科技进步与专利

推动隧道抗减震技术进步,保障震区生命线安全畅通
————“公路隧道抗震及减震技术研究”研究成果总体达到国际领先水平

作者:系统管理员 | 发布日期:2013-10-23 | 阅读次数:

一、项目概况
      我国是一个多地震国家,强烈地震将会给人民生命财产和国家经济建设造成巨大损失,公路工程也会受到不同程度的破坏。在抗震救灾中,公路交通运输是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园的重要环节。我国的公路隧道大量修建于20世纪90年代以后,2008年5月12日前尚未经受过破坏性地震的考验,对于公路隧道抗震及减震技术的研究工作还进行得很少,公路隧道抗震及减震技术还缺乏系统性。5.12汶川大地震对我国公路隧道进行了一次实实在在的检验,在地震中公路隧道出现了衬砌开裂渗水、仰拱断裂上鼓、衬砌垮塌、围岩塌方等各种严重破坏情况,因此,有必要重新检视现行的公路隧道修建技术,并对公路隧道的抗震及减震技术进行系统性研究。

 

 

      西部交通建设科技项目“公路隧道抗震及减震技术研究”通过对汶川地震56座公路隧道震害调查统计取得可靠的震害原始资料,采用三维动力时程分析、六自由度大型动力试验、活动断层试验等综合手段,对隧道浅埋、断层破碎带、软硬岩交界3个区段的抗震问题进行了系统的分析研究。通过研究,解决了隧道抗(减)震关键技术难题,成果直接应用于灾区受损公路隧道震后修复及新建公路隧道的抗震设计中,为高烈度地区的隧道建设和安全运营提供了技术保证。
 

二、 主要创新性成果

(1)研究了公路隧道洞口浅埋段(V级围岩为主)的坡率、坡高、覆盖层厚度、地震烈度等因素对地震动峰值加速度放大效应的影响,提出了隧道洞口输入地震动峰值加速度的修正计算方法。
(2) 研究了公路隧道浅埋段地震力传递机理,确定了围岩抗力的调整系数,修正了隧道地震荷载,改进了隧道抗震拟静力计算方法。

(3)通过三维数值模拟与大型振动台模型试验相结合,研究了洞口段空间效应及隧道纵向变形规律,提出了隧道纵向抗震设计计算方法。
(4)建立了穿越活动断层破碎带的隧道结构抗震、减震设计方法,提出了设置减震缝、减震层等工程措施及深层间隔注浆的新理念。
(5)首次提出了隧道洞口抗震设防段应包括浅埋段与过渡段,洞身断层破碎带应进行抗震设防,并增加断层抗震过渡段的抗震设计方法。
(6)通过大量震害调研分析,总结归纳了不同地震烈度下的隧道震害特征,提出了隧道抗震具体设防措施,具有很强的实用性与可操作性。
(7)基于本项目研究成果编制了《公路隧道抗震及减震技术设计指南》和“公路隧道抗震设计计算软件”,对于实现公路隧道抗震的科学设防和经济设防具有显著的推动作用。

 

 

三、社会经济效益及推广应用前景
      在设计四川境内多座高烈度地震区公路隧道时,设计单位运用“SDC公路隧道地震动力响应计算软件”,快速、准确地进行隧道设计计算与指导施工,大大提高了计算效率,节约大量的人力成本和资源;建设单位在本项目研究成果指导下采用可靠、经济的措施抵御地震的破坏作用,增强隧道工程防灾减灾能力,可避免或减轻因地震而引起的交通中断、救灾受阻等各类经济损失,综合节约成本约1200万元。

      在广甘高速及其他多个公路项目隧道施工中通过项目研究的成果应用、技术支撑和指导,增强隧道工程防灾减灾能力,避免或减轻因地震而引起的交通中断、救灾受阻,并且公路隧道震后修复技术,制定了合理处治对策,实施于多条公路的隧道工程中,对震后保通和恢复重建有着重要的作用。项目成果在实际工程应用中取得了良好的效果,社会效益十分显著。

随着我国公路建设的快速发展,公路隧道建设也将面临更多的挑战,本项目的研究成果将对高烈度地震区的公路隧道抗减震这一工程难题提供重要的借鉴和技术支持,具有十分广阔的应用市场和推广前景。