隧道地震响应影响因素分析

效过滤 ，改善噪声对位移传感器数据的影响，使 同步 控制更加精确 、稳定 ，承船厢在 升降过程 中更加平
稳。
式的便捷切换与操作。这种组合既能够满足不 同层次
的操作 要求 ，又能够 保证 不 同情 况下 的安 全性 能 。
４ ． ５ 安全 冗余控 制技 术
升 船机 属 于特种设 备 ，且有 载人需 求 ，故在 安全
Ｋｅ ｙ ｗ ｏｒ ｄｓ：ｔ ｕ ｎ ｎｅ ｌ ；ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎｓ ｅ ｓ；ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ；ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
１ 引
言
主要 集 中 在 以下 ４个 方 面 ¨ Ｊ ：（ １ ） 由 断 层 引 起 的 地层 错 动 和 位 移 ，致 使 隧 道 结 构 遭 受 剪 切 破 坏 ；
Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｑ ｉ ｎ ｇ ，Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｗｅ ｎ ｘ ｉ ，Ｚ Ｈ Ｕ Ｄ ａ ｎ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｙ ａ ｎ ，Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｈ ｕ ａ
（ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ２ ４，Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
水利水 电技术
第４ ５卷
２ ０ １ ４年第 ｌ期
隧 道 地 震 响 应 影 响 因 素 分 析
陈 庆 ，杨文喜 ，朱 丹 ，王 春 艳 ，陈建 华
（ 西北核 技 术研 究所 ， 陕西 西安
７ １ ０ ０ ２ ４ ）
摘
要 ：应 用有 限差分 软件 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ 如分析 了隧 道 断 面形 状 、 围岩 类 别 、入 射 波 方 向及 地震 加 速 度 水平
片帮 底 鼓 等 ；（ ４ ） 因 支 护 结 构 本 身 设 计 、施 工 不 合
理（ 如 未 进 行 抗 震 设 计 、结 构 断 面 形 式 不 合 理 、未
按规范施工等 ） 而 使 隧 道 结 构 在 地 震 力 作 用 下 产 生
破坏 。
２ 隧 道震害 及其影响 因素
２ ０１ ３ ． ０ ４— ０１ 收 稿 日期 ：
构 的破 坏 ； （ ３ ） 由地震 引起 的 隧道周 边 岩体 （ 或 土 体） 振 动 并 传 递 到 隧 道 结 构 上 ，使 隧 道 结 构 产 生 相
应 的应 力 和 变形 ，导 致 衬 砌 开 裂 ，脱 落 以及 围 岩 的
二三 十年 内，世界上发生 的大地震 都在某种 程度上对 隧 道工程产生 了破坏作 用 ，如 １ ９ ９ ５年 的 日本 阪神地震 … 、 １ ９ ９ ９年 的台湾集集地震 以及 ２ ０ ０ ８年 的汶川地震 等 。 可见 ，研究 隧道工程 的地震响应规律意义深远 。
总 结诸 多 隧 道 震 害 实 例 ，关 于 隧 道 的震 害 表 现
６ ｏ
陈 作者简介：
庆（ １ ９ ８ ２ 一） ，男，浙江常 山人 ，工程师 ，硕士。
Ｗａ ｔ ｅ ｒＲｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄＨｙ ｄ ｗｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｖ ｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ．
以下几种安全冗余控制技术 。 （ １ ） 双线路供电、自 动切换技术。采用两路 １ ０ ｋ Ｖ
配 电系 统 ，两个 独立 电 源 互 为备 用 运 行 方 式 。４ ０ ０ Ｖ 配 电 系统设 置双 电源 自动 切换装 置 ，正 常时 由常用 电 源 供 电 。当常 用 电源 失 电 （ 故 障或 检 修 ） 后 ，电 源 自 动 切换 装置 将负 荷切 换到备 用 电源供 电 。 （ ２ ） 油泵 电机 组采 用 两用 一 备 的运 行 模式 。采用 三组 Ａ Ｃ ３ ８ ０ Ｖ、４ ５ ｋ Ｗ 高性 能油泵 电机 组 ，实 际工作
差不超 过 ８ ｍｍ。
借鉴并引用了卡尔曼滤波 ，把每次采样 的实际油 缸 行程 测量值 和对 下个 采样 周期 油缸行 程 预测值 作为
重 要 因素来 进行滤 波 ，对 随机产 生 的误 差 干扰信 号有
（ ４ ） 三种 运行操 作 模 式 。整个 系统设 置 三种 运行 模式 ，即全 自动集 中控 制 、子 站 独 立 控 制 和手 动 控 制 ，并 通过 计算 机 图形 界 面 ，为操作 人员 实现 三种模
关 键词 ：隧道 ；地震 响 应 ；影 响 因素 ；地 震加 速度
中图分 类号 ：Ｔ Ｖ ３ １ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０ － ０ ８ ６ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ６ ０ ・ ０ ６
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｉ ｍｐ ａｃ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏｎ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｕｎ ｎｅ ｌ
该升船 机监 控 系统 设 计 合 理 ，系 统 运行 稳 定 、可靠 、
操作简便 ，具有完善的安全保护功能，为今后相关行
（ ２ ） 隧 道 洞 口段 的浅 埋 处 因 边 坡 失 稳 而 导 致 洞 口结
隧道工程是一项关系到 国计 民生的生命线工 程 ，维 护 隧道工 程 的稳 定运 行 也是 学者 们 一直 努 力追 求 的 目 标 。之前 ，不少人 认 为隧道 结构 由于 受 土体约 束作 用 ，
可 以忽略地震对隧道 的破 坏作用 ，然而事 实证 明 ：最 近
车晓杰 ， 等 ∥杭 州西溪液压升船机集控系统设计
性 、精 确性 与稳定 性 。闭环 反馈 控制程 序 的 Ｐ Ｉ Ｄ参数 经 过实践 不 断调整 ，使 同步 控制 达到最 佳状 态 ，保证
了乘客乘 坐 时 的舒 适平 稳 。 ４ ． ４ 卡尔 曼滤 波
上建立 的一 套先 进可靠 的电液联 调控 制技术 。设 计要 求 主提 升 ４只油缸 最大 行程误 差不 能超 过 ２ ０ ｍ ｍ，当 行程超差 ２ ０ ｍ ｍ 时 ，Ｐ Ｌ Ｃ程序 关 闭相 应 电磁 阀 ，当 行程超 差 ２ ５ ｍ ｍ 时 ，上 位 机 发 出指 令 ，关 闭所 有 油 泵 电动 机组 及相 应 电磁 阀。实 际运行 后显示 ，同步误
四类 因素对 隧道 地震 响 应 的影 响 。综合 考虑 围岩 位 移 、 塑性 区 范 围、应 力场 分 布 、剪 应 变增 量等 指
标 ，得 出圆形及 改进 直墙 拱 形等 光 滑过 渡的 断面 形式 对隧道 抗震 稳 定性较 为 有利 ；随 着 围岩 强度 的 降
低 及破碎 程 度 的增加 ，隧道在 地 震响 应作 用 下将越 来越 不稳 定 ；横 向地震 波 主要影 响 隧道在 地震荷 载 下最 不利 的 受力位 置 ，竖直 向地 震 波则 引起 围岩 中应 力的 增 大等 。
Baidu Nhomakorabea
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ — ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ Ｆ Ｌ ＡＣ ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ，ｉ ． ｅ ．ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ，ｃ ａ ｔ ｅ ｇ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ， ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｗ ａ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ａ — ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ． Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ａ ｒ ｅ ａ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｚ ｏ ｎ ｅ， ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｄ ｉ ｓ ｔ ｌ ｉ — ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ． ｉ ｔ ｉ ｓ ｋ ｎ ｏ ｗ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ． ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｗａ ｌ ｌ ， ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ａ ｌ ｌ ，ｅ ｔ ｃ ．ａ ｒ ｅ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ １ ．Ａｌ ｏ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ — ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｓ ｔ ｏ ｂ ｅ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ｕ ｎ ｓ ｔ ｂｌ ａ ｅ ；ｆ ｏ ｒ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｕ ｎ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ｂｌ ａ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ １ ．ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｗ ａ ｖ ｅ ｉ ｓ ｔ ｏ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ・ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ １ ．
性上必须做到万无一失。液压升船机的安全控制有许
多 种类 ，如 液压 管路安 全 防爆裂 技术属 于 纯液压 动作 的安全 反馈 控制 技术 。在 电气 、计算 机等 领域采 用 了
５ 结
语
杭 州西 溪液 压升船 机 是 目前 国内较少应 用 的液压
式升船 机 ， 目前 已顺 利 完工 并 验 收 。长 期 运 行 表 明 ，