影响地震的因素隧道地震破坏的主要形式及影响因素分析

影响地震的因素隧道地震破坏的主要形式及影响因素分析

隧道地震破坏的主要形式及影响因素分析

皇民1,2, 刘马群1, 王安华3, 郭廷喜4

(1. 河南工程学院土木工程系, 河南郑州451191;2. 西南交通大学土木工程学院, 四川成都610031; 3. 陕西省机械施工公

司路桥公司, 陕西西安710032; 4. 陕西煤化建设( 集团) 有限公司, 陕西西安710021)

摘要: 随着我国交通基础设施的飞速发展, 大量的铁路、公路隧道以及城市地铁相继修建。然而, 国内外现有抗震规范中关于地下洞室等地下结构的条文都十分简略, 难以适应高烈度地震区地下洞室的建设发展。在对以往隧道震害调查的基础上, 分析隧道震害破坏的主要形式, 并总结影响隧道震害的主要因素, 对当前隧道抗减震设计具有一定的指导意义。

关键词: 隧道; 震害; 破坏形式; 影响因素

:U458 :A :100825696(xx) 01xx0203

The R esearch of Tunnel E arthqu ake Dam age Forms and R easons

HUAN G Min 1,2,L IU Ma 2qun 13, 4

(1. Henan Institute of Engineering , Civil , China ; 2.

School of Civil Engineer 2ing , Southwest Jiaotong , 3. Bridge Company of Shanxi Mechanical Construction Company ,Xi ′ an ; Construction Group Corporation , Xi ′an 710021, China )

Abstract :Wit h t he rapid develop ment of Chinese transportation infrast ruct ure , many railways , highways and city subway t unnels have been built. However , existing seismic norms abo ut underground t unnels and ot her underground st ruct ures of t he p rovisions are too piefly at home and apoad , which cannot adapt to t he develop ment of underground caverns at t he high intensity eart hquake zone const ruction. Based on t he research of t unnel eart hquake damage, t his paper analyzes t he main forms of t unnel damage, and summari 2zes t he reasons of t unnel damage , which have important inst ructing role for t unnel aseismic design. K ey w ords :t unnel ; eart hquake damage ; forms of damage ; reasons of damage

1995 年以前, 抗震工程学者曾指出: 关于地下

结构, 虽然迄今为止尚无严重震害事例, 但从地下结构受震破坏的经验来看, 可以设想这类结构今后仍有可能出现震害, 设计时对此应有必要的充分准备。1995年日本阪神__ 中, 许多地下结构受到不同程度的破坏, 特别是部分地铁车站和区间隧道受到严重破坏。正是由于不断出现的隧道震害, 人们开始对地下结构的抗震安全性进行了大量研究, 初步研究表明, 地下结构具有不同于地面结构的抗震性能和破坏特征, 在某些情况下, 同样会产生严重甚至强于地面结构的破坏。

1 隧道结构震害实例

20 世纪全球发生过许多地震, 对地下结构造成

:xx206222

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50878187) ; 国家自然科学主

任基金(50848020)

作者简介:皇民(1975-) , 男, 讲师, 博士研究生, 研究方向: 隧道地

下工程抗减震分析.

了不同程度的损害, 从而为深入研究隧道震害机理提供了大量必要而宝贵的。以下列举了具有代表性, 反映了绝大多数隧道破坏形式的地震灾害[124] 。

1995 年日本阪神发生7. 2 级地震, 在地震区有100 多座隧道发生了不同程度的破坏。神户市地下铁道多数车站有震害现象发生, 特别是大开站和止泽站, 破坏最为严重, 混凝土中柱开裂倒塌、顶板和楼板断裂坍塌、侧墙开裂等破坏现象随处可见。大开车站地表面是28号国道, 在长100m 、宽30m 的范围内, 路面发生3～4m 下沉, 在沿地铁线路的表面出现了连续几十米长的裂缝。山阳新干线的新神户站的东西两侧六甲隧道横切六甲断层系, 穿过活

第1 期皇民, 等: 隧道地震破坏的主要形式及影响因素分析断层, 隧道的水泥内壁有100 处裂缝。隧道内检查通道在百米范围内出现裂缝, 但线路都没有发生异常情况。归纳区间隧道的破坏形式, 主要是裂缝, 其中多为侧墙中间的轴向弯曲裂缝。在接头处也有损害,

混凝土脱落, 钢筋外露以及竖向的裂缝, 在破坏较为严重处, 中柱的上下端也有损坏。

1999 年台湾省集集地震后, 对总共57 座隧道作出的系统调查发现,49 座隧道受到了衬砌混凝土块龟裂、掉落, 甚至钢筋弯曲等不同程度的破坏。台湾省中部距离发震断层25km 范围内的44 座受损隧道中, 严重受损者占25%, 中等受损者占20%, 轻微受损者占55%, 并且隧道的破坏与地质条件、隧道结构等多种因素有关。

xx 年四川省汶川县5. 12 地震致使多条交通线特别是宝成铁路及都汶高速公路上多座隧道严重损坏, 衬砌开裂变形, 洞口仰坡大面积塌方致使交通处于瘫痪状态。宝成线宝鸡—广元段323 座隧道有31 座隧道在5?12地震中受到不同程度的损坏, 震害率占隧道总数的9. 6%, 为: 其中洞口边仰坡落石104; 棚洞损坏2座; 13座。另外, 重, 2000 多米洞壁大面积破碎、开裂, 隧道路面也被挤压变形, 整座隧道被连续的大塌方拦腰断成5 截, 工程的损毁率达80%。

致衬砌塌方。其开裂破坏又可分为纵向裂损（见图3）、横向裂损（见图4）、裂损（见图5）、底板裂损（见图6）