松动圈对隧道围岩地震动力响应的影响

为了实现对埋深的模拟,考虑振动台的载重量,设计并制作了一套质量较轻的柔性伺服气压加载系统.分别开展了考虑和不考虑松动圈的振动台模型试验,同时建立了相应工况的隧道动力计算数值模型,将试验结果与数值计算结果进行了对比.模型试验数据与数值模拟结果规律较为一致,且反映了松动圈的动力响应影响,表明采用柔性加载来模拟埋深产生的地应力的方法是可行的.结果表明:在一定埋深条件下,隧道结构的自身振动特性表现不明显;松动圈的存在增大了隧道结构和周围岩体的加速度响应,从而使结构破坏程度更为严重;无论有无松动圈,结构整体的动力响应规律相似.松动圈对隧道结构地震动响应的不利影响可以归结为松动圈与围岩交界面发生地震波的折射和反射以及松动圈相比于围岩较软弱,地震时更容易发生局部变形这2个因素.     

松动圈及减震层对隧道地震响应影响的试验研究

减震层的设置对隧道结构的耐震性具有积极作用。研制一套适用于振动台动力模型试验的柔性气囊加载系统,对隧道自重应力进行伺服模拟,根据3种工况的模型试验结果,对比模型加速度、附加应变及弯矩和结构破坏形态,分析减震层和松动圈对隧道结构的动力响应影响机制。结论表明,无论是松动圈或减震层,都并未改变结构的动力响应规律和基本破坏形态;由于松动圈的存在,减弱了围岩对隧道结构的约束作用,造成隧道结构变形的增大,对隧道整体稳定性不利,结构附加弯矩增大,表明其在遭受地震时更容易发生破坏;设置减震层能有效地减小结构各点在地震作用下产生的附加应变,改善结构的受力性能,协调隧道整体变形,提高了结构的抗震性能;类似于松动圈和减震层的隧道衬砌外周较柔性结构影响隧道动力性能的关键因素可归结为材料的刚度,即材料几何上的厚度和强度。