隧道工程地震动响应研究综述:从岩体动力特性到结构抗震分析
蒋宇静1
王兴达2
张学朋3
1.山东科技大学露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室,山东青岛 266590;山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;长崎大学工学研究科,日本长崎85285212.山东科技大学露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室,山东青岛 266590;山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665903.山东科技大学露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室,山东青岛 266590
摘要：尽管隧道工程结构被周围地层所约束,地震荷载作用下结构与地层之间的相对运动并不明显,抗震性能显著优于地面结构,但其并不是完全"免震"的.伴随隧道及地下工程建设的深度和广度持续拓展,结构抗震设防面临着日益严峻的挑战,深入研究地下工程结构的抗震性能并提升其抗灾韧性具有重要意义.首先,回顾了国内外已建立的隧道震害数据库,结合典型的隧道震害案例,归纳了震害的主要特征,并分析了震害影响因素及震害机理.其次,为有效认识工程岩体地震动特性,从岩石和节理的速率效应和循环加卸载下的力学行为、应力波在节理岩体中传播规律等3个方面进行综述.再次,围绕地下工程结构抗震分析方法,深入开展调研,探讨模型试验、动力时程分析法、简化抗震分析法、波动解析法、地震易损性评估取得的研究进展及亟待解决的关键问题.最后,梳理了目前常见的地下工程的地震防护措施,以期为隧道及地下工程抗震设防提供借鉴.研究表明:在地震烈度达到一定级别后,衬砌结构不可避免地出现不同程度的损伤.典型破坏类型主要包括轻微裂缝、剥落、渗漏水甚至错台、垮塌,破坏特征与地震动参数、结构特征、地质条件密切相关;工程岩体表现出很强的速率敏感性,循环加卸载条件下的应力-应变曲线呈现明显的滞回特性,形成封闭的塑性滞回环,并出现不可逆的累积损伤,开发可表征岩土和混凝土材料速率效应和循环荷载性质的动态本构模型并嵌入数值仿真中值得重视;不良围岩条件会加剧衬砌结构的加速度、动土压力与应变响应,穿越断裂带等部位的衬砌结构动力响应更趋剧烈,强震与断层错动、高地应力等多因素耦合下结构响应规律研究值得关注;由于刚度突变和应力集中效应,隧道群之间的连接节点以及空间上交叉、重叠的复杂部位往往是隧道抗震薄弱环节,考虑群洞效应的简化抗震分析方法需深入探索;融合地下结构的地震易损性与使用功能恢复能力是实现其抗震韧性提升的关键途径;多重防护策略融合、新材料和新型结构体系的引入是未来抗震防护设计的重点.
关键词：地下工程地震响应岩体率效应动力分析抗震设计
分类号：U452.28(隧道工程)TD315(矿山压力与支护)
资助基金：山东省高等学校青年创新团队发展计划资助项目(2024KJH065)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：23( 403-425 )
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