震裂衬砌分析模型及结构安全评价方法。

利用有限元法计算裂缝尖端的最大环向拉应力并与混凝土的容许抗拉强度比较分析裂缝稳定性。

通过对截面强度的计算,开裂截面的承载安全系数存在明
显减小趋势,但衬砌承载力仍满足要求。

越江隧道抗震分析进展

安
徽
建
筑
２０１３年第６期（总１９４期）
越隧道抗震分析进
ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｓｅｉｓｍａｔｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｎＳｕｂａｑｕｅｏｕｓＴｕｎｎｅｌ
解和近似解。６０年代末，美国旧金山海湾地区在建设快速地铁运输系统时（ｍｔＲａ３，对地下结构抗震进行了深入研究，他们提出了地下结构并不抵御惯性力而是具有吸收强加变形的延性，同时还不散失其承受静载的能力等新的设计思想，并以此为基础提出了抗震设计标准。美国在８０年代洛杉矶（ＬＯＳＡＮＧＥＬＥＳ）地下铁道的设计中也对地震荷载作了充分的考虑。７０年代，日本学者从地震观测资料着手，通过现场观测模型试验，建立了数学模型，并结合波的多重反射理论，提出了反应位移法、应变传递法、地基抗力法等实用计算法，使地下软基隧道和成层地基隧道的抗震研究获得重大进展。而且在沉埋隧道的设计中，他们还率先采用反应位移法。我国学者在地下结构抗震方面也做了部分工作。尽管如此，事实上就地下结构抗震设计方法。只是到了７Ｏ年代后期，在日本，地下结构的抗震设计方法才在水道沉埋隧道以及核电厂等的抗震设计中初步得到体现。８０年
，，一
＋峥
图１地震模型试验
拱背
Ｉ
，
结
加荷方向
＿嘲－＿
构设
计
５２ｃｍ
与

上海某越江盾构隧道的地震响应分析

量，土的密度，是土的剪切波速，参考剪Ｐ是ｙ是
应变，０是土的平均有效围压．于土的滞回曲线对
Ｄ／Ｄ一
一
时采用的是下边界固定，侧竖向约束及增大邻近两
（）Ｉ
线等．全世界每年平均发生破坏性地震近千次，中其
震级达７或７级以上的大地震约十几次，级特别是
式中 “ ，分别是单元结点的位移、，速度、加速度，ｔ是结点动荷载．］整体质量矩阵，Ｆ（）［是可
采用等效线性模型中的Ｄｖｅｋｖ型的土骨ａｉｎｏ模ｄ架曲线作为土体动力本构模型Ｌ，４具体描述如下：］
类似工程的抗震设计提供依据．
Ｇａ＝ｌ一日（）．了ｎｘｙ
收稿日期：０７— ８— ０２００２
（）４
作者简介：鑫（９２，，宁葫芦岛人，士研究生，刘１８一）男辽硕主要从事地下空间与工程等方面的研究
维普资讯
第２４卷第５期２００７年Ｊ０月
华东交通大
学
学
报
Ｖ０．４Ｎｏ５Ｊ２．
ＪｕａｆＥａｔＣｈｎａＪａｔｎｉｅｓｔｏｒｌｏｓｉｉｏｏｇＵｎｖｒｉｙｎ
０ｃ．２０ｔ．０７
）
本圆频率．２２等效线性模型．
㈥
式中，。ｑ单元的阻尼比；为振动体系基为ｌ

软土地基盾构隧道地震动力响应振动台模型试验研究

软土地基盾构隧道地震动力响应振动台模型试验研究段志慧;窦远明;王建宁;赵华杰;田贵州【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)002【摘要】历次发生的大震表明，软土地基会增大地震作用的破坏程度。

以某软土地区地铁盾构隧道为原型进行振动台模型试验，重点分析隧道结构的动力响应特性及隧道与围岩的相互动力作用。

试验分析表明：地震波在土体中的传播特性因隧道结构的存在而发生了改变，隧道的存在对其周围土体和地表的加速度峰值有一定的减小作用。

隧道结构应变值在距离拱顶和拱底圆心角为±30°处相对于其他部位较大，这些部位易发生破坏。

因此，在隧道结构设计中应适当提高这些部位的抗震措施。

%All previous occurrence of strong earthquakes showed that soft soil will increase the damage degree of earthquake .A subway shield tunnel in soft soil area was used as a prototype for shaking table model test , the dy-namic response characteristic of the tunnel structure and the dynamic interaction of the tunnel -surrounding rocks was analyzed .The results show that , propagation characteristics of seismic wave in the soil is changed due to the exist-ence of the tunnel structure , and the tunnel structure results in the decrease of the seismic peaks of the surrounding rocks and earth surface .The damages are likely to occur at the places with central angles of ±30°to the top or bot-tom of the tunnel structure , where the strains are larger than other places .Thus, seismic measures should be in-creased for the design of tunnel structure of these sections .【总页数】5页(P106-110)【作者】段志慧;窦远明;王建宁;赵华杰;田贵州【作者单位】河北工业大学土木与交通学院，天津 300401;河北工业大学土木与交通学院，天津 300401;河北工业大学土木与交通学院，天津 300401;河北工业大学土木与交通学院，天津 300401;河北工业大学土木与交通学院，天津 300401【正文语种】中文【中图分类】U459.3【相关文献】1.软土地基中立体交叉隧道地震动力响应分析 [J], 胡建平;刘亚莲2.基于振动台模型试验的二元结构边坡地震动力响应研究 [J], 关振长;廖重辉;龚振峰;黄宏伟3.软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究 [J], 叶宇航;王建;徐文田;刘鑫;柳献;4.单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究 [J], 王振强; 冯立; 陈志雄; 魏奇科; 韩亮5.渗流作用对跨越闽江盾构隧道地震动力响应的影响研究 [J], 闫小波;江留勇;耿庆涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

软土地层中盾构隧道地震反应分析

软土地层中盾构隧道地震反应分析
孙海涛;徐迎伍
【期刊名称】《勘察科学技术》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】采用动力有限元-双渐近多向透射边界方法计算了软土地层中盾构隧道的地震响应,分析了洞体参数对盾构隧道地震响应的影响,得出的规律可为地铁抗震分析提供依据.
【总页数】5页(P10-14)
【作者】孙海涛;徐迎伍
【作者单位】同济大学地下建筑与工程系,上海市,200092;同济大学地下建筑与工程系,上海市,200092
【正文语种】中文
【中图分类】P64
【相关文献】
1.软土地层中盾构隧道地震反应分析 [J], 孙海涛
2.富水软土地层中盾构隧道上方地道明挖施工技术 [J], 赖凌锋
3.软土地层中盾构隧道工后沉降的幂多项式预测与分析 [J], 刘加湾;魏纲;陈伟军
4.软土地层中地下隧道结构地震反应分析 [J], 姜忻良;宋丽梅
5.软土地层钢套筒中盾构隧道锚索拔除施工技术 [J], 于加云
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软土地区过江隧道工程地质灾害危险性评估的探讨

软土地区过江隧道工程地质灾害危险性评估的探讨随着东部沿海城市的发展、扩张，土地资源日益紧张，因此地下空间的开发显得尤为迫切和必要，许多城市沿江、河两岸布局，因此过江隧道作为改善城市交通的选择也越来越多，而沿海平原区往往存在大厚度的软土、砂砾石层，承压水丰富，地质环境条件极其复杂，因此如何做好过江隧道的地质灾害危险性评估工作，为工程建设地质灾害的防治提供科学依据，非常值得探讨。

本文以杭州市望江东路过江隧道地质灾害危险性评估为例进行探讨。

标签：沿海平原软土过江隧道地质灾害危险性评估1工程概况杭州市望江路过江隧道工程位于复兴大桥（钱江四桥）和西兴大桥（钱江三桥）之间，下穿钱塘江，工程总长约3649m，按双向四车道的标准建设。

其中隧道全长3240m，隧道盾构段长1840m，最大埋深达35m左右。

盾构段采用双孔结构，隧道外径11.3m。

在江南、江北各设一对进出匝道。

根据各路段工程施工方法，可分为地面段、敞开段、明挖暗埋段、工作井、盾构段等。

2地质环境条件2.1水文评估区地表水主要为钱塘江及新塘河。

评估区为钱塘江流域，拟建隧道下穿钱塘江，工程所处位置为水动力条件较为复杂的河口段的上段，江面宽1440m左右，水深一般5～15m。

该河段河床冲淤剧烈，自然条件下，主槽平面摆动频繁，摆幅较大。

钱塘江河口潮汐以非正规浅海半日潮为主，隧道工程附近断面最大涌潮高度为2.0～2.5m。

据以往的试验研究，涌潮高度达到2.5m时，测点瞬时流速可达6～7m/s。

新塘河宽15-25m，平均深约3.3-3.7m，水流缓慢，河道顺直，岸坡由C15毛石混凝土或钢筋混凝土砌成的U型结构，河底标高为1.734m，主要作用为汛期排涝。

2.2地形地貌设用地所属区域为冲海积平原地貌，地形平坦，因多年城市建设，钱塘江两岸现为杭州城区，高楼林立，现状地坪标高一般在6.5～8.0m之间，钱塘江水下岸坡坡度一般在5～10°。

2.3地层岩性与工程地质评估区第四纪地层主要为第四系冲海积、海积、冲湖积、冲积等，总厚度在60m左右，基岩为白垩系朝川组地层。