地震动作用下隧道洞口段破坏特征试验研究∗

为研究山岭隧道洞口段在地震动力作用下对边坡变形特征及其二者之间的相互影响,以宝兰客专某黄土隧道为工程背景,开展了大比例尺的黄土隧道洞口段大型振动台模型试验,输入不同类型的地震动参数,分析在地震动力作用下黄土隧道洞口段的动力响应及变形破坏特征。结果表明：(1)随着地震动强度的增大,模型表观和内部经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;(2)阿里亚斯强度(Arias Intensity)的水平与垂直分量的放大系数云图呈现颜色区域互补状态,能量衰减区集中在洞口拱顶附近的围岩,仰拱底部 1~4.50 倍洞径和拱顶 2.50~4 倍洞径围岩范围则为能量加强区;(3)不同地震波形、相同加载方向,加速度水平、垂直分量的峰值连线线形相似,个别测点的加速度峰值突出到线形之外,峰值出现时刻明显提前或滞后,说明围岩发生较大的塑性变形或破坏;(4)单向加载时,拱顶、仰拱底部围岩沿隧道进深方向的加速度放大效应基本一样,沿垂直方向的放大系数连线的台阶式变化更为明显。双向耦合加载时,拱顶、仰拱底部围岩的放大系数连线的台阶式变化都较为明显。     

黄土高陡边坡建筑动力临坡安全距离试验研究

针对黄土高陡边坡独特的动力易损性以及黄土地区典型的建筑分布特点,以黄土高陡边坡坡顶建筑物的动力临坡安全距离为研究目标,采用大型振动台模型试验的方法,通过输入振幅逐级增大的地震波,对比分析了坡顶、坡脚处建筑物的动力响应与破坏过程,揭示了强震作用下临坡建筑的失稳特征与动力临坡安全距离。结果表明:坡顶建筑物的破坏程度与动力响应比坡底建筑强烈,随着边坡的破坏,坡顶建筑物有发生向坡面一侧倾覆的风险,滑坡土体最高堆积至坡下建筑物4层高度处;坡顶建筑地基基础呈“不对称式拉剪破坏”,加速度沿楼体高度有放大效应,且随着地震荷载幅值的增大,放大效应更加明显;土与建筑结构相互作用下,坡顶裂缝竖向发展可达50 cm,对照原型,黄土高陡边坡的竖向裂缝深度可达25 m,试验结果与1989年塔吉克斯坦5.5级地震震害相符。坡高为35 m,坡脚角度为70°的黄土高陡边坡,在强震荷载作用下,坡顶多层建筑的临坡安全距离最小值为20 m。     

富水黄土隧道围岩大变形控制技术研究——以银百高速甜永段榆林子隧道为例

富水黄土隧道开挖施工过程中会出现隧道围岩大变形、初期支护结构破坏等工程灾害。以银百高速甜永段榆林子富水黄土隧道为依托,对该富水黄土隧道围岩变形特征进行了现场监测与分析,利用MIDAS-GTS-NX有限元分析软件对大管棚+超前注浆小导管支护、基底旋喷桩支护、拱脚钢管桩+基底旋喷桩支护、帷幕注浆加固4种加固措施对榆林子富水黄土隧道围岩加固及变形控制效果进行了数值模拟,结合该富水黄土隧道围岩变形特征现场监测与对比分析,讨论了经帷幕注浆加固的榆林子富水黄土隧道的加固效果。结果表明：榆林子富水黄土隧道围岩的变形大致可分为变形快速发展—变形持续发展—变形稳定3个阶段,隧道围岩变形值可利用指数函数模型进行预测;4种加固措施可有效地减小隧道围岩变形量达20.1%～86.5%,Boltzmann函数能够有效地预测隧道围岩的先前变形;4种加固措施对于隧道支护结构的受力情况也有明显的改善,加固后隧道仰拱填充层最大主应力减小了18.2%～35.3%,隧道初衬最大主应力减小了33.7%～76.8%;从4种加固措施的加固效果来看,帷幕注浆加固措施对于该富水黄土隧道变形及结构受力情况的控制效果最佳。该研究结果可为富...