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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