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分类号：０７０８０１单位代码：８５４０７密级：公开学号：２０１２８５４０７００９中逸地秉爲池堯《方研堯所学位论文一’ｙ＇．ｖ一、．，强震区隧道工程地霞桐应特征分析＼；■．ｆＶ＇■？＇‘－．、ｔ研巧生：陈永前指导教师：田家勇、王成虎研究员申请学位口类级别：理学硕±专业名称：固体地球物理研究方向；隧道的稳定性研究二〇—五年六月
单位代码：８５４０７分类号：０７０８０１８５４０７００９：２０１２密级：公开学号地ｆ局化堯《方研堯所中感学位论文强震区隧道工程地震响应特征分析；陈永前研究生指导教师：田家勇、王成虎研究员申请学位口类级别；理学硕±－专业名称；固体地球物理研巧方向：隊道的稳定性研究二〇—五年六月
论文独创性声明论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中除了特别加Ｌ乂标注和致谢的地方外，不包括其他人或其他机物臣经发表或撰写过的研究成果。其他间志对本研究的雇发和所做的贡献均￡在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：学位论文使用授权声明中国地震局地壳应力研究所有权保留本人所送交的学术论文的复印件和电子文档，允许该研究所采用影印、缩印或其他复制一手段保存论文。本论文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除论文在保密期内，允许论文被查阅和借阅，可ｋ乂公布（包括巧登）论文的全部和部分内容。论文的公布（包括巧登）授权中国地震局地壳应力研究所学位委员会办理。公开论文保密至□不公开研究生签名：齡＜為日期：、导师签養：曰期：Ｉ
？摘要随着我国现代化进程的推进，许多地区的隧道及地下工程不可避免地会遇到在活动断层附近或高烈度地震区的问题。因此研究地震带区域隧道稳定性地震响应特征，具有深远的社会意义，。为了研究地震对隧道的影响规律本文首先结合国内外大地震中隧道震害的实例，总结归纳了地震对隧道的破坏形式和影响因素；然后，基于Ｗｅｌｌｓ等人的震级与地表的破裂关系的研巧，并结合巧川地震中隧道的震害情况对隧道的抗震设计方法进行了分析，；其次利用Ｈ维有限元软件ＡＮＳＹＳ模拟了地震波入射角对隧道影响的规律最后，通过分析昆仑山、巧川和阪神地震前后地应力的变化，并利用Ｈ维有限元；－ｓ软件３Ｄｉｇｉｎａ模拟了汉川地震前后地应力变化对隧道的影响规律。基于Ｗ上几个方面研究，论文的初步结论和进展如下：（１）通过对国内外大地震中的隧道震害实例的研究，结合巧川地震中隧道的震害情况归纳了地震对隧道及地下工程的破坏形式主要是隧道洞身和洞口的破坏，其中洞身的破坏模式主要有，：①衬彻的剪切错位，②衬棚纵向开裂，③衬硕环向开裂④衬顿斜向开裂，⑥底板隆起等。洞口及洞口的破坏模式主要有：①落石崩塌，②滑坡挤压，⑤端墙开裂等。（２）研究发现，与地下工程和隧道抗震设计直接相关的参数是地表破裂长度Ｓ民Ｌ（ｋｍ）、最大同震破裂位移ＭＤ（ｍ）、平均同震破裂位移ＡＤ（ｍ）。巧川地震发生时，一中央断裂和龙口山前山断裂之间的次级断层也会产生定的活动，因此处在这两个断裂带之间的Ｈ座隧道震害非常严重。可见发震断层附近的附属断层在地震时也会产生同震位移，并对穿越的地下结构和隧道产生破坏。（３）从模拟结果来看，在主应力方面，隧道各监测点受到的应力大小各不相同，拱肩部位和拱脚部位受最大最小主应力影响较为显著，拱顶和拱底受的最大最小主应力较小在位移方面，，拱顶的位移变化较大说明拱肩、拱脚和拱顶受地震的影响较为严；重，这与实际中隧道的震害情况较为吻合。（４）通过对比昆仑山、汉川和阪神地震前后地应力的大小，发现地震能够引起震中区地应力大小的降低－。利用Ｈ维有限元软件３Ｄｓｉｇｍａ模拟了地震前后地应力的变化对隧道稳定性的影响结果发现，地震后隧道断面上的监测点的最大主应为和最小主应力均比地震前的小，，。隧道的左右拱脚受地震的影响最明显左右拱肩次之拱顶和拱底受地震的影响是最小的。关键词：隧道及地下工程；震害实例；同震位移；数值模拟；地震前后地应力变化ＩＩ
ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＷＵｈｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆ化ｅＣｈｉｎｅｓｅｍｏｄｅｍｉｚａｔｉｏ打ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｔｈｅＵｍｎｅｌａｎｄｉｍｄｅｒｇｒｏｉｍｄｅｎｇｉ打ｅｅｒｉ打ｇｉ打ｍａ打ｒｅｉｏｎｓｗｉｌｌｉ打ｅｖｉｔａｂｌｓｕｆｆｅｒｔｈｅｒｏｂｌｅｍｓｏｆｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎｙｇｙｐｇ＊ａｃｔｉｖｅｆａｕｌｔｓｏｒａｓｓｉｎｔｈｒｏｕｈｈｉｈｉｎｔｅｎｓｉｔｓｅ．ｔｐｇｇｇｙｉｓｍｉｃｉｅｇｉｏｎＳｏｉｉｓｏｆｒｏｆｏｕｎｄｓｏｃｉａｌｐｓｉｎｉｆｉｃａ打ｃｅｏｓｔｕｄｓａｂｉｌｉｒｅｓｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｉｃｓｏｆｔｈｅｌｔｏｓｅｉｓｍｉｃａｃｉｏ打ｓ．Ｉｎｇｔｙｔｔｙｐｔｔｕｎｎｅｔｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｉｍｐａｃｔｓｏｎｔｕｎｎｅｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｆｉｒｓｔｌｙ，ｃａｓｅｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｔｕｎｎｅｌｆａｉｌｕｒｅｓａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄｗｅｒｅｃｏｍｐｉｌｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅ＾ｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓａ打ｄｓｅｉｓｍｉｃｉｎ打ｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｏ打ｔｕｎｎｅｌｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｂａｓｅｄｏｎ１；ｈｅｒｅｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｓｉｓｂｅｔｗｅｅｎｅａｒｔｈｕａｋｅｍａｎｉｔｕｄｅｓａｎｄｙ，ｇｙｑｇｃｏｓｅｓｔｉｍｉｃｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｓｍａｄｅｂＷｅｌｌｓｄａｍａｅｓｏｆＷｅ打ｃｈｕａｎｅａｒｔｈｕａｋｅ０打ｒｅｉｏｎａｌｐｙ，ｇｑｇ－ｔｕｎｎｅｌｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄａｎａ．Ｔｔｔｔｓｌｚｅｄｈｉｒｄｌｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｅｅｌｅｍｅｎｏｆｔｗａｒｅｙｙ，ＡＮＳＹＳｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｔｔｔ．ｔｉｍｕｌａｅｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｉｎｕａｎｌｅｏｎｔｈｅｕｎｎｅｌＦｏｕｒｈｌｐｇｙ，ｔｈｅｃｈａｎｅｏｆ－ｇｉｎｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒ１：ｈｅＫｕｎｌｕｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｔｈｅＫｏｂｅＥａｒｔｈｕａｋｅａｎｄ，ｑ－化ｅＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄ化ｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｍｋｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｄ－ｍａ３ｓｉｇｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉ打ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅＷｅ打ｃｈｕａｎＥａｒｔｈｕａｋｅｏ打ｔｈｅｔｕｎｎｅｓｔａｉｔ．Ｂａｓｅｔｈｅａｂｏｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｍｎａｒｒｅｓｕｔｓａｎｄｑｌｂｉｌｄ０打ｌｉｉｌｙ，ｐｙｒｏｒｅｓｓｅｓａｒｅｓｔｅｌｏｗｓ：ｐｇｌｉｄａｓｆｏｌａｄｏｎ化ｅｃｏｍａｏｎｏｆ化ｓｍ化拉＾１５ａｏｖｅｒ１ｏｒｌｄ１Ｂｓｅｉｌｔｉｒｅｓｅａｒｃｈｃａｓｅｓｏｆｉｉｃｎｎｅｌ１［６ｌｌ；ｈｅｗ、（）ｐａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ１；ｈｅｓｅｉｓｍｉｃｔｕｎｎｅｌｆａｉｌｕｒｅｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅＷｅｎｃｈｕａ打ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓｃａ打ｂｅｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄｉ打ｔｏｆａｉｌｕｒｅｓｏｆｔｕ打打ｅｌｔｒｕｎｋａ打ｄｔｕｎｎｅｌｏｐｅｎｉｎｇ．Ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｓｏｆｔｕｎｎｅｌｔｒｕｎｋｉｎｃｌｕｄｅｓｈｅａｒｉｎｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｕｎｎｅｌｌｉｎｉ打ｌｏｎｉｔｕｄｉ打ａｌｃｒａｃｋｉｎｏｆｔｕｎｎｅｌｇｐｇ，ｇｇｌｉｎｉｎｃｉｒｃｕｌａｒｃｏｃｋｉｎｏｆｕｎｎｅｌｌｉｎｉｎｄｉａｏｎａｌｃｒａｃｋｉｎｏｆｔｉｍｎｅｌｌｉｎｉｎａｎｄｕｈｅａｖａｌｏｆ，ｔｇｇｇ，ｇｇｇｐｂａｓｅ幻ｏｏｒ．Ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆｔｕｎｎｅｌｏｐｅｎｉｎｉｎｃｌｕｄｅｃｏｌｌａｓｅｏｆｆａｌｌｉ打ｒｏｃｋｓ，ｃｏｍｒｅｓｓｉｏｎｇｐｇｐｏｆｓｌｉｄｉｎｓｌｏｅａｎｄｃｒａｃｋｉｎｏｆｅｎｄｏｅｎｉｎｗａｌｌｓ．ｇｐ，ｇｐｇ（２）Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ打ｎｄｉｎ呂ｓｓｈｏｗｎｌ；ｈａｔｔ：ｈｒｅｅｃｏｓｅｉｓｍｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｋｄｔｏｔｈｅａｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｔｕｎｎｅｌａ打ｄｕｎｄｅｒｒｏｕｎｄｅｎｉｎｅｅｒｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅａｒａｍｅｂｒｓｉｎｃｌｕｄｅ呂ｇｇ，ｐｓｕｒｆａｃｅｒｕｔｕｒｅｌｅｎｔｈＳ民Ｌ／ｋｍｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｓｅｉｓｍｉｃｒｕｔｕｒｅｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔＭＤ／ｍａｎｄｐｇ（），（）ｐｐｔｈｅａｖｅｒａｅｃｏｓｅｉｓｍＡＤ／ｍ．Ｗｅ打ｃｈｕａ打ｅａｉｃｒｕｔ；ｕｒｅｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔＤｕｒｉｎ化己ｒｔｈｕａｋｅｔｈｅｇｐｐ）ｇｑ，（ｓｅｃｏ打ｄａｒｙｆａｕｌｔｓｂｅｔｗｅｅ打ｔｈｅｃｅｎｔｒａｌａ打ｄｆｒｏ打ｔａｌｆａｕｌｔｓｉ打ｔｈｅＬｏｎｍｅｎｓｈａ打ｆａｕｌｔｂｅｌｔｍｏｖｅｄｇｓｅｉｓｍｉｃａＵｙ，ｓｏｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｊｆａ＾ｕｒｅｓｏｆｔｈｒｅｅｔｕｎｎｅｌｓｂｅｔｗｅｅ打ｔｈｅｔｗｏｆａｕｌｔｚｏｎｅｓｉｓｖｅｒｙｓｅｖｅｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｂｒｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆａｕｌｔｓｏｆｎｅａｒ化ｅｓｅｉｓｍｏｅｎｉｃｆａｕｌｔａｌｓｏｃａｎｃｒｅａｔｅｃｏｓｅｉｓｍｉｃｇｄｉｓｌａｃｅｍｅ打ｔｄｕｒｉ打ｅａｒｔｈｕａｋｅａ打ｄｃａ打ｄａｍａｅｔｈｅｕ打ｄｅｒｒｏｕ打ｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｕｎｎｅｌｓ。ｐｇｑ，ｇｇ（３）Ｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇ，ｉｎ化ｒｍｓｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｅｓ，ｉｔｗａｓｄｉｆｅｒｅｎｔＩＩＩ
中国地震局地壳应力研究所硕女学位论文ｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｍａｇｎｉｔｕｄｅｉｎｖａｒｉｏｕｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｏｆｔｕｎｎｅｌａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄ，ｍｉｎｉｍｕｍｒｉｎｄａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｒｏｗｎａｒｃｈａｎｄａｒｃｈｂｏｔｔｏｍｗｅｒｅｓｍａｌｌｅｒ．Ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｐｐｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔ巧ｅｌｄｔｈｅ姐ｓｌａｃｅｍｅｎｔａｔｃｒｏｗｎａｒｃｈｗａｓｂｉｅｒａｎｄｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｔｏｆａｒｃｈｐ，ｐｇｇ，ｐｂｏｔｔｏｍｗａｓｓｍａｌｌｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｍｐａｃｔｏｆｅｍｉｈｑｕａｋｅｓｏｎｔｈｅｃｒｏｗｎａｒｃｈｗａｓｍｏｒｅｓｅｖｅｒｅｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｉｌｕｒｅ义，４ＢｃｏｍａｒｉｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒＫｕｎｌｕｎｓｈａｎＷｅｎｃｈｕａｎａｎｄＫｏｂｅ（）ｙｐｇｇ，Ｅａｒｔｈｕａｋｅｓｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｅａｒｔｈｕａｋｅｓｃａｎｃａｕｓｅａｓｔｒｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｓｅｉｓｍｉｃａｒｅａ．ｑ，ｑＴｈｒｅｅ－ｄ－ｏｆｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ３Ｄｓｉｇｍａｗａｓｕｓｅｄ１；ｏｓｔｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒ化ｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｏｎ化ｅｔｕｎｎｅｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｉｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｍｉｎｍｕｍｒｉ打ｃｉａｌｓｔｒｅｓ化ｓｏｎｈｅｍｏｎｉｏｒｉｎｏｉｎｔｓｏｆｔｕｎｎｅｌｉｔｔｐｐｇｐｓｅｃｔｉｏｎａｆｔｅｒｅａｒｔｈｕａｋｅｗｅｒｅｓｍａｅｒｔａｎｔｈｏｓｅｂｅｆｂｒｅｅａｒｔｈｕａｋｅｅｉｓｍｉｃｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｑｌｌｈｑ．Ｓａｒｃｈｆｏｏｔａｒｅａｏｆｔｕｎｎｅｌｗｅｒｅｔｈｅｍｏｓｔｏｂｖｉｏｕｓｏｎａｒｏｕｎｄｓａｎｄｒｅｌｗｅｒｅｎｅｘｔａｎｄｏｎｃｒｏｗｎ，ｐ，ａｒｃｈａｎｄａｒｃｈｂｏｔｏｍｗｅ；ｒｅ化ｅｓｍａｌｌｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｕｎｎｅｌａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｃａｓｅｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｔｕｎｎｅｌｆａｉｌｕｒｅｓ；ｃｏｓｅｉｓｍｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎ；ｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅａｒｔｈｕａｋｅｓｇｑＩＶ
目录论文独创性声明Ｉ摘要ＩＩＡＢＳＴＲＡＣＴＩｌｌ一第章绪论１１．１引言１１．２隧道稳定性地震响应的研巧现状１１．２．１断层同震位移的研究现状１１２２地１．．震波入射角对隧道稳定性影响的概况１．２．３地震前后地应力的变化对隧道稳定性影响的概况３１．．３，．．．．．．．．４研究内容和技术路线，，１．．３．１研究内容．．０．．．．．．．．４１．３丄１断层同震位移与隧道破裂特征的关系研巧４１．３丄２地震波入射角对隧道稳定性的影响规律４１．３丄３地应力的变化对隧道稳定性的影响情况４１．３．２论文的技术路线４第二章隧道震害研究７２．１隧道结构震害简述７２．２紋川地震隧道震害情况介绍９２．３基于紋川地震的隧道震害模式分析１０２．３．１隧道洞身的开裂１１２．３丄１衬规的剪切错动１１２．３丄２衬刺纵向开裂１２２．３丄３衬顿环向开裂１３２．３丄４衬彻斜向开裂１３２．３丄５底板隆起１４２．３．２隧道洞曰及铜口边坡震害情况１５２３．２．１落石造成洞口损坏１６．２２．３．２滑坡造成洞口破坏１６２．３．２．３洞口边坡及端墙开裂１７２．４隧道震害情况影响因素分析１８２．４．１地震震级、烈度及震中距的影响１８２．４．２地震波入射方向的影响巧２．３．４隧道埋深的影响１９２．４．４地层岩性及地质条件的影响１９２．４．５地应力的影响２０Ｖ
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文２．５震害破坏机理探讨２１２．６本章小结２１第Ｈ章震区同震位移统计经验关系及其对隧道抗震设计的意义２３３．１引胃２３３．２国内外关于同震位移统计经验关系的研究２３３３议川地震的震害情况２７３．３．１坟川地震的同震地表破裂参数２７３．３．２议川地震中隧道的震害情况２７３４基于工程２９．震害的隧道抗震设计思考３．５本章小结２９第四章隧道动力响应特征分析３１４．１引胃３１１４．２有限元方法和Ａｎｓｙｓ软件简介３４．２．１有限元方法３１４．２．２ＡＮＳＹＳ３２软件简介．４．３地震波的选取与输入３２４．３．１地震波的选取３２４．３丄１峰值３３４．３．１．２频谱特性３３４．３丄３持时３４４．３．２地震波的分类３４４．３．３地震波的输入％４．４模型建立及模拟方案３５４．４．１基本假设３５４．４．２模型建立及边界条件３５４．４．３模拟方案及监测点％４．５模拟结果及讨论４．５．１地震波入射角垂直于隧道轴线方向变化３７４５．２３．地震波入射角度在水平方向变化８４．６本章小结３９第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响４１５１４１．引Ｓ５．２昆仑山地震前后地应力大小的变化４２５．３巧川地震前后地应力大小的变化４２５．４阪神地震前后地应力大小的变化４３５．５巧川地震前后的地应为大小对隧道稳定性影响的模拟４４５－ｍａ．５．１３Ｄｓｉｇ有限元分析软件简介４５５．５．２基本假设４５５．５．３模型建立及边界条件４６５．５．４隧道Ｈ维应为场特征分析４６５．５．５模拟结果及讨论５１ＶＩ
ｍ５．６本章小结巧第六章结论与讨论５３６．１结论５３６．２讨论５４参考文献５５致谢６１个人简历及硕±研究生阶段的科研成果６３ｖｎ
第一章绪论第一章绪论１．１引言随着我国改革开放和社会主义经济的日益发展，公路隧道、铁路隧道、水工隧道、地下管线，、城市地铁Ｗ及地下停车场等地下结构建设规模不断扩大。据不完全统计我国己建成公路铁路等交通隧道达２万多公里，水工隧道达１万多公里，规划和在建的公一路铁路隧道和水工隧道达２万多公里，这些数据均显示我国的隧道规模为世界第。在城市地铁和城市地下结构方面，到２０１４年１２月之前，全国城市地铁运营里程达３０００公里，规划在建的城市地铁里程达２４００公里，我。目前公开发表的资料和数据均显示国己成为世界上隧道和地下工程数量最多，、结构最复杂、发展最快的国家。然而我国位于世界大地震带一环太平洋地震带和欧亚大陆地震带之间，受太平洋板块和印度详板块的挤压严重一，形成系列巨型构造和活动断裂，区域地震十分活跃和频繁。自２００８年来．０２００８．２０，我国发生７级上的地震共有４次，分别是年巧川８０级地震，１０年玉树７．１．．级地震，２０１３年芦山７０级地震，２０１４年于田７３级地震。这些频发的地震对我国隧道及地下工程造成了很大的损坏，例如汉川地震发生后，四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院对四川境内５２座公路隧道的震害检测资料进行了巧计，结果显．５％．示其中１１的隧道出现极严重破坏，５乂％的隧道出现严重破坏，１９２％的隧道出现中４４等破坏，．２％的隧道出现轻微破坏，仅有１９．３％的隧道未出现明显震害台湾集集７．３级地震，造成台中地区附近５７座山岭隧道包括高速公路隧道、铁路隧道等，共有４９Ｗ座受到不同程度的损坏。故隧道稳定性地震响应特征研究十分紧迫和有必要。综上所述，本文依托国家自然科学基金重点项目《长达隧道地震响应机理与抗震》（：５１０３８００９）项目号，对国内外地震造成的隧道及地下工程破坏实例进行整理和归纳，并对隧道工程的地震破坏形式、影响因素Ｗ及破坏机理进行综合分析。分别从断层同震位移与隧道破裂的关系、地震波入射方向对隧道稳定性的影响和地震前后地应力变化对隧道影响Ｈ个方面进行研究。研究成果可为隧道及地下工程的设计和抗震设防提供参考。１．２隧道工程地震响应的研究现状１２．１．断层同震位移对隧道稳定性影响的研究现状地震的频发，给人类带来了巨大的生命财产损失，造成了严重的灾害，而绝大多数一破坏性地震是由于地球内部断层错动引起的构造地震地震发生时，断层的位错量１
中国地震局地壳应力研巧所硕止学位论文一般由几厘米至几米不等，在这种断层位错作用下，，隧道衬硕承受剪力，般为斜裂缝并有错台１９２３，２４００ｍｍ，。例如年日本关东地震时丹那山断层处产生水平错位达到竖向错位达到６００ｍｍ，隧道边墙处产生大量裂缝；１Ｗ５年日本兵库县南部地震中，横尾山断层造成了盐屋谷川隧道产生环切变形，横向水平错位量为８ｃｍ，竖向错位量为５ｃｍ，断层滑动致使隧道产生了复杂应力，隧道的边墙出现多条裂缝；２００８年巧川地震中，龙溪隧道因断层的直接错动而造成隧道形成了上下相对位移达Ｉｍ左右的错动变形ｔＷ１９和衬物拱部塌落。所断层的错动与地表的破裂关系越来越受到人们的重视。自５８年来，许多国内外学者研究了震级与断层破裂参数及位移量等之间的关系，并得出了ｔｗｕ大量经验关系式。国内学者叶文华等研究了我国西部走滑型地震的地表破裂长度Ｌ和位移量Ｄ与震级Ｍｓ和复发时间间隔Ｔ之间的定量关系，结果表明：震级Ｍｓ和复发时间Ｔ不仅与Ｌ值有关，同时还与Ｄ值相关，乘积ＬＤ值可用来估算震级Ｍｓ，比值Ｄ／ＬｉｓＴｔｉ与复发间隔密切相关Ｌ。宋龙伯等ｊＡ地震破裂长度和余震区分布长度作为地震时断层的破裂长度，建立了我国东部、西部和全国范围肉的震级与断层破裂长度Ｗ及断层破裂长度与震级么间的两种回归关系式。冉洪流系统搜集和整理了中国西部地区３０个大地震的震级及发震断裂的活动参数和破裂参数资料，建立了中国西部走滑型活动断裂的滑动速率、破裂参数与震级之间的经验关系。龙峰通过地震波谱、地形变、余震分布等方法整理了１９６５年Ｗ来华北地区地震的震源破裂尺度参数，建立了适用于华北地ｉｗｉｉ区地震活断层的地震震级－Ｂｏｎ震源破裂尺度关系。国外学者ｉｌｌａ和Ｓｌｅｍｍｏｎｓ等改进了面波震级，、地表破裂长度和断层的位移之间的关系发现面波震级、地表破裂长度和断层位移在本质上是随机的。这些关系己广泛应用于活动断裂的地震危险性及工程地震安全性评价等工作中。１．２．２地震波入射方向对隧道稳定性影响的概况地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大，地震波的入射方向发生不大的变化，地下结构各点的变形和应力可Ｗ发生较大的变化，相位差别也十分明显。但主要ｓｓ一ｉ一ｔｕ应变般与地震加速度大小的联系不很明显，随埋深发生的变化也不很明显。般而言，地震波平行于隧道轴线或是斜交于隧道轴线传播引起隧道轴向拉伸、压缩变形和弯曲变形；垂直或是近于垂直隧道洞轴线传播的地震波会引起隧道环形变形呈楠圆形。（）Ｐ２２４ｅｄ国内学者马行东巧」用ｐｌａｃ初步分析了不同埋深、不同地应力条件下地震波入射方向对隧道及地下工程的影响，得出随剪切波入射角的增大，地下工程位移响应先减小后增大，正交下的反应大于斜交反应，且垂直入射剪切波下洞室位移响应大于底面入射一的横向剪切波。因此在不同入射角条件下，般背波面的响应小于迎波面的响应。高峰２５［］一等采用惯性力学数学模型和有限元方法，列出体系的运动方程组，对隧道洞口进行了Ｈ维地震反应分析，得出在地震波作用下，在隧道衬硕边墙底部将产生较大的拉应力、２
第一章绪论ｐｓｉ－弯矩和轴向力，拱顶处产生较大的位移。金峰等利用离散元边界元禪合模型对溪洛渡工程地下厂房洞室群静一、动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的些问题进行了探讨，得到了离散元模型能够很好地模拟地下洞室群的变形，通过与边界元的稱合，可尼的影响，！＾模拟福射阻，由于福射阻尼的影响地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。近数十年来，世界各国都十分重视地下空间的应用。我国在许多大城市己建有地下和江底隧道，沿海城市亦会建造位于海湾底部的海底隧道。高峰等人Ｗ京沪高速铁路南京长江沉管隧道为背景，研究地震波作用下沉管隧道的响应，运用Ｎｅｗｍａｒｋ隐式时间积分方法，计算了１００ａ超越概率６３％１０％２％地震，，和动力作用下沉管隧道的反应确定了管身段和接头部位的应力和位移。１．２．３地震前后地应力的变化对隧道稳定性影响的概况根据形成初始应力场的主要因素，初始应为场由两个主要部分组成，即自重应力场和构造应力场。地震、温度不均匀、地表剥蚀或者其他物理化学变化等都可引起相应的应力场因此，它的基本特征和分布规律还远未被人们所认识，这就给初始应力场的确定造成很大的困难。然而确定初始应力场Ｗ及由地震引起的地应力化规律对于隧＾道及地下工程的稳定性具有十分重要的意义和工程价值，因为地应力的ｉ化会对隧道及２ＰＵＰ］（地下工程带来严重的破坏。在实际的分析中，根据现场测量信息如应力、位移和应变等）来反演地应力的特征，分析对隧道及地下工釋的稳定性影响Ｐ４３国内外众多学者对这方面的内容进行了许多深入的研究。Ｃｈａｒｐｅｎｔｉｅｒ指出隧道等地下工程开挖的力学机制在于初始应力的重分布，开挖可Ｗ诱发裂隙，他对比研究了开挖卸荷效应与构造破裂效应的差别。此外他还认为，泥岩的孔隙度、节理、构造应力方＂ｔｃｅ向、岩石的各向异性对岩石的破坏巧慌大的影响。民．Ｓ．Ｌｉｅｕｒａ化胡佛水顷下面的一Ｐｗｓｉ个隧道中首次成功地进行了原岩应力的测量（Ｔ斜穿地。彭建兵等对马蹄形隧道４裂缝进行了研究°，认为整体式马蹄形隧道衬勘结构４０斜穿地裂缝时，其破坏模式为扭３９转［１、弯曲、剪切变形破坏，破坏变形不对称。康勇等对深埋隧道的损伤破坏模式的数值试验指出，深埋硬岩破坏Ｗ拉剪破坏为主，且围岩的损伤表现出明显的非线性特征和局部特征。赵德安等对乌銷岭隧道进行了Ｈ维地应力多元有限元回归拓展分析。邱祥［＂１波等采取三维有限元回归分析方法，充分考虑岩体自重与构造应力的影响，利用多元线性回归原理，计算了区域的初始应力场。景初、刘高等在木寨岭公路隧道施工中简单介绍了地应力情况。梁文潮在乌銷岭隧道设计中也充分考虑了地应为的特征和作用。３
中国地震局地壳应力硏巧所硕止－学位论文１．３研究内容和技术路线１．３．１研究内容：针对隧道稳定性地震响应特征的研究问题，本文拟开展Ｗ下Ｈ个方面的研究１．３．１．１断层同震位移与隧道破裂特征的关系研究活动断层的错动是影响工程稳定性及安全性的重要因素，本文通过搜集并分析大量强震区断层同震位移和隧道破裂的资料，研究汉川地震震区同震位移与汉川地震隧道震害的关系。首先研究了前人的研究成果，特别是Ｗｅｌｌｓ等人关于震级与断层破裂参数和地表位移之间的经验关系式。然后将我国巧川地震的地震参数代入Ｗｅｌｌｓ的关系式中，进而与议川地震的实际破坏情况进行对比。进而能够为在震区修建隧道的选线问题和抗震设计提供有力的参考。１．３丄２地震玻入射方向对隧道稳定性的影响规律由前人的研究结果可知，隧道的震害机理有两种：断层错动或地震波的振动。本文为研究地震波入射方向对隧道稳定性的影响规律，通过Ｈ维有限元软件ＡＮＳＹＳ对地震波进行模拟，将模拟得结果与真实的隧道的破坏情况进行对比，此来掌握和了解隧道在地震动力下的响应规律，为隧道的抗震减灾提供很好的参考。１３．１．３．地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响情况随着隧道埋深的增加，隧道将穿越地层复杂的高地应力区。再加之，深部地应力的是不容易被工程技术人员所测量的，所高地应为问题不得不被工程界重视。又因为地，从而会对隧道的稳定性造成很大的威胁震的发生导致深部地应力很大的变化。本论文通过搜集和整理地震前后地应力造成变化的实例，来分析和归纳地应力的变化对隧道稳３Ｄ－ｓ定性的影响，并利用ｉｍａＨ维有限元软件对巧川地震前后变化的地应力对隧道的ｇ稳定性影响进行模巧，最后将模拟结果与汉川地震的隧道震害实例进行对比分析。１．３．２论文的技术路线为了摸清隧道及地下结构在地震中的震害机理、破坏形式的类型及影响因素等，：本文将从１＾下凡个方面展开研究＂＂首先通过收集和整理国内外震区隧道及地下结构的震害实例，特别是综合５．１２坟川地震中隧道的震害实例及前人对隧道震害研究成果的整理结果，对隧道的震害机理、破坏形式Ｗ及影响因素进行系统地研巧。其次在前人对同震位移进行综合研究的基础上，结合汉川地震中隧道变形破坏的数。据，将断层错动的位移对隧道及地下结构的影响进行了研巧４
第一章绪论再次在研巧汉川地震中山岭隧道震害的基础上，通过Ｈ维有限元ＡＮＳＹＳ软件模拟地震波的入射角变化对隧道稳定性的影响规律，并对地震波对隧道的破坏形式及破坏机理进行归纳总结，Ｗ探索隧道震害实例的内在原因，从而为隧道的抗震设计提供参考。最后本文为了寻找地震前后变化的地应力对隧道及地下结构的影响规律，在前人对３Ｄ－ｓ地震前后地应力的变化研究的基础上，通过Ｈ维有限元软件ｉｇｍａ模巧了坟川地震前后某隧道的地震前后的应力状态并与汉川地震中实际震害实例进巧对比分析。根据Ｕｉ上研究思路，具体技；线如图ｌ捜集地震对隧道破坏的实例分析地震对隧道影咱的因素并细化研巧方案Ｊ＇￣￣．＂￣￣Ｉ１ＩＩ资巧调研实例分析数值模拟理论研究￣ＩＺＺＺＵＴＴ，１Ｊ＿＾＇￣ＩＩｉ同震位移ｆ地震波入射ｆ化震前后地应ＩＪ角的变化力的变化ＩＩ／＼Ｎ（．（ＡＮ。＾模巧地震波入射Ｄ－ｓ同震位按与隧道破３ｉｇｍａ模抵议川地震地裂的关系角对隧道的影响规律应力变化对隧道的影响规Ｖ＇ＶＶ己０—＿—Ｉ＾震区隧增地震响应特图技术路线图５
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文６
第二章隧道震害研究第二章隧道震害硏究一般认为地下围岩的振动加速度小于地面，而且围岩有足够的刚度保持隧道及地下结构形状不变，因此，隧道有较好的抗震性能隧道及地下结构的震害是地震结束＂＂后最真实的原位试验结果，因此对隧道震害资料进行整理、分类和归纳，对于隧道ｔＷ及地下结构的抗震减灾研究具有非常重要的意义。Ｄｏｗｄｉｎ和Ｒｏｚｅｎ１９７８、Ｓｈａｒｍａｇ（）４７［Ｗ口。］刖［］和Ｊｕｄｄ１９９１、冈本舜％４、Ｙｏｓｈｉｄａ９９６、徐复新１９胆和潘昌实１＂０（））ｙ）（）（）＂＂．１２等都进行了这方面的研究工作，５。本章将在此基础上结合巧川地震中隧道的震害情况，对隧道及地下结构震害的破坏形式、影响因素及破坏机理进行归纳和总结。２．１隧道结构震害简述近年来国内外发生了许多地震，给人们生命财产带来了极大的损害，对地面建筑和隧道Ｗ及地下结构工程都造成了严重的破坏，下列举了２０世纪Ｗ来地震对隧道及地下结构造成比较大的破坏的实例；１９０６年美国旧金山８．３级大地震，严重破坏了横穿圣安德列斯断裂带的两座隧道。圣安德列斯水巧集水隧道横穿断层带，部分隧道向北移动２．４ｍ，砖衬脚洞口损坏长达８．５ｍ一；圣克鲁斯山上的长１８９０ｍ的铁路隧道也发生类似的变形；埋深２１４ｍ的莱特号隧道是木衬颇．ｍ，其洞顶及两侧巧塌、木料折断、轨道隆起、枕木裂断、断层水平错位１３７；埋深２０７ｍ的莱特二号隧道没有穿越断层，也发生了洞顶巧塌，木料折断１９２３８．３６２年日本关东级大地震，烈度为Ｘ度。震区内１１座铁路隧道，有８座受到严重破坏，拱部和边墙塌落，衬硕出现裂缝和变形错动。东京附近２５座隧道受到严重损坏，其中洞身破坏１４座。这些隧道距震中较近，均未穿越断层，其破坏形式主要表现为拱部和边墙巧塌、衬初开裂和变形错动、洞口砖石墙碎裂破坏等。其中长坂山隧道（埋深９１ｍ一）混凝止衬初破损严重，处边墙与拱圈错位达２５ｃｍ。南无谷隧道（埋深％ｍ），穿过皱曲破坏的玄武岩，衬硕裂缝遍及全洞，变形严重，，，底板严重上鼓最大达Ｉｍ左右５３５４ｌＨ］断面收缩最大达５０ｃｍ。１９巧年美国加州克恩郡７．６级的地震，造成南太平详铁路的４座隧道边墙发生扭曲、地面（洞壁）出现大裂缝、洞顶穿透等严重破坏，这４座隧道均通过风化破坏的闪绿岩？４６和白狼断层破碎带，用厚３０６０ｃｍ的钢筋混凝±加固。３号隧道横穿白狼断层，埋深ｍ，一边墙混凝主被压碎，处边墙上跳并将扭曲变形的钢轨圧在其下。４号隧道埋深３８ｍ，一一处边墙横向错动达５０ｃｍ，处透顶巧塌，。５号隧道埋深６９ｍ，震后地面裂缝泥石流入洞Ｐｓｕｓｙ内。６号隧道埋深１５ｍ，衬棚断裂剥落，震后这４座隧道都改建成为明壁或重建。７
中国地震局地壳应力研充所硕±学位论文１９７１年美国圣佛南都６．４级地震使多座隧道受到不同程度的破坏，其中己尔宝隧道巧埋段位于ＳａｎｔａＳｕｚａｎａ断层Ｗ南仅３０ｍ，混凝±衬掏严重剥落和破碎。圣佛南都隧道邻一ｔｗｉ近Ｓ，２．２９，。ｙｌｍａｒ断层处衬彻损坏和错位处竖向错位达ｍ产生挽曲裂缝麦克莱隧道衬顿中出现长而宽的裂缝。范诺曼罗斯隧道混凝主衬彻出现数Ｗ百计的非构造性裂缝一一一。紧靠条断层正在施工的座大型地下水库受到破坏。该水库为矩形无梁楼盖结６？构１０ｍ厚的冲积沙游泥王层，覆盖于缓倾斜的中等基性岩层上，顶。水库地址止壤为板上回填止厚１，４。，．４ｍ水库地址最大加速度为０．ｇ该处发生了大滑坡对水库施加很大的主压力，结果使得顶板沉陷，，墙板接头处及立柱两端混凝±破碎钢筋弯曲。１９７８年日本伊豆尾岛发生７．０级地震，震后出现了横贯隧道的断裂，隧道衬彻出现了一９０６ｍ，通系列破坏，造成围岩膨胀、端面变形和混凝±挤出。稻取单线铁路隧道长一过粘±质的山头，。地震时，稻取隧道所在地区出现条横截该隧道的大断层隧道中央，，地段发生破坏，隧道仰拱及初衬严重开裂隧道中央混凝±剥落冒顶，塌入大量王石钢巧被拉断，衬御断面严重变形，宽度缩短约０．３ｍ，底鼓约０．３ｍ。有９条铁路和公路隧。道受到不同程度的破坏，近隧道西洞ｎ处钢轨受压經曲其中稻，轨道和轨枕发生错位０．６２ｍ取隧道两侧产生的水平位移，产生围岩膨胀、断面变形和混凝主衬硕被挤出的现象［气１Ｗ５年日本阪神大地震，震级７．２级，对神户市的地铁线路造成严重破坏，神户市地下铁道多数车站有震害现象发生，特别是大开站和止泽站破坏最为严重，混凝±中柱开裂倒塌、顶板和楼板断裂巧塌、侧墙开裂等破坏现象随处可见。大开车站地表面是２８号？国道，在１００ｍ长３０ｍ宽的范围内，路面下沉３４ｍ，在沿地铁线路的地表面出现了连续几十米长的裂缝，穿。山阳新干线的新神户站的东西两侧的六甲隧道横切六甲断层系过活断层，隣道的水泥内壁有１００处裂缝。在地震区共有１１１座山岭隧道，遭遇到破坏的有１２座，超过１０％的山岭隧道受到了严重破坏，特别是建于２０世纪６０年代及前的隧道，，由于设计时未考虑浅埋地层变形的影响，隧道结构的抗震性能无法承受这次大地震拱项部分往往发生严重的剪切裂纹及剥落，横断面内普遍出现混凝±剥片，地铁结构在这一次地震中更是发生了大规模损坏，隧道衬硕大面积开裂，相当部分车站立柱被压坏而造成地面塌陷。归纳区间隧道的破坏形式，主要是裂缝，其中多为侧墙中间的轴向弯曲，裂缝，在接头处也有损害，混凝王脱落，钢筋外露Ｗ及竖向的裂缝，在破坏严重处中ｉｓｗｗ柱的上下端也有损坏。１９７６年唐山７．８级地震，该区域矿区的井巷等桐室都遭受了不同程度的破坏，有的巷一些地下通道道表面产生剥落裂隙，有的巷道发生巧塌。市内地下管道受到剪切破坏，、ｔＷ，煤矿巷道和人防工程都产生了轻微的破坏。如在ＩＸ度区的天津宁河县和汉沾区地下￣人防工程尤其是通道普遍出现了有规律的１３ｃｍ的环向裂缝，少数出现纵向裂缝，在接头转角处多发生断裂并有所错动造成漏水，个别底部有喷砂冒水和局部倒塌现象。在ｖｎｉ８
第二章陵道震害硏究。度区的天津塘沾地区，地下人防工程基本完好，但不少通道也出现许多环向裂缝工程主体的裂缝多发生在Ｔ字接头、拐角、出入曰、不同结构的交接入口和断面形状变化的部位。１９９９年９月２１日，台湾集集７．３级地震，造成台中化区附近５７座山岭隧道包括高速公路隧道，，、铁路隧道等共有４９座受到不同程度的损坏如衬硕开裂、剥落、移位等。甚至钢筋弯曲等不同程度破坏，距离发震断层２５ｋｍ范围内的４４座受损隧道中，严重受损２５２０％５者占％，％，并且隧道的破坏与地质条件、隧道，中等受损者占轻微受损者占５ｒａ结构等多种因素有关。２００８年５月１２日四川省巧川８．０级大地震，致使多条交通线特别是宝成铁路及都巧高速公路上多座隧道严重损坏，衬彻开裂变形，洞口仰坡大面积塌方致使交通处于擁疾状ｗｔｉ一一态。宝成线宝鸡广元段３２３座隧道有３１座隧道在这次地震中受到不同程度的损坏，震害率占隧道总数的９．６％，典型震害形式可归纳为：其中桐口边仰坡落石１０座；洞口结构损坏４座，，棚洞损坏２座，明洞砸坏２座，衬硕开裂、漏水剥落１３座另外都巧高速公路的多座隧道也受损严重，其中龙溪隧道已经建成的２０００多米洞壁大面积破碎、开裂，隧道路面也被挤压变形拦腰断成５截，Ｘ程的损毁率达，整座隧道被连续的大塌方〇龄］８０／〇。一ｔＷ些特点ｌＷ根据Ｗ上的隧道及地下工程的震害实例，归纳有下：１、地震时，穿越断层的隧道会受到严重的破坏，在靠近断层处的衬彻和与隧道轴垂直的平面内会发生较大的横向和竖向错位；２、修建在松软堆积物中的地下结构比修建在坚硬岩石中的地下结构破坏严重；‘＇終３，５０ｍ，、地下结构的破坏程度随覆盖层厚度的増加而减小当覆盖层厚度小于时地下结构容易遭遇破坏，化如隧道洞口巧埋地段是经常受到地震破坏的地段；４，、隧道结构的破坏与地面峰值化速度有关，峰值加速度取决于地震震级和震中距－＜－０１巧．．当ＰＧＡ，０１５９０４巧时，地下结她面峰值加速風．时地下结构损坏轻微；当ＰＧＡ构损坏严重ＰＧＡ＞０．４５９，；当时地下结构损坏非常严重：５、衬硕厚度较大的地段损坏的百分率大于厚度较小的地段；６、距震源５０ｋｍＷ外的隧道未受到损坏；一，地下结构的破坏程度远远小于地面建筑物７、在同烈度条件下。２．２沒川地震隧道震害情况介绍°２００８年５月１２日１４时２８分４砂（北京时间），四川省汉川县境内（北韩３１．０，东°经１３，．４发生矩阵级Ｍｌ为７．９、面波震级Ｍｓ为８．０的强烈地震这次地震发生在龙口）－４９、山断裂带上Ｉ属于逆冲走滑型地震，这是１９年Ｗ来中国大陆发生的破坏性最广救一灾难度最大的次地震。在震中区有多座隧道及地下工程，都江遐至映秀高速公路有４９
中国地震局化壳应力研究所硕±学位论文座（龙溪隧道、紫坪铺隧道、龙洞子隧道和烧火坪隧道）；Ｇ２１３线都江瑕至巧川段有１０座（白云顶隧道、友谊隧道、马鞍石隧道、毛家湾隧道等）；剑阁至青川段（酒家哑隧道一）、Ｓ１０５北川至青川段（牛角煙隧道）和都江堪至龙池段（龙池隧道）上也有些公路隧道，这些隧道都处在高烈度区，遭受了比较严重的震害。下面笔者将巧川地震中隧道的震害情况与上述的破坏类型进行综合对比分析，重点分析都江樞至映秀高速公路段ｓｙｔ和Ｇ２１３都江框至汉川段的隧道震害情况。下面将基于陈乐生主编的《巧川地震公路震害调查》对巧川地震中Ｗ上隧道的震害统计情况进行分析。下图为都江框至映秀段和Ｇ２１３都江框至汉川段上的隧道分布情况图。？、－‘－．、汉ＶＡ／Ｘ；．：、／换；ｆ■．山＼．－１．，一ＷＩＩ－－图２１都江返至映秀段隧道位置图图２２Ｇ２１３都江框至映秀段隧道位置分布图－ｓｔｗ２－图３化１３映秀至议川段隧道位置分布图２．３基于沒川地震的隧道震害模式分析通过对上述国内外隧道震害实例的资料进行分析和归纳，得出了隧道及地下结构具有Ｗ下几种破坏形式，主要分为隧道洞身衬棚的开裂和洞口的巧塌，在此基础上笔者结合汉川地震中实际的隧道震害情况进行对比分析研究。１０
第二章隧道震害研巧２３．１隧道洞身的开裂２．３．１．１衬湖的剪切错动隧道建在断层破碎带上，当断层错动时常常会发生这种形式的破坏。强震区隧道洞曰段和洞身段覆盖层与基岩接触带受地震面波和剪切波的作用大，极易产生剪张性环向破察，从而产生衬顿的错动。在狡川地震中紫坪铺隧道、龙溪隧道、白云顶隧道和牛角诬隧道出现了这种破坏情况。心’＇咬卿１雛麵，６８１１图２－４衬彻的剪切错动■譯图２－５龙溪隧道剪切错动图２－６紫坪铺隧道剪切错动－三，？？．、ｌｉｉ．巧Ｉ，二料扭Ｉ图２－７牛角迹階道剪切错动图２－８白云顶隧道剪切错动１１
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文－－２５￣２８图是汉川地震中出现环向剪切错动的隧道震害情况，龙溪隧道位于映秀大断裂（巧）与龙溪断裂（Ｆ２）之间，为龙口山彭灌推覆构造带中相对稳定和简单的地质块体￣３０ｍｍ施工缝基本。隧道洞内衬砲开裂错台并与路面形成环向裂缝，裂缝宽约ｌ；￣开裂５３０ｍｍ口段施王缝开裂错台严重，，有的与地面形成环向裂缝，裂缝宽约；洞严－重处错台２０ｃｍ（如图２５所示）。紫坪铺隧道洞内衬巧多处被震裂，并与路面形成环向￣￣５３０裝缝，裂缝约１０２０ｍｍ。施工缝基本开裂，有的与地面形成环向裂缝，裂缝宽约￣工缝全部开裂ｍｍ。牛角班隧道Ｋ８７＋１３１施工缝处错台４５ｃｍ。白云顶隧道洞内施，严重段落存在错台，严重病害处缝宽达到１０ｍｍ，错台达到１０ｍｍ．２．３丄２衬湖纵向开裂，发生这种形式的破坏主要是由于地震波平行于隧道轴线，其危害性最大发展可引起隧道掉拱，、边墙断裂甚至引起整个隧道塌方。６６［１－２－图２９衬抑的纵向开裂图１０龙溪隧道衬硕孰向开裂ＢｔＥ届６６［１－图２－２１２１１紫坪铺隧道衬彻纵向开裂图友谊隧道衬砲纵向开裂￣－图２－、１０图２１２是议川地震中龙溪隧道紫坪铺隧道和友谊隧道的衬彻纵向开裂震５？害图，从现场调查结果来看２０ｍｍ，基本沿着隧道轴线方向并分，这些裂缝宽度均为，，纵向裂缝分布具有拱肩部位比拱顶多布在隧道的左右拱肩，双线隧道主要产生在拱肩单线隧道主要产生在边墙的规律。左右拱肩和左右拱脚的部位产生纵向裂缝的情况较１２
第二章階道震害硏究＂＂多，形成了Ｘ共扼裂缝。２．３．１３衬湖环向开裂－１３）主要与纵向不均荷载环向裂缝（如图２、围岩地质变化、沉降縫等处理不当有一关，多发生在洞曰或不良地质地带与完整岩石地层的交接处。另外个主要因素就是隧道轴线与地震波的传播方向垂直时巧Ｗ造成隧道衬搁出现环向开裂。据统计，环向裂缝￣４０％约占裂缝总长的３０％。２－－图１３村棚的环向开装图２１４紫坪铺隧道衬满的环向开裂ｊｎ瞬擊ｆＷｆＷ图２－－１５马鞍石隧道衬硕的环向开裂图２１６龙池隧道衬棚的环向开裂在巧川地震中，，１＾上隧道出现了衬彻的环向开裂多数隧道洞内衬棚多处被震裂并一与路面形成环向裂缝￣，裂缝宽约１０２０ｍｍ。有的裂缝在同模衬棚内形成纵横交错。２．３．１．４衬湖斜向开裂斜向裂缝－（如图２１７）常因混凝止衬勘的环向应力和纵向受为组合而成的拉应力造成的、其危害仅次于纵向裂缝。雌阔取ｔｉｎ２－１７２－图衬硕的斜向开裂图１８烧火坪隧道衬硕的斜向开裂１３
中国地震局地壳应力研究所硕－上学位论文隱：ｒｉｗ－ｔｉ图２１９紫坪铺隧道衬湖的斜向开裂图２－２０酒家诬隧道衬脚的斜向开裂在汉川地震中出现斜向裂缝的隧道有烧火坪隧道、紫坪铺隧道、酒家哑隧道和马鞍石隧道等一，裂缝宽约斜向裂缝般是由地震波与隧道轴线方向斜交，裂缝走＂向一般和隧道轴线方向呈４５左右。２．３丄５底板隆起造成底板隆起有多方面的因素包括物理原因、力学原因和岩体结构原因。底板岩层的软弱程度决定着隆起量的大小，相似材料研究表明，隧道底板隆起的最大破坏范围与底板的宽度成正比，随底板软弱岩层厚度的增加，隆起量将急剧增长，但当软弱岩层厚度超过隧道宽度时，隆起的增长量趋于缓和。其破坏的基本外在表现形式如按表相特征６９［］来分有：直线型、折曲型和弧状型。底板隆起６７［１图２－２１底板隆起．＇’參芋｜；；戰＾觸６６６６ｔｉ１１图２－２２酒家煙隧道底板隆起图２－２３龙溪隧道底板隆起１４
第二章隧道震害研充在巧川地震中发生这种形式的破坏很常见，都江遥至映秀高速公路和Ｇ２１３线都江堪至议川段中多数隧道都出现了这种类型的破坏，如龙溪隧道底板向上隆起３０ｃｍＷ上；紫坪铺隧道底板多处开裂，裂缝宽、错台，个别地方与沟槽、衬硕裂缝形成环向贯通度￣２０ｍｍ约２。左、右线隧道路面均出现仰拱开裂、隆起和下陷现象；龙洞子隧道左、右洞各有两处在与衬搁巧塌对应处的路面隆起。Ｗ上是在前人对隧道震害模式分类的基础上，本文结合紋川地震中隧道震害情况进一步进行了对比分析，在实际的隧道震害中不仅是上几种形式，更多的是Ｗ上这些震害模式的姐合，比如在隧道衬硕上出现纵横裂缝的交错等，需要科研人员对隧道的震害机理更进一一步的研巧和探索，笔者从《纹川地震公路震害调查》和些关于纹川地震隧一道震害的文献中获得了些数据，最后将议川地震中隧道衬彻的破坏类型进行归纳总２－结，见表１。２－表１坟川地震震区隧道洞身震害统计隧道洞身破坏隧道名称备注Ｉ紫坪铺隧道衬砲严重变形破坏麻龙溪隧道错动达２０ｃｍ左右衬砲剪切错动白云顶隧道严重处错动约１０ｍｍ，．＋－牛角巧踐道在Ｋ８７１３１化施工缝错动约４５ｃｍ龙溪隧道衬棚多条纵向平行裂纹，形成碎裂状衬彻纵向开裂紫坪铺隧道裂缝开裂达３０ｍｍ友谊隧道．纵向开裂、掉落暴…紫坪铺隧道与路面形成环向裂缝０￣２０，裂缝宽约１ｍｍ？．１马鞍石隧道与路面形成环向裂缝，宽约０２ｍｍ．衬御环向开裂龙池隧道在洞身衬搁形成环向开裂友谊隧道施工缝基本开裂，与路面形成环向楚缝°紫坪铺隧道与轴线近４５衬硕斜向开裂。酒家班隧道与轴线近４５龙溪隧道底板隆起约３０￣６０ｃｍ底板隆起紫坪铺隧道隆起高约６０ｃｍ龙洞子隧道与衬彻埼塌对应处隆起２．义２隧道洞口及洞ｎ边坡震害情况隧道洞口塌方是一种常见的隧道震害，隧道涧身主体结构抗震能为较强，其在地震一中般为开裂或变形，较少有隧道洞身结构完全塌方的震害，但隧道洞日由于受围岩约一束作用较小，般为浅埋且围岩风化破碎，，比较容易发生村彻开裂或洞口塌方并堵塞１５
中国地震局地壳应力研究所硕止学位论文隧道洞口，造成交通痛疾。紋川地震公路隧道震害调查发现：隧道洞口结构是仅次于断层破碎带段隧道结构震ｆｗｉ害的严重区段。通过对８座（龙溪隧道、紫坪铺隧道、龙洞子隧道、马鞍山隧道、白云顶隧道、友谊隧道、毛家湾隧道及桃关隧道）震害较为严重隧道的资料进行收集和整理，下面对汉川地震中隧道洞口的震害情况进行分类：２．３．２．１落石造成洞口损坏落石是指地质边坡表面个别块石因地震、降雨、人类活动等因素失稳后顺着坡面发一生下落，预防治理较困难，是工程建设中的个难题。图２－２４龙溪隨迫厢塌巨石堆积洞口图２－２５龙洞子隧道出口有落石龙溪隧道出口山体崩塌滑坡，大量巨石滚落坡面及隧道洞口，滚落巨石将洞曰车辆及临时建筑砸坏，洞口仰坡支护破损严重。龙洞子隧道端墙顶部冒石及翼墙局部被落石砸坏，右洞出口洞口端墙己被崩塌体掩埋。２．３．２．２滑坡造成洞口破坏滑坡对隧道洞口造成破坏的机理主要是滑坡体挤压隧道，随着偏压增大，隧道本身难Ｗ承受，导致隧道变形开裂，在滑体移动和滑坡推力共同作用的过程中，隧道会出现整体纵向弯曲变形、倾覆和位移等。汉川地震中隧道洞口出现这种情况的破坏主要有白云顶隧道和毛家湾隧道。勺、浦；ｉＦ命＼－團２２６婿坡造成隧道破坏图２－２７龙洞子隧道涧口破坏１６
第二章瞪道震害研巧？＾—段．图２－２８白云顶隧道涧口破坏图２－巧毛家湾隧道洞口破坏２３．２．３洞口边坡及端墙开裂隧道洞口的破裂与毁损主要发生在端墙式和柱墙式洞口结构中，削竹式洞口基本未见破损现象。洞口震害主要表现为端墙、拱圏、翼墙和伸缩缝开裂，拱圈与端墙松脱，＇化及冒失掉落等；；。ｗｆｉ２－３０２－图龙溪隧道洞口边坡开裂图３１紫巧铺階进洞口边巧斤裂＂‘’－．？‘－Ｗ、＂Ａ丫ｒ＾气？忠、？．ＡｌＷＩＷ－间２－３２白立顶隣迫洞口端墙开沒开裂阁２Ｗ龙洞子隧道洞口端墙开裂栗巧．．．習６６１１图２－３４图２－３５桃关隧道徊口端墙开裂１７
中国地震局地巧应力硏究所硕上学位论文汉川地震中，龙溪隧道出口洞日仰坡支护破损严重，边坡出现大量接近水平的裂缝：紫坪铺隧道出口边坡出现网状开裂；白云顶隧道都江眶端洞口拱圈右上侧存在两条裂缝，ｍ，洞口左，存在两条裂缝．ｍ，３各长约４下侧结构破损，各长约３５开裂严重宽约０ｍｍ，翼墙与左侧洞口端墙连接处开裂，缝宽５０ｍｍ；龙洞子隧道左洞出口洞口端墙有一横向结构裂缝与二次衬棚拱圈寅通，缝宽约１．０ｍｍ，同时端墙伸缩缝已裂开约２０ｍｍ宽；毛家湾隧道洞口拱圏右侧出现裂缝，部分冒石砸落；桃关隧道洞口边坡破坏严？重，局部出现大的开裂，裂缝宽度在１３５ｃｍ化围内。一些数据笔者从《没川地震公路震害调查》、《坟川地震震害》及相关文献中得到，－现将Ｗ上的隧道洞日及洞口的震害情况，２２所汇总成如表示：表２－２巧川地震震区隧道洞口及洞ｎ结构震害统计隧道名称洞＇ｎＩ］ｍ＾巧溪隧道山体崩塌、仰坡开裂洞ｎ结构相对稳定＾龙洞子隧道崩塌、落石端墙开裂，落石堆积洞口边仰坡上方山体崩塌紫坪铺隧道边坡破裂落石掉在洞口口二友谊隧道崩塌、滑坡边墙开裂、漏水边仰坡上方山体崩塌、滑塌白云顶隧道边坡滑坡端墙和拱圈开裂二马鞍石隧道仰坡开裂底板开裂、局部掉块仰坡开裂毛家湾隧道拱圈出现裂缝基岩风化严重左拱肩混凝±剥落口墙破坏严重，出现桃关隧道上方局部有落石堆积拱圈与洞ｎ墙体严重脱离大裂缝宽约￣３５ｃｍｌ２．４隧道震害情况影响因素分析一美国Ｓｈａｒｍａ等（１９９１）搜集了世界上些地震对地下洞室影响的定性资料。包括８５次９２，了世界范围内地震对地下洞室影响的１份报道，并把这些资料汇编成数据库一些主要因素用Ｗ确定地震可能影响隧道及地下工程的。２．４．１地震震级、烈度及震中距的影响地震震级为衡量一次地震释放能量大小的尺度一。次地震对地面的影响程度除了震一心级式外，主要还与震中距和震源深度有关。地震烈度指某地区、地面及房屋建筑物等一工程结构遭受次地震影响的强烈程度，它为震级和震中距的综合参数，人们通常用地震烈度来衡量各地区所遭受的地震影响程度，也就是说震级越大，震中距越小，震源深ＰＵ。度越浅，地震烈度就越大７２ｌｔＳｈａｒｍａ等统计了隧道震害的情况，研究表明大部分隧道破坏是大于７．０级的地震１８
第二章隧道震害研究造成的，而且震级越大，隧道破损的程度也就越大。在有确切地震参数可查的１７４个实例中，７０例的震中距小于２５ｋｍ７０７１％有，在送个实例中有的隧道遭到破坏；而且破巧的实例中有将近７５％的震中距在５０ｋｍ内。因此，大震级和小震中距的组合效应表明地下涧室所处的位置的地震烈度是评价其抗震性能的一个决定性因素。２．４．２地震波入射方向的影响地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大，即使地震波的入射方向发生不大的变化，地下结构各点的变形和应力亦可Ｗ发生较大的变化，相位差别也十分明显。但７３一［］一主要应变般与地震加速度大小的联系不很明显，随埋深发生的变化也不很明显。般而言，地震波平行于隧道轴线或是斜交于隧道轴线传播引起隧道轴向拉伸、压缩变形和弯曲变形；垂直或是近于垂直隧道洞轴线传播的地震波会引起隧道环形变形（呈楠圆形）。马行东利用ＦＬＡＣ３Ｄ巧步分析了不同埋深、不同地应力条件下地震波入射方向对隧道及地下工程的影响，得出随剪切波入射角的增大，地下工程位移响应先减小后增大，正交下的反应大于斜交反应，且垂直入射剪切波时洞室位移响应大于底面入射的横一向剪切波。因此在不同入射角条件下，般背波面的响应小于迎波面的瑜应。２乂３隧道埋深的影响由于隧道的振动变形受周围岩±体的约束坏程度一般随覆盖层厚作用显著，所＾破ｔＷ度的増加而减小。Ｓｈａｒｍａ根据１９２个地下洞室的震害实例，做出了有菱覆盖层厚度与地下涧室破坏程度惰况的统计（如表２－３０ｍ所示），在埋深５Ｗ内地下结构的严重破坏：丢率达到１８％，埋深１００ｍ＾＾内亦可达到１７％。埋深大于１０〇１１１后破坏賴蒙明愚较弱，而１埋深３００ｍ后则很少见到严重破坏的情况。表２－３覆盖层厚度与破坏程度的关系￣￣破坏程度（隧道座数）破歸例比例（９＾／轻中等重未破坏占同组占总体＜５０１４９１０２４５８３５５０－１００２１２１２２９５－１００２００３０１６４０４２００－３００３２１１３３２７３００－５００４３０４６４８５００－１０００９１０２８３１１－００１０００１５０１０４１＾２Ａ４地层岩性及地质条件的影响由于各种地层撞性的阻尼和地层性质有较大的差别，因化，地层岩性对地震波的传播及地下建筑结构地震动力响应有很大的影响。Ｓｈａｒｍａ统计了沉积岩、火成岩、变质１９
？中国地震局地壳应力硏巧所硕－丄学位论文岩和松软堆积物等不同岩石类型的隧道破坏，７９％。在所有破坏案例中巧硕石隧道中有的隧道遭破坏，占全部破坏案例的１２％７３％的隧道遭破坏，占全部破；沉积岩隧道中有坏案例的１２％４２％的隧道遭破坏，占全部破坏案例的１６％隧：火成岩隧道中有；变质岩１％＾道中有１的隧道遭破坏，占全部破坏案例的１％。从Ｗ上数据可式看出松散堆积物由于地质条件较差，，阻尼比较大，因此在这种围岩中隧道容易在地震动力作用下产生破ｔｗ一坏ｉ。习小华研巧了摺曲和断层对隧道的破坏规律，般来说，岩体经受的构造变动的次数愈多、愈强烈，岩层的节理裂隙就愈发育，岩体的稳定性也就愈差。摺皱的形式、疏密程度、轴向与隧道轴线的交角不同，围岩的稳定性不同，这是由于摺皱的核部岩层受到强烈的张力和压力的作用，巧核部的岩层就比翼部的岩层破碎得多。因此，隧道横穿摺皱翼部比横穿核部有利，，。在断层附近因地层的相对位移会使破碎带的宽度很大若岩层发生倒转，，而且往往会出现大的逆断层不仅节理裂隙十分发育。如果隧道通过断层，断层宽度愈大，走向与隧道轴向交角愈小，在隧道内出露的愈长，对围岩稳定性影６［７１响愈大。刘志刚等对断裂多期活动及其在构造地质学、煤田地质学、矿井地质学等领域的应用做了相应的研究。王成虎等在有关区域地质资料的基础上，通过分析断层活动性、构造应力场特征Ｗ及地震活动性，对喀什河水电站工程的场址稳定性问题进行了Ｗ研究。罗利锐等通过将地质力学中构造体系的复合及构造演化应用到隧道及地下工程围岩稳定性分析中一，分析了各种力学性质的单式断层、归并复合式断层及断层交会等的特点和对隧道围岩稳定性的影响，并通过厦口海底隧道现场实例做了验证。２．４．５地应力的影响一地应力是影响地下工程稳定性的，个重要因素，高的地应力环境下的地下洞室在地震的扰动下，会更易发生破坏失稳赵德安采用多元回归分析方法，依据有限的实测地应力巧展计算隧道区初始地应力场Ｉ能较好地反映地形、地貌和地质条件对初始ｓｔｗ地应力场的影响。隋斌等通过地震荷载对地下涧室群的动态响应模拟，发现地下洞室开挖后洞室角点及顶拱部产生较高的应力集中区，高边墙的中部出现较大范围的拉应力区，。地震荷载使高边墙拉应力增大需要注意该处拉裂破坏的发生。巧川大地震山岭隧道的震害表明，近水平的最大主应力的方向与隧道轴向大角度相交，强烈的地震波和振ｓｉ一ｔｌ动触发的高地应力瞬间释放叠加在起，促使隧道仰拱和底板多处强烈隆起并破坏。高地应力环境下洞室开巧过程中、，测点处的应力释放很有规律，表现为应力急剧释放应力调整和应力稳定３个阶段。在应力调整阶段，径向应力虽己转入缓慢释放，但切向ｓｓｔｉ应力有増强现象，这时易引起岩体的失稳和破坏柳厚祥通过模拟高地应力隧道的开挖，得出围岩越坚硬，隧道周边的围岩应力越高且集中，，位移越小。随着围岩的软化隧道周边的围岩应力有向远离隧道方向迁移的趋势，位移逐渐増大。因此围岩较好的隧道应主要解决高地应力集中问题，围岩较软弱的隧道应主要解决变形问题。２０
第二章蹈道震害研巧２．５震害破坏机理探讨８４Ｒｒｔ艮［ｌ一ｏｂｅｏｗｅ进行的项关于岩石隧道对地震活动反应的研究中，记载了大量隧道从开裂到破坏的情况。据认为，隧道震害的破坏原因可Ｗ分为两类：地震（振动）引起的振动破坏和断层对隧道的破坏。（１）地震（振动）引起的振动破坏指地下结构周围岩王体介质（或称为地基）在地震往复荷载作用下发生失稳或破坏（如液化、边坡失稳、断层滑移等），从而丧失了其原有的对地下建筑物的约束作用或、承载能力：洞口滑坡，最终导致地下结构功能的丧失甚至破坏。常见的地下结构震害有崩塌、地基砂止液化、地面沉降等导致洞口或洞口附近浅埋地段损坏；其次是地下结构扭曲变形、衬巧脱落、围岩松动Ｌ义及由此导致的洞内崩塌、涌水、岩爆和诱发地震等次一生灾害。Ｗ上震害又可分为两种类型，种是由于围岩变位而在隧道结构中产生强制一一变形所引起的破坏，另种是结构在地震惯性力作用下产生的破坏。其中第种类型的破坏多数发生在岩性变化较大、断层破碎带、浅埋地段或隧道结构刚度远大于地层刚度的围岩之中，这是目前公认的主要破坏形式。第二种类型的破坏多数发生在洞口附近或ＳＩ浅埋地段，这时地震惯性力的作用表现得比较明显。朱长安叫貧拟了高烈度地震区隧道洞日段在地震作用下的动力反应，，对测点应变时程和隧道破坏性状的分析表明隧道结构的动应变在拱肩、拱脚附近的反应较大，为抗震薄弱位置，应当注意其抗震性能的提高。杨小林通过对爆破损伤程度进行测量，结果表明岩石隧道的损伤与应力波振动强度和加载条件有关，，在爆炸应力波作用下，岩石隧道损伤破坏呈现脆性断裂特性损伤随着应变值的増加而加剧。董陳军通过分析力学参数对区间非概率可靠度的敏感性来判断关键块体最敏感的力学参数和滑动方向，可为地下洞室的开挖、支护施工提供指导。（２）断层对隧道的破坏断层对地下结构的影响有两个方面：活动断层错动破坏和断层带破碎岩体在地震作用下发生塌落松动和涌水等，。后者容易发现可视为不良围岩进行加固处理：前者对工程危害最大，也最为复杂。罗利锐通过对隧道开挖过程中的隧道围岩稳定性问题的研巧，得出断层交会和断层归并复合很容易引起围岩失稳，断层的其他要素如风化程度、断层ｓｓ走向与隧道轴线走向的夹角对围岩稳定性影响也很大ｔｉ。黄生文等运用有限元法的基本原理，对断层所在区段的围岩应力状态进行数值模拟和分析，并探讨断层位置对围岩施工响应的影响一，总结断层地段大跨度隧道围岩应力的些分布规律。高波等在对都汉一一（都江偃议川）公路高速路段１８座隧道进行震害调查的过程中，系统描述了隧道的各种震害原因，并发现很大部分是由断层活动造成的破坏。２．６本章小结通过对收集的隧道震害实例分析、总结和归纳，得出了山峰隧道在地震作用时的破２１
中国地霞局地壳应力研巧所硕±学位论文坏形式、破坏机理Ｗ及影响因素等：，为隧道的抗震减灾提供了很好的参考。归纳如下（１）通过对隧道及地下工程破坏实例的研究，结合巧川地震中隧道的震害情况归纳了地震对隧道及地下工程的破坏形式主要是隧道洞身和洞口的破坏，其中洞身破坏大致有：①衬巧的剪切错位，②衬彻纵向开裂，③衬棚环向开裂，④村确斜向开裂，⑤底板一隆起等。龙溪隧道和白云顶隧道衬湖错台比较严重；纵向裂缝是隧道最严重的种震害＂＂形克大多分布在隧道的左右拱肩和左右拱脚呈Ｘ共辆型；底板隆起情况也比较突出；洞口及洞口的破坏模式主要有：①落石崩塌，②滑坡挤压，③端墙开裂等。（２）研究发现，除衬御剪切错动是由断层错动引起之外，其他的破坏形式均由地震波的振动引起。地震波与隧道轴线之间的夹角不同，就造成隧道材掏出现不同形式的破坏，如地震波沿着隧道轴线产生级向裂缝或底板隆起，地震波与隧道轴线垂直产生环向裂缝，地震波与隧道轴线斜交产生斜向裂缝。（３）在前人的研究基础上总结了影响隧道稳定性的因素：地震震级、烈度及震中距，地震波入射方向，隧道埋深，地层岩性及地质条件，地应力情况等。实际上，影响隧道的稳定性因素远不止这些一，更多的影响因素还需研究人员进步去探索。２２
第Ｈ章震区同農位移统计经验关系及其对隧遣抗震设计的意义第Ｈ章断裂同震位移统计经验关系及其对隧道抗震设计的意义３．１引言基于第二（章地震对隧道破坏机理的研巧发现，震区的活动断层错动同震地表破裂位移）是隧道产生剪切破坏和塌方的主要因素。因为隧道设计师们很难了解到潜在活动断层的情况，使得隧道难Ｗ避让活动断层，从而导致断层附近的隧道在地震时受到严重影响。目前国内外对同震位移统计经验关系的研究较为深入，如国外Ｗｅｌｌｓ和Ｂｏｎｉｌｌａ等人对震级与地表的破裂关系进行了研巧，国内邓起东和叶文华等人也做了相关的研究。但目前国内外几乎没有人将同震位移统计经验关系应用到隧道选线设计和震后灾情评估上，也没有参照震害特征对同震地表破裂如何影响地下结构和隧道的稳定性进行系统地探索研究。鉴于此，本章试图通过对地震科学家们关于地震灾害同震地表破裂特征一的研究成果进行系统总结，得到些对地下结构和隧道工程设计有意义晦研究结论，进而为工程的抗震设计提供参考。３．２国内外关于断裂同震位移统计经验关系的硏究世界范围内地震的频发，给人类带来了巨大的生命财产损失，造成了严重的灾害，Ｗ而绝大多数地震是由于地球内部断层错动引起的构造地震。因此断层的错动与地表的破裂关系越来越受到人们的重视。经研究发现，目前用于描化地震同震位移的参数包括地表破裂长度、地下破裂长度、下倾破裂宽度、破裂面积、最大地表位移和平均地表位ＰＷ移。Ｗｅｌｌｓ和Ｃｏｐｐｅｒｓｍｉ化曾利用全球２４４个板内地震对震级与地表破裂长度、地下破裂长度、下倾破裂宽度、破裂面积、最大地表位移和平均地表位移之间的关系进行了深入研究，得出地震震级与同震地表破裂长度、地下破裂长度和破裂面积密切相关，而震ＩＰＩ经级与同震破裂位移、破裂宽度，位移与破裂长度之间的相关性不是很显著，具体的－验关系式如表３１所示１９５８年［＾来，许多国内外学者研究了震级与断层破裂参数。自及位移量等么间的关系，并得出了大量经验关系式。邓起东等人对东亚的６６个地震进行分析研究，得到了震级与地表破裂长度ＳＲＬ和位移量Ｄ的关系，也讨论了震级与ＳＲＬｆｗＸＤ之间的关系叶文华等ｉ研巧了我国西部走滑型地震的地表破裂长度Ｌ和位移量Ｄ与震级Ｍｓ和复发时间间搞Ｔ之间的定量关系，结果表明：震级Ｍｓ和复发时间Ｔ不仅与Ｌ值有关，比，同时还与Ｄ值相关，乘积ＬＤ值可用来估算震级Ｍｓ值Ｄ化与复发间隔Ｔ密切相关。宋龙伯等地震破裂长度和余震区分布长度作为地震时断层的破裂长度レ，建立了我国东部、西部和全国范围内的震级与断层破毅长度义及断层破裂长度与ＰＳＩ震级之间的两种回归关系式。龙峰通过地震波谱、地形变、余震分布等方法整理了２３
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文１９６５年Ｗ来华北地区地震的震源破裂尺度参数，建立了适用于华北地区地震活断层的地－ｐｑ震震级震源破裂尺度关系。冉洪流系统搜集和整理了中国西部地区３０个大地震的震级队及发震断裂的活动参数和破裂参数资料，建立了中国西部走淆型活动断裂的滑动速＾７率、破裂参数与震级之间的经验关系。国外学者Ｂｏｎｉｌｌａ愤进了面波震级、地表破裂长度和断层的位移之间的关系，发现面波震级、地表破裂长度和断层位移在本质上是随机的。这些关系己广泛应用于活动断裂的地震危险性及工程地震安全性评价等工作中，－我们将这些关系式进行归纳汇总，如表３１所示。表３－１各种同震破裂参数经验关系回归数据表￣ｉｉｉ系数和标准误差ｉｉＩｆ动＊标准相关＊级Ｉ黄段切ｎｗｃ回归方程号类数ａ（ｓａ）ｂ（ｓｂ）偏差系数范围范围区域型目（ｋｍ／ｍ）－？ＳＳ４３５．．．．巧０．．．．１６０．１３１１２００８０９１５６８１１３４巧（）（）Ｒ９５－３－８５１．０００．２２１．２２０．１６０．２８０．８８５．４７．４３，（）（）＝ｘ１Ｍａ＋ｂｌｏＳＲＬｇ（）－－Ｎ１５４８６．．的（０．０．４０．８２２．５４１．０３４１２６３１５．７３（））－－Ａ．．．．．．．．．ｌｌ７７５０８０１０１１６００７０２８０８９５２８１１３４３２（）（）９〇全球［ｊ－－？ＳＳ４３３．５５０．３７０．．．．．．３４弘（）．７４（００５）０２３０９１５６８１１＝ｘ－民－－ＬｏＳＲＬａ＋ｂ１９２．８６０．５５０．６３０．０８０．２００．８８Ｓ．４７．４３．３８５ｇ（）（）（）２－－－２．０．．．．．．ＭＮ１５１（０．６５０．５００１００２１０８１５２７３２５４１）（）－－－巧Ａｌｌ７７３．２０．２７０．６９０．０４０．２２０．８９５．２８．１．巧）（）１３４ＳＳ９３４－－．３３０．０６１．４９０．０５０．２４０．９６４．８８．１１．５３５０（）（）＝－－Ｍａ＋ｂｘ．．．．ｌ〇ＲＬＤＲ５０４．４９０．１１１．４９０．０９０．％０９３４Ｓ７６１１８０ｇ（（）（）３－０－）Ｎ２４４．３４０．２３．．８０．．８８５２１３３．８６３１５４０１３１（）（）４－－Ａｌｌ１６７．３８０．０６．．．０．．８８．Ｕ３５０１４９００４０２６９４４１（）（）全球ｐｏ］－－－ＳＳ９３２．５７０．．．．．（１２０６２（０．０２）０１５０名６４．８８１１５３５０）＝－－－ＬｏＲＬＤａ＋ｂｘ艮５０２．４２０．２．．．．ｇ（）（１）０５８（００３）０．１６０．９３４８７，６１１８０４－－１．０．巧０．．．．．－ＭＮ２４糾（）．５０（００６）０１７０８８５２７３３８６３－－－Ａ．．？巧（０．．．．．．ｌｌ１６７２４４０１１００２０１６０９４４８８１１１３５０（））－－ＳＳ８７３．８００．．．．．．．３５０（１７）２５９（０．１８）０４５０８４４８８１１５Ｒ４３４－－巧０．１６１．９５０．１０．３２０４８１．１８０？．９０．７．６（）（＾＝＋ｘ５ＭａｂｌｏＲＷ）ｇ（－Ｎ２３４．０４０．２９２．．．．．－．．１１０２８）０３１０８６Ｓ２７３３８６３（）（－－Ａｌｌ１５３４．０６０．．．Ｕ．．．．１１２２５（００４１０８４４８８１Ｕ３５０（））ｐｏ］全球－－－ＳＳ８７０．．．．．．７６０１２０２７００２０１４０．８４４．８８．１１５３５０（）（）－－Ｒ４３－１．６１０．２００．４０．０３０．１５０．９０４．Ｓ７．６１．１８０（）１（）６Ｌｏ三ａ＋ｘＭｇ（ＲＷ）ｂ－－Ｎ巧－１．１４０．２８）０．３５（０．０５０．１２０．％５．２７．３３．８６３（）－－－Ａｌ．．．．．．．．ｌ１巧１０１０１０）０３２（００２）０１５０８４４８８．１１１３５０（－－．９８０．０７．．．．ＳＳ８３３（）１０２（０？的０２３０名６４８７９３５１８４）奶＝【］＋－－７ＭａｂｘＩ〇ＲＡ民４３４３３．．．．０４４．Ｓ２．２２４００全ｇ（）．０１２０９０００５０２５．９７．６球（）（）０－－Ｎ２２３９３０．２３．０．１００２９２５．２１３１９９００．１２０．５．（）（）２４
第Ｈ章层区同震位移统计经验关系及其对隧道抗霧设计的意义－－Ａ．ｌｌ１４８４．０７（００６０．９８０．０３０．２４０．％４．８７９２．２５１８４．）（）－－－ＳＳ８３３．４２０．１８０．９００．０３０．２２０４Ｓ７．９３５１８４（．９６．）（）－－－４民４３３．９９０．３０．９８０．００．２６０．９４．８７．６２２２４００．（巧（巧＝＋８ＬｏＲＡａｂｘＭｇ（）－Ｎ２２－２－．８７０．５００．８２（０．０８０．２２０９２５．２７３１９９００．（））－－Ａ－．．．．．．ｌｌ１４８３４９０１６０９１００３０２４０．９５４．Ｓ７．９２２５１８４（）（）－－ＳＳ４３－７．０３０．．．．４．６（，５５）０３００８０３４０９０５．６８１０．０１１（）－５－－Ｒ２．．．．．．．４７．４Ｏ．Ｕ６．５１１８４１１４０２９０１７０４２０３６（）（）９ＬｏＭＤ户ａ＋ｂｘＭｇ（－－－Ｎ１６５．．．．９０１．１８）０．８９（０．１８０．３８０．８０５２１３００６６１（）－－Ａ－．．．．．．．．ｌｌ８０５４６０．５１０８２０．０８０４２０７８５２８１０（Ｈ１４６（）（）全球［如］－－ＳＳ４３６．８１０．．．．．．４．６．０５０７８０．０６０２９０９０５６８１０（ｎ１（）（）－－Ｒ２１０４４０２６０５２０３６５Ａ７ＡＯ．６．Ｕ６５．５２０．１１）．（．）．．（＝ＭＤ１０Ｍａ＋ｂｘＬｏｇ）（－－Ｎ．．．１６６乂１化０９０．７１０．１５）０．３４０．８０５２７３００６６１（）（－Ａ．．．．．ｌｌ８０６６９０．０４０７４０．０７０．４００７８５２８１（）（）－ＳＳ２９６－－．．３２０．６０．９００．０９０２８０．８９５．６８．１０．０５８０（１）（）．－－－Ｒ５０．．．７４１．４００．０８（０．２１０．３８０．１０５．Ｓ７４００６Ｌ５（））＝ｘ１１Ｌｏｇ（ＡＤ）ａ＋ｂＭ－－６－Ｎ２４．．．．．．３．０８２．１．４５（１５９０６３０２４０３３０．６４０７０）（）－－－Ａｌｌ５６４．．．．．．６８．１０．０５８．０．８０（０５７０６９００８０３６０７５５）（）岡全球－－ＳＳ２９７．０４０．．．．．．．．０５０８９００９０２８０８９５６８１肪０５８０（）（）－＾６－．６４０．．．．．．ＭＲ５６（．１６）０１３（０３６０．５００１０５Ｓ７４１５）＝＋ｂｘＬ－ａｏＡＤ）Ｎ２６－．ｇ（．７８（０．１＾０．６５（０．２５）０．３３０．６４６．０７３０．０８２１－Ａ．．．－．．．ｌｌ５６６９３０．０５０．８２０．１００３９（Ｕ５５６８１００５８０（）（）－－ＳＳ５５１．６９０．１６６０．０９０．３６０４３２（）（．８６３）＝－－ＭＤａ＋ｂｘ．．Ｌｏｇｌｏ民２１０．４４０．３４０．４２（０．巧０．４３０．３８ＯＵ６５郑ＭＢ（）（））１３－－－（ＳＲＬ．．．．．．ｇ）Ｎ９１９８（０．５０）５１（０３＾０．４１０７３００６６４３８７５－．０．０４＾１１Ａ－－ｌｌ９５１．３８０．０２００９０．４１０．巧３４３２（１５）（．）９０全球１３－ＳＳ５５４９０．０４６４０．０５０．２７０．８６３４３２（）（）＝ｘ－－Ｌｏａ＋ｂ民．０．３５０．０３９０３８０．１１６．５４１４８ｇ（ＳＲＬ）ｌ２１１３６（０．０９）（１９）．．１４〇ＭＤ－－（Ｎ９３６（０．８ｇ）．０巧０．３５０．０８０．２００．７３０．０６６．４３７５（）０－．０１１４．４３－Ａｌｌ９５０．０３０．％（０．０５０．３１０５３４３２．７（））６－－－ＳＳ３５１．．沿０．．．．７０（０．扣）０４（０．１３）０３２０１０８０３８４３２＝－－－ＬｏＡＤａ＋ｂｘ．．．．．．．．８ｇ（）ｌｏＲ７０６０（０３９）０３１（０．２７）０４００２８００６２６６７１４－ＳＲＬＮ９９２４０９０－．－）４．３７０．巧０．０８２１５７５ｇ（１．（０．７２（．４））－－－Ａ．．．ｌｌ６６１．４３０８０．８８０ｎ０．３６０．７１００６８０３８４３２（．１）（．），９０全城］－－ＳＳ３５６８０．．．０４０．６５０．０８）０２６０．沿（ＵＯ８０３８４３２（）（＝－－ＬｏＳＲａ＋ｂｘ．．．．．Ｉ民７４５０．１００２６０２３０３６化巧００６２６６７１４８ｇ（Ｌ）（）（）１６－－〇ＡＤＮ４５２０．．．０．０８２．１５７５．０５０２８膊１１０１７０５９ｇ（）（））－－．．Ａｌｌ６６６１０，０４０５７０．０７０．２９０．７１００６８０３．８４３２．（（））－０名６．．ＳＳ４４６（Ｕ８０．６６６１／４８７，１１ｍ，、Ｐ。］＝ａ＋ｂｘ１７Ｍｌ〇ｇＳＲＬ东亚（）－氏６３．．．．．７８２０９０２７０９５６．１／４８７２５
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文＝－ｘ－ＬｏＳＲＬａ＋ｂ２．０５０．５００ｇ（）ＳＳ４４．２９０．６６６．１／４８．７１８－４６０４３０？ＭＲ６１１２０９５６．１／４８．７．．．．＝－１９Ｍａ＋ｂｘｌ〇ＳＲＬＳＳ７６４８０乂００．２００．８３６．１４８．７ｇ（）．／中国Ｌ＝ｏＳＲＬａ＋ｂｘｇ（）化＂９２－［］－．．％０．．．２０ＳＳ１４９３０．２１０８３６１／４８７新疆ＭＳＳ２３５－．於０．８８０．３７０．６２６．１／４８．７＝＋ｂｘ２１Ｍａｌｏ（ＳＲＬｇ）＊．巧０．．Ｒ４４．２１１．８５０．９０６１／４８７中国’的［］＝－ＬｏＳＲＬａ＋ｂｘＳＳ２３－１．巧０．４３０．２６０．６２６．ｇ．１／４８７青藏（＞２２－－ＭＲ４１．．．．／４８．巧０４４０１６０９０６１．７Ｎ－Ｓ２３Ｍ＝ａ＋ｂｘ－ｌ〇ＳＲＬ５６．８４０．６５０．３８０．６４６．１／４８．７ｇ（）Ｓ中国ＰｓｉＬｏＳＲＬ－ａ＋ｂｘＮ－Ｓ华北ｇ（）－－２４５３．４２０．６４．．（Ｕ８０６４６１Ｚ４８．７ＭＳＭ＝＋ｂｘｓａｌ〇ＳＲＬｇ（－２５Ａｌｌ２７６．０７０．８３０巧．１．１／４８５？０６６．中国）９４西部［］２６Ｍｓ＝ａ＋ｂｘ－ｌｏＤＡｌｌ２７．０９０．７１０．的０３４６．１／４８．５ｇ（）７．－Ａ．．ｌｌ３４３．８２１．８６０．３２０％１３７８波＝＋Ｍｓ－ａｂｘｌｏＲ．．．Ｂｇ｛Ｌ１８３８７１８３（Ｕ７０．９７３．３７２７谱巧八余－２０３．３７２．％０．巧０．９５３．３７．Ｓ驚－Ａ－ｌｌ３４．巧０００．１６０．％３．３７乂１．５中ｆｌ．．＝例ｏａ＋ｂｘ－００－ＳＬｇＲＬＤ１８１．９２０．５１０．２．９７３．３７．华北（）２８谱Ｍｓ余＇、－．．．－．２０１２１０４００．１１０．９５３３７Ｓ震＝＋ｘ－２９Ｍｓａｂ．．．］〇ｇ（ＲＡ）Ａｌｌ２０４１３０冷５０３！０名８３３７８＝＋ＬｏＲＡ）ａｂｘＭｇ（－－３０Ａ．．．ｌｌ２０４．０６１．００３１０９８３３７．Ｓｓ＝３？１Ｍａ＋ｂｘｌｏ口ＲＬ）Ａｌｌ３０５．８０？的０．２４０．巧６．３／４８．５ｇ．３００．１０１１（）（）中国＝３２Ｍａ＋ｂｘ－｜〇ＤＡｌｌ２７７０．３６０．８０．１６０３６０．５５６３／４８．５ｇ．００（）５（）．泌［］ｇ＂部＝ｘ－＋ｂ－ＭＡ．．．．．３３ｌｏＤａｌｌ２７１．７９０７１０．３２００７０．２２０５７６３／４８Ｓｇ（）（）—————注ＭＤ－：ＳＲＬ地表破裂长热ｋｍＲＬＤｍ；地下破裂长度ＲＷ下倾破裂宽化ＲＡ破裂面积最大同震破裂位移ＡＤ）；；（）：－—－——－ｍＤ－Ｍ平均同震破裂位移地表破裂同震位移量（ｍ）；；Ｒ逆断层；Ｎ正断居；ＮＳＳ正走滑（）；ＳＳ走滑断层：矩震级ｉ—一一Ｍｓ面波震级。：波谱指利用波谱分析法确定地下破裂长度；余震长轴指利用余震分布的长轴来地下破裂长度文献９０？９６对表３－［］１中的各种相关性拟合分析方法和拟合公式的优缺点进行了详细的讨论。本章只论述如何将该些前人的研究成果应用于隧道及地下结构的抗震设计中去。与隧道及地下结构抗震设计直接相关的参数是地表破裂长度（ＳＲＬ／ｋｍ）、最大同震破裂位移ＭＤ／ｍ、平均同震破裂位移ＡＤ／ｍ、地表破裂同震位移（Ｄ／ｍ）。在隧道及（）（）＂＂地下结构面临选择建造路线时，设计人员可参考该项目的地震活动性评价的结论，研巧工作会对项目所在区域及邻近区域的潜在震源区和需要关注的活动断层进斤详细２６
第Ｈ韋震区同震位移统汁经验关系及其对隧道抗震设计的意义分析和仔细甄别，在地下结构和隧道抗震设计中可参考这些研巧工作的结论。但如果设计人员在设计时无法避让活动断层或发震断层时，那么就需要对断层在错动时所产生的同震位移进行估算，并采用相应的抗剪切应对措施。Ｗｅｌｌｓ和Ｃｏｐｐｅｒｓｍｉ也给出了最大同震破裂位移和平均同震破裂位移两个参数，在实际的隧道抗震设计中，可Ｗ考虑采用ＰＷ－？２平均同震破裂位移来估算地震发生时对结构的损害程度。由表３１可看出，公式（９１？）、（２６）、（３２巧）所反映的统计拟合规律基本是类似的，发生偏差的原因主要取决于＝－统升分析时所采用的样本不同。地震震级为Ｍ７．０（为例，那么依据表３１中公式２）、￣（１８）、（２０）、（２２）、（２４）、（１０）、（１１）、（３３）计算得到的地表破裂长度分别为３０．９４２．７３５￣？．５１２３５１ｋｍ、ｋｍ、ｋｍ、．５４１．７ｋｍ、１１．５ｋｍ，最大同震位移为１．５ｍ２．１４ｍ，平均同’？．６６１震位移为０．０７ｍ，Ｗ及同震位移为２．８１ｍ，。由此可见利用大样本数巧合得到的一些公式估算得到的值更为稳定。其它Ｈ个参数地下破裂长度（ＲＬＤ／ｋｍ）、下倾破裂宽度（ＲＷ／ｋｍ）和破裂面积（ＲＡ／ｋｍ）可Ｗ用于估算影响范围。这里特别需要强调的是由于震后现场调查的局限性，有时候公开发表的同震位移地表破裂参数并不能真正代表真实的同震位移数据，，但是在隧道及地下结构抗震设计的时候不能忽略这种误差。下面就结合２００８年汉川地震期间的隧道震害案例来说明如何利用表３－１中的公式来考虑地下结构和隧道抗震设计时同震破裂位移的影响。３．３沒川地震的震害情况３．３．１巧川地震的同震地表破裂参数°°２００８５１２．９年月日，中国四川省汉川县境内（３０．９９Ｎ，１０３．３６Ｅ）突发矩震级７一级地震，属于逆冲走滑型地震，、。地震造成了多条同震逆冲地表破裂带总体长约（ＳＲＬ）ｍ？２＾ｋｍ，宽（ＲＷ倒１５ｋ，造成的地下破裂长度（民ＬＤ）约３００４００ｋｍ，发震断裂机＂＂一制主要为逆冲作用（由ＮＷ向ＳＥ逆冲）伴随右旋走滑ＳＳ。映秀北川断裂是５．１２（）°°巧川地震的主干发震断裂，其西起巧川县映秀镇Ｗ西Ｐ〇．９８６Ｎ，１０３．％４巧，东端可能°°＇一３２１７．３１５＾．止于平武县平溪乡１＾东，１０４６９０６。在映秀北川（巧与青川县关庄镇之间断裂带地表的平均垂向位移为２．．９ｍＡＤ１ｍ，平均水平位移）为３；地表最大错动量的地（ｓＰｉ点位于北川县揺鼓镇，垂直断错为６．２±０．１ｍ，水平断错ＭＤ）为６．８±０．２ｍ。（３．３．２巧川地震中隧道的震害情况一）１１在震中区映秀附近座，，新建的都江眶巧川公路（简称：都汉公路共有隧道其中高速路段３座，二级路段７座，映秀镇卧龙连接线隧道１座。此外，由于紫坪铺水一电站修建，原２１３国道从都江框映秀修建的绕巧路共有３座。这些隧道不同程度受到损坏，特别是震中区附近的烧火坪隧道、龙溪隧道、龙洞子隧道和紫坪铺隧道损坏较为２７
中国地震局地壳应力硏巧所硕王？学位论文Ｐ９严重ｌ二衬０￣烧火坪隧道混凝±开裂（部分段渗水）．１３０ｍｍ、掉块、钢筋扭曲，裂缝宽；龙漠隧道进口段靠近洞口段５处塌方封洞，多处二衬混凝±塌落隧道二衬纵横向、斜；－向和环向裂缝发育，施工缝普遍张开，二，、错台衬钢筋剪切扭曲初支钢架溃屈、混凝±开裂并脱落。仰拱和底板多处隆起并发生纵向和横向开裂，最大隆起高度１ｍ。．２龙洞子隧道左？、右洞各有两处衬彻混凝主局部跨塌和路面隆起Ｉ每处纵向长约２０３５ｍ；？工缝基本开裂衬硕多处被震裂，Ｗ横向、斜向和环向裂缝为主，缝宽约１０２０ｍｍ，：施？ｍｍ裂缝宽约５１５，部分有错台，，；紫坪铺隧道衬硕多处震裂Ｗ横向和环向裂缝为主？￣缝宽１０２０ｍｍ，也有纵横交错的裂缝，５ｍｍ。仰拱及其。施工缝基本开裂缝宽为３０填充多处开裂一、错台，左、右洞各有处仰拱及填充隆起、开裂，长度达６０ｍ，隆起高度约６ｍ。＇这些隧道的破坏部位主要包括隧道洞ｎ和隧道洞身两个方面，破坏形式；对于洞］Ｉ包括落石崩塌、滑坡挤压和端墙开裂等；而对于隧道洞身，破坏形式主要包括路基底鼓、开裂、衬初错动、附属物破坏和渗水等。都汉公路从南至北穿越龙鬥山断裂带，虽然隧一一道没有直接跨越议川地震的主要发震断裂映秀－北川断裂，但是髙速路段的Ｈ座隧道处在龙ｎ山前山断裂和中央断裂（映秀－北川断裂）之间。巧川地震发生时这两条断裂都有明显的地表破裂产生一，受其影响中央断裂和前山断裂之间的次级断层也会产生一定的活动，因此高速路段的Ｈ座隧道震害非常严重，而且在洞内次级断裂带两侧定范围内震害特别显著，口左ＬＫ２２＋１１。例如龙溪隧宏进洞５附近发育Ｆｓ断层，震后发现在０ｍＬＫ２２＋０￣该断层两侧各约１０的范围内１１ＬＫ２２＋２２０）（出现二次衬物混凝止塌落、开裂和错台Ｗ及仰拱隆起（最大达６０ｃｍ）等严重震害现象，Ｆｓ的错动还造成其洞口抬升？８８］￣ｌＫ约１ｍ。紫坪铺隧道左线化＾〇１４＋８５０段仰拱出现横向和纵向开裂，缝宽约？Ｌ０ＬＫ１４＋８５０？３ｃｍ；３５段拱腰及拱顶二次衬彻发生斜向和纵向开裂，裂缝宽０．１０ｃｍ，．８？长５２ｍＦ？１，该段正好是？＿２断层通过的地方。紫坪铺隧道左线ＬＫ１４＋８８０ＬＫ１４＋９２５段二一次衬彻混凝王脱落，密集出现多条横向和斜向混凝±开裂Ｆ，这地带也恰好是ｎ断Ｍ层发育的地带Ｗｔｌ。地下结构和隧道穿越断层段在地震中发生破坏主要表现为两种类一一型，种是衬彻剪切移位，另外种是衬彻的纵向，、环向和斜向开裂这与汉川地震中所实际遭遇的隧道震害是相符的。对于衬彻剪切错位，主要与地震时的发震断层或者其附属断层同震位移密切相关，例如１９３０年日本伊豆地震（Ｍ７．０）使得横穿丹那山断层的排水隧道水平错位达２．３９ｍ，竖向错位达０．６１９５２年美国加州克恩郡地震（Ｍ７．６）口７］使得穿过白狼断层的３号隧道和４号隧道均发生横向错动；１９９９年台湾集集地震（Ｍ７．３）使得断层带上的输水隧洞发生了竖直方向上４ｍＷ及水平方向上３ｍ的横向错ｉｔＷ动，整个隧洞发生了严重破坏。而对于隧道穿越断层区域的衬硕开裂，主要原因是一在地震荷载作用下，隧道和其周围介质起产生运动，当结构存在明显惯性或周围介质与结构间的刚度相差较大时一，结构会产生过度变形而破坏，这也是种小型断层同震位２８
第Ｈ章震区同震位移统计经验关系及其对隧道抗震设计的意义移的表现形式。３．４基于工程震害的隧道抗震设计思考３－￣用表１中的公式对巧川震区的可能同震破坏位移进行估算，最大同震位移为１０１２￣６ｍ－ｍ，平均同震位移为４。利用表３１中公式（３３）计算的同震位移为５．８８ｍ，估算结果基本与前面所论述的汉川地震的实际同震位移接近。而在巧川地震前，对龙口山断｜０１１７［－裂带中段评估的最大潜在地震震级为．０级，那么利用表３１中的全球公式估算得到￣？潜在最大同震位移为１２．４ｍ．，）．５１１，平均同震位移为化６６１０７ｍ队及利用国内公式（３３２．８１ｍ估算的同震位移为。如果龙溪隧道在施工中考虑了穿越断层时的同震位移进行抗＂震设计，或许能降低紋川地震对龙溪隧道的损害；，超。例如许增会曾提出在断层处挖＂隧道的工程预防措施，即使是地震引起较大的位移发生，隧道仍然有足够的直径使它达到应有的功能一。该方法的个成功例子是旧金山的梅湾区快速运煤系统的伯克希尔浙隧道采用的方法，这种工艺还在洛杉扔新建地下铁道Ｖａｉｌ巧地段施工中当其双向５．４４ｉＤｍ的混凝±衬洒隧道与ＨｏｗｏｏｄｔＷＷ。ｌｌｙ活动断层相交时采用通过议巧地震隧道震害的调查研究可发现，在地震时发震主断层周边的附属断层也会产生同《位移，而且也会对工程设施产生较大的损害，这个是Ｗ往的科学家所没有关注的，同时也是众多地震，，这需要在今后的科学研究和隧道抗震设计中引起重视地质科学家没有意识到的。因为过去我们主要强调对主要断裂带的避让或者采取相应的工程措施，对于小型断裂没有重一视起来，而坟川地震中龙溪隧道的震害案例对我们Ｗ前的认识做法是？ｋ否认和挑战。一这也说明每次大地震发生时，科学家们实地调查发现的只是众多地表破袭现象中的部分。３．５本章小结通过对国内外科学家关于地震同震地表位移统计经验关系和巧川地震期间隧道震害的对比分析讨论一，得到了如下些结论：（１）与隧道及地下工程抗震设计直接相关的参数是地表破裂长度、最大同震破裂位移，、平均同震破裂位移。地表破裂长度主要反映了震区所产生的剪切位移的影响范围在隧道及地下工程选线过程中需要考虑避让的问题。对于同震破裂位移和平均同震破裂位移两个参数，在实际的隧道抗震设计中，可Ｗ考虑采用平均同震破裂位移来估算地震发生时对结构的损害程度，同时应该参考隧道与主要的深大断裂和附属断层的相对位置一关系。而地下破裂长度、下倾破裂宽度和破裂面积等参数可＾用于估算次地震影响范１围，进而预估隧道可能遭受的地震灾害损失。文中汇总的经验公式为我们估算这些未来可能的地震灾害损害提供了有力的定量分析工具。２９
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文一（２）泣川地震发生时，中央断裂和龙口山前山断裂之间的次级断层也会产生定的活动，因此处在这两个断裂带之间的Ｈ座隧道震害非常严重。可见发震断层附近的附属断层在地震时也会产生同震位務，并对穿越的地下结构和隧道产生破坏，需要我们在今后的隧道及地下结构抗震设汗中定量考虑这种因素。３０
第四章隧道动力响应特征分析第四章隧道动力响应特征分析４．１引言一些是隧道所在地质地下结构稳定性的因素有很多，有由第二章可知，影响隧道及一些是来自地震的因素’如地震震级、：另外，如埋深地质条件等环境的因素、地应为，洞性’地震入射波方向不同。及烈度、化震波入射方向等由于地震入射方向的不确定室的响应也不同０４用有限元分析了二维、Ｈ维下的沉管隧道、隧道洞曰Ｗ及浅。文献［１］。文献［１０５］分析了溪洛渡洞室群对不埋洞室的横向、纵向等地震正交入射下的洞室响应一些结论。但目前对地震波入射角在垂直平面和水平同入射方向的地震波的响应，得出，变化对隧道影响的规律还有待深入研究。鉴于此本章研究地震波入射角从垂直于隧道轴线的平面和水平面两组方案对隧道及地下结构等的破坏机理及形式，所Ｕ本章通过性的影响，ＡＮＳＹＳＨ维有限元软件，模拟不同入射方向的化震波对隧道及地下结构稳定并结合紋川地震的隧道震害实例分析隧道动力响应特征，从而为隧道及地下结构的抗震减灾提供参考。４．２有限元方法和Ａｎ巧Ｓ软件简介４．２．１有限元方法，是矩阵方有限元方法是解决工程和数学物理问题的数值方法’也称为有限单元法ｌ０６］［中的应用和发展ｓｍｅｒ和Ｄｒａｋｅ最早将有限元方法在结构力学和弹性为学等领域。Ｌｙ一组有限个、且法应用到地震波的数值模拟中。有限元的基本思想是将求解区域离散为一一组合，按定方式相互联接在起的单元组合体。由于各单元能按不同的联接方式进行。有限元方法作为且单元本身又可有不同形状，因此可模拟几何形状复杂的求解域一数值模拟分析方法的一个重要特点是利用在每单元内假设近似函数来分片地表达求解域上的未知场函数。单元内的近似函数通常由末知场函数或导数在单元的各个节点的一问题时’未知场函数或其导数，数值和气差值来表示。这样来在利用有限元方法分析－－在各个节点的数值就成为新的未知量（即自由度），从而使个连续的无限自由度问题成为离散的有限自由度问题。求解出送些未知量，就可Ｗ通过插值计算出各个单元内场＾。随着单元数目的增加单元尺寸减函数的近似值，从而得到整个求解区域上的近似解度不断改进，只要，解的近似程小）或随着单元自由度的増加及插值函数的精度的提高。各单元是满足收敛要求的，近似解最后将会收敛于精确解地下结构的稳定性，例如肖近年来，越来越多的学者运用有限元方法来分析隧道及３１
中国地震局地壳应力研巧所硕上学位论文［Ｗ１．林萍利用该方法模拟围岩体和构造的各种特性，可Ｗ准确计算出隧道围岩应力张俊林利用ＡＮＳＹＳ软件模拟地震波对巧体的影响，并对时程进行了分析，对岩石巧体的一些静力特性和结构动力特性有了一定的了解。４．２．２ＡＮＳＹＳ软件简介ＡＮＳＹＳ一是由美国ＡＮＳＹＳ公司硏制开发，融结构、热、流体、电磁、声学于体的、大型通用有限元分析软件。该软件功能强大，能够进行各类结构静力、动力、线性非线性、祸合场等问题的求解分析，被广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、止一ＩＷ木工程般工业及科学研究领域［］ＡＮＹ工程学的理论、矿业工程、水利等。ＳＳ基于及许多数值分析的理论及技术，使用相当有效的解题技术，Ｗ使用者为向导，完全由问题的定义推出结果，，可解决大部分工程上的问题，具有完整的文件帮助系统及例题分析并经过了众多的验证体系。另外，ＡＮＳＹＳ还提供接口Ｌ义从ＣＡＤ系统中输入实体模型代替在ＡＮＳＹＳ中建模，与大多数ＣＡＤ软件实现数据共享与交换，大大的减少了有限元的。前处理时间。该软件主要包括Ｈ个部分：前处理模块、分析计算模块和后处理模块ＡＮＳＹＳ在建模方便，可使用图形用户界面或命令流两种操作方式，它将前处理模块、一计算模块和后处理模块Ｓ者较好的集成在起，提高了分折效率，还。此外具有良好的开放性，它提供了ＭＡＣＲＯ，、ＡＰＤＬ、ＵＰＤＬ和ＵＰＦｓ等几种二次开发工具用户可根据需求对ＡＮＳＹＳ进行二次开发。ＡＮＳＹ一Ｓ个工程的分析计算过程可Ｗ分为Ｈ个步骤，对：①创建有限元模型包括定义单元类型、单元特性、材料特性、建立几何模型、网格划分等前处理过程；②加载和，求解包括定义分析类型和分析选项；③分析、滿定边界条件、施加荷载、求解控制等结果查看，当完成计算Ｗ后可通过后处理器查看结果，ＡＮＳＹＳ的后处理包括通用后处理模块ＰＯＳＴ１卿时间历程后处理模块ＰＯＳＴ２６。（（）４．３地震波的选取与输入在利用数值模拟软件分析地震波的入射方向对隧道及地下结构的影响时，遇到的一首要问题就是地震波的选取问题。地震波是个频带较宽的非平稳随机振动，受多种因素影响而变化，如发震断层位置、板壳运动形式、震中距、波传途径的地质条件、场地一±构造和类别等等，。由于无法针对每个建筑场地准确地预见未来的地面运动情况所给抗震设计人员在采用地震波问题上带来了困难，因此地震波的选取与输入显得十分关键。４．３．１地震波的选取对于地震荷载，世界各国的抗震规范主要针对水平地震力都有各自的规定。设计３２
第四章隧道动力响应特征分析人员在设计一个建筑物时，往往缺乏建筑物所在地的强震记录，即使有强震记录，今后也可能发生与历史上的记录不相同的地震地面运动，如果输入地震波不同，所得出的地震反应可能相差甚远，由于未来地震动的随机性及不同地震波计算结果的差异性，所合理选择地震波来进行直接动力分析是保证计算结果可靠性的关键手段。国内外研究表明，虽然对建筑场地的未来地震动难准确的定量确定，但只要正确选择地震动主要参数（地震动参数包括；峰值、频谱特性和持时），所选用的地震波基本符合这坚参数，则时程分析结果就可Ｗ较真实地体现在未来地震作用的结构反应，满足工程所需要的精确度。４？义１．１峰值一般结构常用的加速度曲线地震动强度包括加速度峰值、速度峰值及位移峰值，对，及速度峰值反映了地面记录中最强烈部分。当震源、震中距、场地等因素均相同，加速一度峰值高时，则建筑物遭受的破坏程度大，这是地震动的主要要素之。所Ｗ，在抗震分析中Ｗ地震过程加速度最大值（峰值）的大小作为强度标准，对选用ｆｅ震记录加速ｉｐ度峰值应按适当的比例放大或缩小，使峰值加速度相当于设防烈度相应＾遇地震与罕遇地震时的加速度峰值。加速度峰值按＾下冬式调整１：加速度峰值按＾？１下公式调整：‘々ａ的約４．１（）１式中；公分别为调整后地震加遠度曲线及峰值．拍＾；ａ的每＾分别为原记录的地震加速度曲线及峰值。：讓■Ｖ根据《建筑抗震设计规范》，抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系，应符合下表的规定。设计基本地震加速度为化１５ｇ和０．３０ｇ地区内的建筑，除规范另有规定外，应按７度和８度进行抗震设计。表４－１设计烈度对应的加速度值抗震设防烈度６７８９设计基本地震加速度值０．０５ｇ０．１０（０．１５）ｇ０．２０（０．３０）ｇ０．４０ｇ２＝化重力加速度１０ｍ／ｓｇ４．义１．２频谱特性频谱是指地面运动的频率及各种频率的影响程度，与地震传播距离、传播区域、传播介质和结构所在场地±的性质有关一次地震动中振幅与频率关系的曲线。凡是表示，。统称为频谱从理论上说，高频地震波随距离加长而衰减较低频地震波快，远距离处的３３
＇中国地震局地壳应力研究所硕－丄学位论文一，地震动频谱会Ｗ低频为主。地震记录表明：同地震，震中距离近，则振幅大高频成，分多；震中距远，则振幅小，低频成分多，。因此在震中附近或岩石等坚硬场地±条件地震波中的短周期成分较多，由，在震中距很远或当冲击±层很厚而王质又较软时于地震波中的短周期成分被吸收而导致长周期成分为主。地震波选择时应满足；①所输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致；②所输入地震波的震中距应尽可能与拟建场地的震中距一致。当所选用地震波的卓越周期与震中距与建筑物场地相差不大时，则保证了合理的抗震设计，，。若选择的实际地震波与要求相差较大则需进行调整有关谱特征调整现己提出几种方法，如调整实际记录的步长，即调整卓越周期，或用数学滤波的方法去某些频率成分等等。４３丄３持时一一在次强地震中，从最先到达的地震波传到某点开始，到该点地震波最后结束之间的时间可称为这一点这次地震动的总持时。地震动持时也是结构破坏、倒塌的重要因素，，，。结构在开始受到地震波的作用时只引起微小的裂缝在后续的地震波作用下，破坏加大，变形积累，导致大的破坏甚至倒塌。有的结构在主震时已经破坏但没有倒塌但在余震时倒塌，就是因为震动时间长，破坏过程在多次地震反复作用下完成，即所谓低周期疲劳破坏，地，，。总之震动的持续时间不同地震能量损耗不同结构地震反应也不同。工程实践中确定地震持续时间的原则是：①地震记录最强烈部分应包含在所悬着持续时间内。②若仅对结构进行弹性最大地震反应分析，持续时间可取短些；如对结构进一行弹塑性最大地震反应分析或消耗过程分析，持续时间可取长些。③般可考虑持续时５？间为结构基本周期的倍１０倍。４．３．２地震波的分类根据地面运动参数的不同可将地震波分为加速度地震波、速度地震波和位移地震波，，其中常用到的是加速度地震波。根据获得地震波记录的不同途径又可将地震波分为＾下Ｈ类：１）拟建场地的实际地震记录；２）过去的典型强震记录３）人工合成地＾；一震波，，。其中较理想的情况是第类地震记录但鉴于拟建场地常无实际强震记录可供使用，故实践中难Ｗ进行。此外记录，考虑到地震的强烈，即便巧建场地存在实际强震随机性，此实际记录也不能完全反映未来地震情况。过去的典型强震记录是指类似于拟建场地状况的场地上的实际强震记录，ＩＩ。如Ｉ类场地上的松潘、凍河地震记录类场地上的Ｅ－ｌＣｅｎｔｒｏ，Ｔａｆｔ地震记录，阻，ＶＩ类场地上的宁河地震记录等。鉴于国内已收集了较多的强震记录，故目前实际工程中应用较多的是第二类地震波。人工合成地震波是根一（据拟建场地的具体情况，按概率方法人工产生的种符合某些指定条件如地面运动峰３４
第四章隧道动为响应特征分析值、频谱持性、地震动持时、地震能量等）的随机地震波。显然，这是获取时程分析所一用地震波的种有效途径，故工。但鉴于目前在人工地震波的产生方面的研究尚不充分程中仅将其作为第二类地震波的补充《》规定，对。我国高层建筑混凝止结构技术规程结构进行动力时程分析时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两沮实际强震一组人工模巧的加速度时程曲线记录和。４．３．３地震波的输入一般由幅值３个主，它受震源地震的地面运动、频谱特性和持续时间要特征来描述特性，、震中距离和场地条件等诸多因素的影响。由于目前国内外地震观测记录的缺乏－而且隧道地址的地震观测记录更难Ｗ得到，所本章采用图４１所示的人工合成的地震波数据。目的是分析随地震波入射角度的变化时，隧道及地下结构中的监测点的应力变化规律及其位移时程变化规律。，并为隧道及地下结构的抗震设防提供参考依据＾＂——＂―￣＊－―、￣￣￣￣—－－一ｊ－ｖ￣－－－——一……－￣４—ＩＪＩ香ｊ２ＱＱ＇－舖—…＂？－……．峯．…．―軸……？……………—■＊＂．……—――＂－－■—￣￣＇＇￣＂￣…—■？＂■—．■—ＩｌＬ３００＂＂ｉｚｚ：ＺＺｊｚ７：：－－ｆｃ……：——…．二：．二…：二：；二４００：＾时间（ｓ）４－图１人工合成地震波４．４模型建立及模拟方案４．４．１基本假设为了分析方便和尽可能地接近实际情况，在进行隧道的地震反应分析时，本论文在计算中采用如下基本假设；（１）隧道周围的岩±体为围岩和衬规均采用线弹性材料；（２）本次模拟选择阻类围岩，选择岩性为砂岩，隧道稳定不需要设置铺杆；（３）为了确定地震惯性力，本文采用人工合成地震波的地震加速度记录。４．４．２模型建立及边界条件为了更好地模拟实际情况，模型尺寸，减少计算模型的边界条件对隧道围岩的影响－设畳为１００ｍＸ１００ｍＸ６０ｍ（如图４２所示），断面形状设计为马蹄形，洞的中也距模－２型的上边界４０ｍ，，距下边界２０ｍ设计模型的力学参数如表４所示。３５
中国地震局地壳应力研巧所硕上－学位论文模型的边界条件；①模型的上边界加１０Ｍ化竖直向下的应力；在前边界施加１６ＭＰａ的水平应力，方向指向Ｚ轴负方向；在边界施加３２ＭＰａ的水平应力，方向指向Ｘ轴负方向。②在模型的后、左及下端面均采用了沿相应法线方向上的零位移约束，即认为模型后、左及下端面＞１１＾外的地质体为刚性体，不允许其产生法向的移动。表４－２模型的力学参数Ｅ伯Ｐ－３°项目ａ片Ｙ／（ｋＮ．ｍ）＜ｐ（）Ｃ／ＭＰａｍ７０２６２３４５２类围岩－２－衬柳１０．２２２注：公为弹性模量，ｙ为泊松比，ｙ为岩石的比重，Ｗ为内摩擦角，Ｃ为内聚为。左＊八漏／知叛喪淹＼ｆ＂左拱脚义石右拱脚－图４２计算模型图４－３监测点的位置４．０模拟方案及监测点Ｈ本章主要是通过ＡＮＳＹＳ维有限元软件模拟地震波的入射角度对隧道的影晌，为分析不同入射角的地震波对隧道稳定性的破坏特征，模拟方案如下：一方案：在垂直于隧道轴线的平面内地震波入射方向变化，从地震波的入射方向与°。°°°一、沿着ｙ轴正向为０算起，沿个方向变换入射角度，分别有３０、４５、６０、９０°°°°－１２０、１３５、１５０、１８０．共９个入射角度，如图４４。方案二：在平行于隧道轴线的水平面内地震波的入射方向变化，从地震波入射方向°。°°°与隧道轴线方向平行为０算起，分别有３０、４５、６０、９０共５个入射角，如－５图４。为了更好地能够反映不同入射角度的地震波对隧道的影响规律，在隧道截面的轮廓爲自
析第四章隧道动力响应特征分４－二示意图一５方案图４－４方案示意图图４．５模拟结果及讨论一响的通过Ｗ上的两组模拟方案，得出了些地震波的入射角度对隧道及地下结构影行分析，其中主应力包括最大主应力和规律，本文将从主应力和位移两个方面对结果进中，正Ｙ轴方向的位移。在最大和最小主应力的图最小主应力，位移包括Ｘ轴方向和析和讨论。，值表示受拉应力，负值表示受压应力下面对送两组的模拟结果进行分４．５．１垂直于隧道轴线平面内的地震入射方向变化的影响－１２１拱顷Ｉ１Ｉ巧顶－一左巧眉４１■左巧肩左巧脚一－拱底１０－＾心左巧脚ｒ＼２？＾王觀脚；＿＿＿庭－－、１。．’－。。。２。’。。。Ｔｓｏ。。。。６０９０品１兰０。０〇３００６０９０１２０ｉｋ１兰３０地震波入射角度谴霖皱的人射角度图４＿７监测点随入射角度最小主应力的变化图４－６监测点随入射角度最大主应力的变化到＊０．飢２〇：隸盾ｆｉ－ＪＪ０Ｏ．０Ｏ０Ｏ６今＾－．１左拱化？網－０００１５＾０００４ｘｌｗ胁００００Ｓ：Ｉ．ｒ酿喔養；震＾－０－．０００５－０－－－Ｘｖ．０００．００４Ｗ－－．０００１５－０－，００６°￣°°￣￣￣￣——°°°－－１￣￣￣￣￣■－°－．ｒ０．００２０Ｉｒ１１８０ＩＩ〇３〇６０９０２０１５０°。。°〇。。３９０１２０１５０１８０００６０至巧ｘｗ值ｉ＾ｍ＆ＡＭｍｘ．地震波入射角，度４－９监测点随入射角度Ｘ轴的位移的变化图４－８监测点随入射角度Ｙ轴的位移变化图变化的结果，由图图４－６￣图４－９是模拟在垂直于隧道轴线的平面内地震波入射方向逐渐降低，－６可知的增大除拱顶和拱底Ｗ外的监测点最大主应力４，随着地震波入射角度。°。。－逐渐升￣００９〇基本保持在０ＭＰａ，在９０１８最终接近０Ｎｆａ；而拱顶和拱底在。，）最大主应力最大０时，左右拱肩的高到１０２ＭＰａ。当入射角为（地震波沿Ｙ轴正向３７
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文即受影响最为严重，左右拱脚受的影响次之，拱顶和拱底受的影响很小。而当入射角为°１８０时（地震波沿Ｙ轴负向），拱顶和拱底受地震波的影响大于其他部位的监测点。由图４－７可知入射角度的增大上与最大主应力随地震波入射，最小主应为随地震波，整体°一￣致，不同么处在于入射角为０１２Ｔ左右拱肩和左右拱脚受的最角度的规律（大主应°－力是拉应力，拱顶和拱底的最小主应为是压应力，而在１２（Ｔ１８０左右拱肩和左右拱－８４－脚受的最小主应力是压应力，拱顶和拱底的最大主应力是拉应力。由图４和图９巧知，随着地震波入射角度的增大，拱顶、左右拱肩、左右拱脚和拱底沿ｙ轴和Ｘ轴方向°°°°－－的位移先减小后増大，在０１００位移随入射角度增大而减小００１８０位移，在１随入射角度的增大而増大。由两个位移图还可Ｗ看出拱顶的位移变化最大，拱底的位移变化最小，说明地震时隧道拱顶受到的震动最为强烈，拱底受到地震波的影响较小。４．５．２在平行于隧道轴线平面内地震波入射方向变化的影响－拱顶２．０Ｉ＾７＊ｊ＾－左巧启一？－拱顶１荀ｆ１．５Ｓ：二；錦有巧帖—不＿拱底０－Ｉ－Ｓ．５。－．。斗：Ｉ一＾枝当？２；Ｓ；：：；＊－■￣￣■１－——－—＇？？—．…＿＿帘１５巧＊＇－…－巧－－－０ＳＩ＾巧￣￣ｍ—２．０Ｂ■’。。。。。。。。。。０３０４５６０９００３０４５６０９０地駕渡入射角度地震波入射角度４－－图１０监测点随入射角度最大主应力的变化图４１１监测点随入射角度最小主应为的变化。側０．二製月．０１０１巨１０－．００４ｉｔｌＳａ＋１销却－為加０Ｉ．００８０－Ｉ．００２Ｉ户資讓賣。，。１；斗；０＾０－磬．００２？＾；ｙ￣－＇１＇０００１＇ｒ－＇１１１１Ｉ）Ｉ＂。＂ａ。。°。。０３〇４５６０９００３０斗５６〇９０地麗波入射角度地罵皱的入射角度４－２监４－图１Ｘ轴的１测点随入射角度Ｙ轴的位移变化图３监测点随入射角度＾＾＾移变化－￣－１－－图４１〇图４３是模拟地震波入射角在水平面上变化的结果，由图４１０和图４１１３８
第四章隧谱动力响应特征分析可知，拱顶和拱底受到的最大主应力影响较小，基本趋近于零；但拱顶和拱底受到的最°°小主应力较大，且为压应力。从最大最小主应力趋势来看，入射角为３０和６０时，除拱顶和拱底之外的其他监测点受到的最大最小主应力均较大，最大最小主应力随入射＂＂－－角的变化呈现Ｍ型。由图４１２和图４１３可知，拱顶在Ｙ轴方向和Ｘ轴方向的位移变化较大，这也说明地震时拱顶受到的影响较大。相反，拱底在Ｙ轴方向的位移较小，这与地震波入射角在垂直于隧道轴线方向变化时的结论相同，即拱顶受地震波影响较大，拱底较小。从美国旧金山地震、日本阪神地震和我国紋川地震的隧道震害实例中可发现，隧道拱顶和拱底部位都受地震波的影响较大。如１９０６年旧金山８．３级大地震，使埋深２１４ｍ一号隧道是木衬硕的莱特，其拱顶及两侧巧塌、木料折断、轨道隆起、枕木裂断、断层水平错位１．３７ｍ；埋深２０７ｍ的莱特二号隧道没有穿越断层，也发生了洞顶巧塌，木料折断；１９％年日本阪神７．２级大地震，使大开站和止泽站的混凝±中柱开裂倒塌、顶板和楼板断裂巧塌、侧墙开裂等破坏现象随处可见；２００８年５月１２日汉川８．０级大地震，致使多条交通线特别是宝成铁路及都汉高速公路上多座隧道严重损坏，座隧道的拱顶！破裂，衬彻开裂变形，洞曰仰坡大面积塌方致使交通处于擁痕状态。这ｔ明本文的模拟结果与近年来国内外的一些隧道震害实例的破坏规律基本相符，在隧道及地下工程的建设中具有指导意义。４乂本章小结本章通过利用兰维有限元软件ＡＮＳＹＳ对两组地震波入射角对隧道篡地下结构进行了模拟：，得出了Ｗ下几点结论（１）通过两沮模拟结果可Ｗ发现，拱顶和拱底的最大最小主应力变化较小，而左右拱肩和左右拱脚的应力变化较大，并且由拉应力变为压应力；但从两次的模拟结果还可Ｗ看出，拱顶的位移变化也较大，送些均为隧道抗震设计的薄弱部位，需要在今后的抗震设计时提高抗震设计强度。（２）通过将模拟结果与朱长安对隧道结构振动台模式试验的结果相比发现，两者有一、很大的致性，两次模拟的结果都认为隧道结构的动应变在左右拱肩拱脚附近反应较大，为抗震薄弱位置，应当注意其抗震性能的提高。但由于数值模拟的边界条件与实际一条件还有很大的差别，，所Ｗ还需要进步对数值模拟方法的研究力争为隧道及地下工程的建设提供参考和依据。３９
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文４０
第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响地震的发生除了与震源的岩石力学性质有关外，还能够引起该处的应力状发生变化。国内外的地震科学家对此进行了深入的研究，并得到了初步的结论。但鲜有人研究变化的地应力对埋藏在该地区的隧道及地下结构能够造成什么样的影响。因此，本章在前人对昆仑山地震、巧川地震和阪神地震引起地应力大小变化研究的基础上，利用Ｈ维－ｓ有限元软件３Ｄｉｇｍａ模拟了巧川地震引起的地应力变化对该地区己开挖隧道的影响规律。模拟结果可Ｗ帮助科研人员有效了解变化的地应力引起的隧道围岩应力时空分布变化，Ｗ及这些二次重分布的应力对隧道围岩稳定性的影响，从而为隧道及地下工程的抗震设防提供参考。５．１引言ｉｗｆ大地震往往发生在相对高地应力积累的闭锁段落上。如何有效地识别出断裂带－上正在积累应力，。、孕育大地震的段落成为大地震中长期危险地段判定的关键从ＷＳＭ计划的调查结果表明，在地壳浅部的地应力数据与地壳深部的震源机制解数据相吻合。ｎｉｉｉｗ一ｉ世界各地科学家的调查结果表明、，个大区域的现今构造应力的方向是相对粒定的，，现今构造应力的方向是利而这种方向与地质结构和现今构造运动密切相关，所１＾用地应力数据探讨构造应力与地震之间的关系的基础。我国也有许多学者研究了地震前ｔｕｓｉ后地应力的变化，谢富仁等通过分析邢台地震、海城地震、龙陵地震和唐山地震后的地壳浅部（深度＜５０ｍ）地应力发现，震中区的主应力和剪切应力均低于邻近区域，２－３远离震中地区的最大剪切应力是震中区最大剪切应力的倍唐山大地震后不久，在；一震中测得的最大水平主应力方向，远远偏离了区域构造应力的方向，但段时间后，两者很好地吻合了；他们认为，这样的现象可能反映了地震期间和地震后地应力的调整巧程。廖椿庭等在２００１年８月发生的８．１级昆仑山地震前后很短的时间内，在发震断一层上捕捉到了应力的变化，他们的测量结果表明，在同个钻孔地震发生后测得的应为１＞７一［３是在地震前测得应力的１／３。郭启良等在紋川地震发生前后，也获得了同钻孔水压一致裂地应力测量的宝贵数据。他们的测量结果表明，在同钻孔中，汉川地震之后测得ｉｔＷ的水平应力比地震前减少２３％－２９％。李方全等利用应力解除法在华北地区进行了地应力测量１，从大区域看，１９６６年邢台７．２级地震＾后在震中区测得的应力值比离震中较远处测得的应力值要低，而且主压应力的方向由ＮＷＷ变到近ＥＷ方向，迄反映了地震过程中的应力释放和震后应力的调整。吴满路等在巧川地震发生后的４个月，沿龙口山断裂带中南段开展了原地应力测量，与震前其它应力测量结果和中国其它地区表层应力４１
中国地震局地壳应力研巧所硕上学位论文测量结果比较，龙口山断裂带西南段处于相对高应力水平，震中区仍处于中等应力水平。综合上述可Ｗ发现，国内外的专家学者对地震前后的地应力变化研究的成果较为丰富，但对于在地震前后的地应力变化对震区隧道及地下结构的影响的研究较少。鉴于此，一本章将重点编译昆仑山Ｍｓ８．１级地震、巧川Ｍｓ８．０级地震和阪神Ｍｓ７．２地震前后的同钻孔的地应为大小的变化数据，目的是了解震前震后的地应为大小的变化值Ｗ及变化规律，加深对大地震前后地应力积聚和变化的理解。同时为了解较川地震前后变化的地应力对震区隧道及地下工程的影响－ｍａ模拟巧川地震，本章将利用Ｈ维有限元软件３Ｄｓｉｇ前后地应力变化对已开挖隧道的影响，为隧道及地下工程的抗震设防提供参考。５．２屋仑山地震前后地应力大小的变化°°２００１１１１４日１７ｓ８．１３６．２Ｎ９０．９年月点％分昆仑山发生了Ｍ地震（，Ｅ），震中位于青海省昆仑山，沿着昆仑断裂有昆仑山的库赛湖位于新疆自治区和青海省的交－２界。昆仑山地震前后廖椿庭等在昆仑断裂附近的两个点，开展过应力测量工作。表５为廖椿庭等人的测量结果，从测量结果看，震后的应力降非常明显，。结果显示两个点２．的震前最大水平主应力为１．９ＭＰａ６３５和．８Ｍ化，震后测得的最大水平主应力分别为Ｍ化和２．２Ｍ化，两个孔地震后的最大水平主应力大约是地震前的３０％。很显然震前断裂带附近积累的应力地震时沿着地表破裂释放，地震前后的最大水平主应力的方向也有，震后的最大水平主应力方向偏离了区域构造应为场的方向了变化。■５－表１昆仑山Ｍｓ８．１级地震前后断层的原地应力测量结果（廖椿庭等２００３），测量深度＆／＆Ｓｙ最大水平主应力的方向钻孔、（ｍ）（Ｍ化）（ＭＰａ）（ＭＰａ）〇＾２００１．８１１８１２．９１２．１０．４９Ｎ４５巧震前°２００１．９２１４６．８４．４０．３８Ｎ５８Ｅ〇２００２．７１１８３．５３．２０．４９Ｎ６６Ｅ震后°２００２．７２１４２．２１．２０．３８Ｎ５ＷｊＳ＝＝２／ＯＴ（注：ｖｐ劝，ｐ．７ｇｊ，Ａ为钻孔的深度）５．３沒川地震前后地应力大小的变化°°２００８年５１２４２８．１．月日１时分，四川省巧川县境内（３１０Ｎ０３４Ｅ）发生了，Ｍｓ８．０特大地震。地震前后的地应力数据对于研巧地震的孕育、发展Ｌ义及震区隧道及地下工程的抗震设防有非常重要的价值。在汉川８．０级大震发生前的４月份至５月初，郭ｉＷｔ启良等在青川和广元县的北段，，先后开展了四个深钻孔的水压致裂原地应力测量４２
第五章地震前启地应力变化对隧道稳定性的影响地震发生前一周（２００８年５月６日）完成了距离极震区的木鱼镇仅约７ｋｍ的深钻孔—－－ＱＣＭＹ现场的测量工作。该测孔位于议川大震的发震构造映秀北川断裂带上，其余Ｈ个孔则位于该断裂带的下盘一。在５．１２议川大震发生后，选择位于映秀北川发震断裂带与该断裂带下盘的－Ｍ－Ｙ与ＱＣ－Ｍ－Ｙ２两孔ＱＣ，进行了震后的原地重复测量。对钻－－Ｙ的原地应力重复测量Ｈａ孔ＱＣＭ，其所有的测试和计算程序都遵循ｉｍｓｏｎａｎｄｉｗＣｆｉｏｍｅｔ设立的原则。实际上，已经完成的原地应为重复测量，就像对原生裂隙进行水压致裂应力测试一，也就是地震发生后在相同的测试时间间隔对同钻孔进行水压致裂应力测试。５－２是紋川地震前后钻孔－Ｍ－Ｙ的主应力值对比表ＱＣ。通过比较地震前后钻孔－－ＭＹ的应力测量数据可－－Ｙ深４０８Ｍ．８０ｍＱＣ发孤应力大小显着下降，在钻ＱＣ度为时最大和最小水平主应力值分别降低５．８７ＭＰａ和３ＭＰａ。一－钻孔ＱＣ－Ｍ－Ｙ与钻孔ＱＣＭ－Ｙ２直５００ｍ水平线距离约为，两个钻孔几乎位于同一高度。而钻孔水位分别为２８ｍ和％ｍ，，位于同个地质单元内，岩性相同但是测试工作分别在震前震后一，因此对这两个孔的数据进行对比分析，或许也能发现些有价值－的东西－－Ｍ－。通过比较和分析发现钻孔ＭＹ２震后取得的数据相对于孔ＱＣＹ，ＱＣ的取得数据也有明显的降低。表５－２巧川地震前后水压致裂原地应力测量结果２００９（郭启良等，）主应力值（ＭＰａ）Ｗ测量时间钻孔测段深度ＳｈＳＳｈｙ＊—？３９０．．．６０３９１４０２１１１＾８３１０．１５－？－？５Ｍ．？口０８．０５．０４０７ＣＹ４０８．８０４０９６０２１．７８１３．０１１０．６３地震前Ｑ？４１７，６０４１８．４０２１．８７１３．６０１０．８６３９０６０－３９１，４０１５．巧１０．３３１０，１５．－－ｔ？？ｌ２地震后０８．０６．２６２９ＱＣＭＹ４０００４０９．６０１５．９１１０．０１１０．６３４？１７．６０４１８．４０１６．００１０．１０１０．８６５．４贩神地震前后地应力大小的变化ｎｉｔ１Ｗ５年１月１７日日本阪神发生了Ｍｓ７．２级地震，地震来临前Ｔａｎａｋａ堪震中附近的平木地区曾主持了５个应力测量的项目，同时他指出该地区的应力在逐渐增大。为了发现震后应为变化的规律一，些科学家在平木和法田两个地点开展水压致裂测试工一作，在每个钻孔做两次水压致裂测试。地震前后的测量结果显示，地震后的应力显著－３５－２所示降低，如表５和图。根据Ｔａｎａｋａ等人的研巧结果，地震前平木和法田处的斯，值趋向于增大，到１９９４年增大到０．６。然而，在扳神地震之后片？值减小到化么地震前４３
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文后剪切应力的减小幅度与值的减小幅度相当。值的减小幅度高达６６．７％，这远远高于汉川地震和昆仑山地震；：值／。的减小幅度。－３ｋａ表５平木地区地壳应力测量结果（Ｔａｎａｅｔａｌ１１９９８）．９９０，，＊次数时间方法项目深度ｅＭｍ＾°１１９７８．１２应力解除３Ｄ１０８Ｎ２９Ｗ０．１６°２－１９８５．９水压致裂ＳＤＧ２００２４０Ｎ１５Ｗ０．３５°－３１９８９Ｗ０．．２水压致裂ＳＤＧ２３６５Ｎ３７４０°４１９８９．．４水压致裂３Ｄ２５Ｎ３４Ｗ０２１°５１９９２．１２水压致裂３Ｄ０Ｊ３１０８Ｎ１０Ｗ°６１９９５．３ｔＫ压致裂Ｈ０Ｎ４５．８Ｗ０．１８＾’＊＝－（：０注是最大剪切应力值与平均应为值的比，＜ＳＨＳ／是最大水平主应力的方位角：Ａｍ／ｍ（？ａｘｔｏｉｎ）．ＳＨｍ＋Ｓ）（ａｘｈｍｉｎ）＊？任＝６ａ０古．５二二＾１０－．５／巧０－．２＾ｊ０Ｊ－ａ打ｏｏＥａｒｔｈ加ｋｅＪ泌巧９５Ｍ７２。ｓ．■ｙｇｑ，画１９７８１９８０１９８２１９８４１９８６１９８８１９９０１９９２１９９４１９９６Ｄａｅｔ５－２９９０图阪神地震前后值的随时间的变化（Ｔａｎａｋａ幻址１１９９８），，５．５沒川地震前后的地应力大小对隧道稳定性影响的模拟基于前人对＾处上兰次大地震的研究结果可知一，在次大地震中往往会引起地应力的一变化，而且地震前后同地点地应力的差异较大。为了研巧这样变化的地应为对隧道及地下结构稳定性的影响，笔者郭启良等（２００９）在纹川地震前后通过水压致裂测得钻－－Ｍ－Ｙ中深度为４０８孔ＱＣ．８０４０９．６０ｍ处的应力为边界条件，将地震前隧道的受力情况与地震后隧道的受力情况进行对比，从而总结出地应力的变化对隧道及地下结构的影响化及归纳出由变化的地应力引起的隧道破坏比较严重的部位，最后结合巧川地震隧道的震害实例进行讨论。４４
第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响－５．５．１３ＤＳ皆屬有限元分析软件简介－３ＤＳ语ｗａ软件支持的材料模型主要包括弹性、弹塑性２种；在弹塑性模式下，还可一５－。，Ｗ进步选择屈服条件，具体如图３另外，系统也支持热力分析和地震力分析模型一在进行热应力和地震动荷载计算时，附加的热应为和惯性力参数随同材料值起定义，该功能简单、灵活、实用。百弹性的连续体某芒分析的－材网应变硬化…—－＾—－■—－－ＭＨｕｂｅｒＶｏｎｉ；＾隆分－－一奔塑挂理讀性ｌ＾５［ｌ山＾Ｍ〇＞Ｃ〇ｕｏｍｂｊＩｊＪ—＾Ｉ￣＾Ｄ－ｒｕｃｋｅｒＰｒａｇｅｒ－图５－３Ｗｍａ３Ｄｇ支持的材料模型３Ｄ－Ｊｆ？ｗ软（１）二维和Ｈ（２）ｇ件能模巧分析如下问题：能计算维岩主工程问题；能模拟分步开挖（３）可考虑，所有材料常数可随开挖步骤变化，考虑多种开挖因素影晌；不同材料的本构关系一Ｃ线弹性、弹塑性、粘弹性、粘塑性）和屈服准则（莫尔库仑准一则、德鲁克普拉格准则、特雷斯卡准则等）；（４）可Ｗ采用多种荷载输入方式，既可心乂在端点处＾点荷载形式，也可］１５）１＾往补线上抖线荷载或在面上＾面荷载形式施加；（使用能再现曲面并可确保高计算精度的２０节点等参单元，单元类型包括固体单元、外￣６）Ｐｒｅ－Ｃｏｎｄｔｏｅｕ壳单元、错杆单元、梁单元等；（采用改进反复法，即ＰＣＣＧ＾ｉｉｉｉｉｄＣｏｎｊｇａｔｅＧｒａｄｉｅｎｔＭｅ化ｏｄ），具有高运算速度和高运算精度；（７）具备惯性为、热应力分析功（８、能；）具有强大的前后处理功能，可快速建模和自动生成网格，实现有限元分析的商度自动化，分析结果既可Ｗ等值线图、色块图等图形输出，也可Ｗ输出各单元的应力、应变值。５．５．２基本假设为了让模型尽可能地符合现实工程条件，而且还要使模型能够满足计算的要求，本论文在计算中采用如下基本假设：（１）隧道围岩采用线弹性材料模型；（２）隧道洞室群岩体连续性；（３）最大水平主应力与隧道轴线方向平行。４５
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文５．５．３模型建立及边界条件，为了使模拟结果和实际情况更加接近，同时为了减小边界条件对隧道围岩的影响Ｘ－１０Ｘ模型尺寸设置为８０ｍ０ｍ８０ｍ（如图５４所示），断面形状设计为马蹄形。笔者在－模型断面上布置了５个监测点，分别是拱顶、左右拱肩、左右拱脚和拱底，如图５５所５－４所示示。设计模型所采用ＩＩＩ类围岩的参数，模型中的岩性为砂岩，如表。在本次研究中，边界条件主要考虑巧个方面，即地应力和单向位移约束问题：①模＝型的上端面分别加地震前后的竖直向下的垂直应力Ｓｋ，指向ｒ轴负方向，地震前＆１０．６３ＭＰａ＾１０．６３ＭＰａＳｈ方向指，地震后＆；在模型前边界施加地震前后的最大水平主应力，向Ｚ轴负方向．Ｍ化，地震前＆尸２１７８Ｍ化，地震后＆尸１５．９１在右边界施加最小水平；＝＝ａ主应力＆，方向指向尤轴负方向，地震前１３．０１ＭＰａ，地震后＆１０．０１ＭＰ＆；②在模型的后、左及下边界均采用沿相应法线方向上的零位移约束，即认为模型后、左及下端面Ｗ外的地质体为刚性体，不允许其产生法向的移动。表５－４模型的力学参数３°弹性模量Ｅ／ＧＰａ泊松比比重ｙ／（ｋＮ／ｍ）内摩擦角ｇＶ内聚力ｃ／ＭＰａ３４５３＾＾‘‘ｒ户…户乂狂＆ｍ－图５－４计算模型尺寸图５－５断面上监测点的位置５．５．４隧道己维应力场特征分析隧道在地震时会引起结构的不均衡变形，也改变了应为场的空间分布特征，会产生二次一应力的分布些应力集中区，，，同时在出现了围岩的破坏现象。特别需要说明的是＂＂Ｗ下所有的计算结果中，应力张量的表示方法与弹性力学中相同，即＋表示拉应力，表示压应力。；位移矢量的表示Ｗ坐标系为准，即Ｘ、Ｙ、Ｚ轴正方向为正，负方向为负？－６－计算结果如图５５３１所示，分别为地震前、后主应力场矢量分布图和主应力等，且值线图，，在。图中表明地震后比地震前地应力降低了拱脚处出现了应力集中现象４６
第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响为压应力，。在拱顶和拱底处受的压应为较小应力集中不明显。从应力云图和等直线图还可，地震前与地震后所有的应力分布范围均相似，，！＾看出只是应力量值在变化由于剪切应力为零，所不画图示意。￣－￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣■？？■－■■一－＋＊；＋＊＊＊＾＋■＋？＋－－十－？－１－■－－十－Ｔ－ｆｆ■个一－千千ＩＶ＾＾＾十ｉ中十１寸十卞、十千Ｔ、个十十Ｉ中千十卞■＊？＊■？■？■－■＊＊＊＊＊＾．－ｈ￣－■—■－－－Ｈ－－－－－■－－－－—－－ｈ－－－－ｈ－－－－－－ｔ＊＊ｔ４ｈ＊＋ｈｔｔ４ｈｈｈｔｈｔ＿Ｉ？－ｉ千ｔ＊ＴｒＴｉｔＴ－ｒｆ－ｆＴｉ－ｆ－ｒｆｆｉ＊－？－－－－中■＿■－－－？－个ｆｆＴｒｆｆＴｆＴｆ＿＿十＋寸ｉ寸ｆ十中！ｉｊ）１十十十｜十十千十十＋＋１｜（叶？■＋，？，，，，，，，，＋—－？—－￣￣－－－－－—－－－Ｋ－ｌ－－－－－－－－－－－－－－￣－－ｆ－＿．＿（：？＊十十Ｈｔ４＊ＨＫＨ？Ｓ１ＩＫ＊ｔ１ＨＨ１ＩＫＨ１ｔ？Ｋｔ■＿■＿心十＿－＊■？－￣－－－叶十十￣－ｈ－－－ｒ—ｆ－＊—－ｒ－ｒ－ｔ—ｉ－－—－－ｉｉ￣？＊—－－—－—－－Ｈ＊－－＋ｔ＋ｔｆｔｌｔ＊ｔｈｉＩｔ卡干＋十十－－■■－■－—＂－＋寸，ｈ十十十千十卞十？干十寸十干十十？中卞寸Ａ．．■■牛干十千１卞十千卞ｌｔ４＿＿＿＊？■－■－—－＊￣－了，心一＿！＊＊？叶寸，Ｔ，，，ｉｒｉｒＴｆ，，，，个＋＊－－？－－－—－－Ｍ－－—？＇—－－－－－—－－—－－—－－—－＋Ｃ（＋ＭＩＩｔ？Ｉｔｔｔ４ｔｔ（Ｉｔｔｔ叶＇ｆ十￣￣；；吁￣￣￣＊中■＊■■？＇■■－－■－■－－■１－－－－－—－—－－￣－＋＋？卞，？，ｆ，，ｆｆ，ｆ，，，，，，，ｆｔ？＊ｒｆｒｔ￣－－ｌｔ１１Ｉ１）Ｉｔ－－ｌｔ－ｔ；１ｔｉ？—ｔ－－卡－－－＊—＋，电４：，千＿ｆｉ１Ｉｐｆ］ｔ：ｒ■■■＇．Ｍ－？十中＋？；＋’々？？十？叶，，十，＋，＋，？＊十＋十？ＩＩＩｔ？，Ｉ一一一一一一卡：十十＋十个却王叶，＊中：其知百：＿一｜‘｜｜＇＇｜＇＇｜＋＂＋－■￣－千Ｖ＇＋＋叶千￣，ｉＴＴ｜｜．ｌＶ叶寸；；；；Ｉ；！１１！１１：｜：ｉＶｉｉＴＶＶＩｉｉｉ｜ｉＩＩｉ４Ｃ：二二：；訂＾＾＾；二＾二ｌｉｉｉ麵＾＾｜誦ＩＩ麵麵轉髮Ｉ糞幫導旨ｇ挺舊毫碁薇襄＂十ｔ＊—＂＊■＾－－＂？．■．．■－－—－■寸＊ｈ＋？＋叶＋？叶十十十？十十叶十＋十十十叶寸＋＋ＩＩＩ（ＩｔＩＩＩＩ（？ｔ＋＋＊ｔ＞ＩＩ１ｒＩＩＩＩ？ｔＩ－－中－－４十＊－ｆｃ叶十叶异一？＋一、＾＿４｜ｆ了￣－－－－？十＋－－？■－？＇￣￣￣￣—￣￣￣￣￣￣￣－Ｉ—－－—－—１－－－—－－—－－—＋－■、于，＋十十十十十十十卡寸￣￣￣■片＊＊＊１ＩＨｔｉｉ？Ｉ？ｔ？１十ｉｔｌｔｔｒ－！，ｔ寸Ｉ中、，，叶十千十ｆ，＋十十－１Ｍｔ＋？ｉ千－＊王；；；；二：巧狂二二住其右私咕：：＿＾＋＋＊ｒｖ％ｖ＋ＷＷ＞；％＊ｒｒ：：：；；；王王王王；ｔ版泣４９．０５９１４７１２７８＇＇＇■图５－６地震前主应力矢量图图５－７地震后主矢量图］＾－￣￣＂＂￣＇＇￣￣．＊．．、＾……，－－７２。？、＊Ｓ３．巧Ｉ．｝［胃ｒ＼ｉ＃Ｖ？＇．圓＾试Ｉ：置．’辛互进’－－１；４５６４１６２拍叫＾．‘’ｉｉ‘＼帮讀ＩＩＩ二晋：二盖Ｉ－巧的－巧．５￡３￣Ａ０１９－－２６．８３８ｉ＾置若＂■．１〇：．ｌｉｉ．－二，——Ｌ己巧：户讓蒸图５－８地震前最大主应力云图图５－９地震后最大主应为岩图Ｅ圓鸣義黨蒙語图５－－１０地震前最大主应力等宣线图图５１１地震后最大主应力等直线图４７
ｋ嚷局＾離－？卽Ｊ＿ｓｓ」二ｓＭｐＥ．ｉＦ二５ｓＭｎＥ端哉—Ｉ＇１，ｘ，＾一；■Ｌ－Ｉ带二ｍＷ啡咐二誦ＷＩｍ化二ｌ．仙＾ｉ化．；＾ｐ．Ｉ非１ｐ：１ｍＭ化ｉ刪ｓ二咕：ｐ一ｚｓｆ二引１￣Ｍ謂．’Ｉ￣Ｊ一．：．斯Ｈ／１Ｉ圆线３ｌ图Ｉｌ－ｌ？１ｐＩＩｕｓｍ就Ｉｌ－晋ｕ＜ＳＶ＾設ｍ二－ｉ＊；＂二＾盖ＳＴ．Ｔ完±ｌＴＳ４Ｔ．？Ｔ３－甚描—篇：■§Ｉ．．．．．．．．Ｉ：ＩＩ漏ｓＪ＂
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第五章地震前后地应力变化对隧道稳定性的影喃１５１１－５地震前５－３图３０町应力等值线图图１地震后巧应力等值线图５－￣－二图６图５３１为模巧仿真计算得到的隧道围岩初始和次应力场等值线图，其最大主应力、最小主应力和中间主应力的变化特征分析如下：一（）最大主应力分析＾由最大主应力的云图和等值线图可见，其最大主应力总体上表现为１左右拱脚、左右拱肩。地震前最大主应、拱顶和拱底的应力集中带与各临空面的应力降低区相间构成Ｉ’‘－－－￣２９一３３１，力的变化范围是．５８２７２．０６１ＭＰａ，震后最大主应力的变化范围是．６５．７０ＭＰａ’Ａ’。应力集中区域出现在左右拱脚处，从应力量值上看，震后的应力值明显低于震前的＾＊（二）最小主应力分析＇Ｉ＾由最小主应力的云图和等值线图可见，总体上地震前后的地应力量变化较小。由＾１－－震前的最大值为３５．１７０ＭＰａ变为震后的最大值为３１７８６ＭＰａ，最大值£分布在隧道的．｜，＜片左右拱脚’。（Ｈ）中间主应力分析，对于隧道洞身横切面上的中间主应力，其分布规律与最大主应力分布规律类似但—－２．１３９４３，是应为量值明显低于最大主应力。地震前中间主应为的变化范围为．０４４ＭＰａ－￣－地震后中间主应力的变化范围为１．７７６３５．８７９ＭＰａ。５．５．５模拟结果及讨论＂＂－￣－Ｙ通过将５．１２汉川地震中钻孔ＱＣＭ深度为４０８．８０４０９．６０ｍ处的地震前后的应力作为边界条件－Ｓ，利用Ｈ维有限元软件３Ｄ妙进行了模拟。笔者从最大主应力和最小主应力两个方面：（１）从，对比分析地震前后地应力对隧道的影响。模拟结果显示－５５５－６图和图可Ｗ看出，地震后最大主应力和最小主应力均比地震前的小，但最大主＞．ａ１８Ｐ应力降低的幅度更大％４ＭＩ和．１３４Ｍａ，说明隧道，在左右拱脚处分别降低了１７内部各监测点都随着地震前后区域应力的降低而降低（２）从模拟结果可Ｗ看出，无论；５１
中国地震局地売应力研巧所硕王学位论文从最大主应力的角度看还是从最小主应力看，隧道的左右拱脚受地震的影响最明显，左右拱肩其次，拱顶和拱底受地震的影响最小，这与第四章的模拟结果是相吻合的；（３）由地震前后的最大主应力和最小主应力值图可１＾看出，不管是在地震前还是在地震后隧道断面内最大最小主应力值从大到小的顺序为：（ａ）右拱脚；（ｂ）左拱脚；（Ｃ）右拱肩；（ｄ）左拱肩（ｅ）拱顶（ｆ）：；拱底。８０］７１３□３ｓ７０－６巧３６巧吗６□地震前料策地虔后ｊ■料□地震后－６０－３０－－５５〇‘｜＇？ｆ’曲｜＾４。｜；１国；？ｆ３０－ｎｎ－ｓ：ｊ■￣２４．９６９ＷＭＫ２５１９１１２．１７‘１２．２９５今８＇。留－２０啦－’〇１６．剧圍ｎ麵’＾－１０；－５１ｒ＼ｉｕ７２３〇ｒｌＩｊ３１１Ｉ｜｜｜ｊ｜ｌ｜巧，ＪＩ＾＾拱顶左拱肩左拱脚拱底右故脚右拱肩拱｜｜Ｐ项左拱肩左拱脚拱底右拱脚右拱肩５－３２图地震前后关键点处最大主应力的对比围５－３３地震前后关键点处最小主应力的对比５．６本章小结通过前面对昆仑山地震、巧川地震和阪神地震前后地应力变化的研巧和通过模拟汉川地震前后的地应力对隧道结构的影响，我们得出Ｗ下结论：（１）通过对比Ｈ次大地震前后地应力大小的变化发现，地震都会引起地应力大小的变化，昆仑山地震前后两个点的震前最大水平主应力为１２．９ＭＰａ６．８ＭＰａ和，震后测得的最大水平主应力分别为３．５Ｍ化和２．２ＭＰａ，两个孔地震后的最大水平主应力大约是地震前的３０％－Ｍ－；没川地震前后钻Ｙ的应力测量数据可＾发现孔ＱＣ，应力大小显着下！－－降，在钻Ｙ涂度为４０８ＱＣＭ．８０ｍ时最大和最小水平主应力值分别降低５８７３．ＭＰａ和ＭＰａ。（２）通过模拟，地震后隧道断面上的监测点的最大主应力和最小主应力均比地震前的小＞，但最小主应力降低的幅度更大，在左右拱脚处分别降低７＾？１８了１．８６４３和．１３４ＭＰａ，说明隧道内部各监测点都随着地震前后区域应力的降低而降低。（３）从模拟结果可Ｗ看出，无论从最大主应力的角度看还是从最小主应力看，隧道的左右拱脚受地震前后应力降低的影响最明显，左右拱肩次之，拱顶和拱底受地震的影响是最小的＂＂，这与紋川地震中大多纵向裂缝分布在隧道的左右拱肩和左右拱脚呈Ｘ共辆型的现象是相符的。５２
第六章讨论与巧论第六章结论与讨论６．１结论，为研究地震区的隧道稳定性地震响应规律，在收集前人的研巧成果的基础上本文主要开展了Ｗ下几个方面的工作：（１）通过整理国内外大地震对隧道及地下工程的破坏实例，结合巧川地震中隧道震害情况认真归纳了地震对隧道破坏的形式和隧道破坏的影响因素（２），结；在前人对断层同震位移研究的基础上合汉川地震中隧道的震害情况为隧道及地下结构的抗震设计提供了参考；（３）利用Ｈ维有限元软件ＡＮＳＹＳ模拟了地震波入射角在垂直面和水平面的变化对隧道稳定性的影响规律；（４）在分析和研究昆仑山、３Ｄ－ｍａ模巧了汉川巧川和阪神地震前后地应力变化的基础上，通过Ｈ维有限元软件ｓｉｇ地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响规律，得到如下。通过从Ｗ上几个方面的研究结论：（１）通过对隧道及地下工程破坏实例的研究，结合紋川地震中隧道的震害情况归纳了地震对隧道及地下工程的破坏形式主要是隧道洞身和洞口的破坏，其中洞身破坏大致有：①衬砲的剪切错位，②衬硕纵向开裂，③衬视环向开裂，④衬彻斜向开裂，⑤底板隆起等。洞日及洞口的破坏模式主要有，，：①落石崩塌②滑坡挤压③端墙开裂等。（２）与隧道及地下工程抗震设计直接相关的参数是地表破裂长度、最大同震破裂位移、平均同震破裂位移。地表破裂长度主要反映了震区所产生的剪切俭移的影响范围，在隧道及地下工程选线过程中需要考虑避让的问题。对于同震破裂位移和平均同震破裂位移两个参数，在实际的隧道抗震设计中，可考虑采用平均同震破裂位移来估算地震发生时对结构的损害程度，。汉川地震发生时中央断裂和龙口山前山断裂之间的次级断一定的活动层也会产生，因此处在这两个断裂带之间的Ｈ座隧道震害非常严重。可见发震断层附近的附属断层在地震时也会产生同震位移，并对穿越的地下结构和隧道产生破坏。（３）从地震波入射角度对隧道影响的模拟结果来看，在主应为方面，隧道各腊测点受到的应力大小各不相同，，拱顶和拱底受的最大最小主应力较小左右拱肩和左右拱脚较大，说明拱肩、拱脚和拱顶是隧道抗震的薄弱；在位移方面，拱顶的位移变化较大部位，需要在今后的抗震设计中提高设计强度，这与实际中隧道的震害情况较为吻合。（４）通过模拟巧川地震前后地应为变化对隧道稳定性的研究发现，地震后隧道断面上的监测点的最大主应力和最小主应力均比地震前的小，但最大主应力降低的幅度更大，在左右拱脚处分别降低了１７．８６４ＭＰａ和１８．１３４ＭＰａ，说明隧道内部各监测点都随着地震前后区域应力的降低而降低；同时发现隧道拱顶和拱底受最大最小主应力的影响５３
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文较小，而且拱肩和拱脚应力集中较为明显，受地震前后应力降低的影响也最显著，这与议＂＂川地震中大多纵向裂缝分布在隧道的左右拱肩和左右拱脚呈Ｘ共無型的现象是相符的。６．２讨论本文通过对隧道震害实例进斤了分析和归纳一些影响隧道稳定性的因，总结出了素。通过利用ＡＮＳＹＳ软件模拟了地震波入射角度的变化对隧道稳定性的影响规律，并一分析了没川地震前后地应力变化对隧道稳定性的影响规律，得到了些初步的结论和认识一。但是受到数据量和技术手段等因素的限制文的结论产生了，对本定的影响。为了完善和充实本文所研究的这几个方面的内容，笔者认为还需要从如下几个方面进行努力；（１）开展和实施震后隧道的现场勘察工作，与前人研究的隧道震害实例进行对比，并确定隧道的破坏类型Ｗ及影响因素，为开展后续的研究工作奠定基础。（２）开展室内模拟实验工作，将室内模拟结果与同等条件的隧道震害实例的破坏形式和破坏类型进行对比分析，在此基础上进行相关的数值模拟。坦样能深入地研究地震波对隧道的破坏机理和影响规律。一（３）进步对活动断裂的同震位移进行研究，建立更加完善的数据库，使断裂同震位移与隧道错动位移建立更精确的定量关系。（４）加强对活动断裂走向对隧道的破坏研究，为强震区的隧道及地下结构工程建设提供合理的参考依据。５４
参考文献参考文献江－１１１２２，嘛双，蒋雅君液川地震隧道震害影响的统计和分析町现代隧道技术２０１４，５３：５［，（）－２．ＬＪ．ｉ［Ｗ．Ｗａｎ．ＪＳｕＣ．Ｈ．Ｌｎ？Ａ巧ｅｓｓｍｅ打ｔｏｆｄａｍａｅｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｔｕｎｎｅｌｓｄｕｅｔｏｔｈｅＴａｉｗａｎＣｈｉＣｈｉＢａｒ］ｇ，’ｇｔ－ｈＪｉｒｌｕａｋｅ．ＴｕｎｎｅＩｎａｎｄＵｎｄｅｒｏｕｎｄＳａｃｅＴｅｃｈｎｏｏ２００１１６：１３３１５０．ｑ［］ｇ，ｇｐｇｙ，。［３］刘学增，林亮伦．７５倾角逆断层黏滑错动对公路隧道影响的模型试验研究［Ｊ］岩石力学与工程学报，２０－１１３０１２：２５２３２巧０．，（）４＂赵伯明．２００９２９１３３４１．［］，刘洋断层错动对隧道的影响分祈阴．华南地震：，，（）－口］罗利锐．斷层对隧道围岩稳定性的影响［Ｊ］？地质力学学报２００９１５３：２２６２３２．，刘志刚，，（）ｓａｋｕｒａＴＳａｔｏＹＤａｍａｅ化ｍｏｕｎｔａｉｎＵｍｎｅｌｓｉｎｈａｚａｒｄａｒｅａＪ．ＳｏｉｌｓａｎｄＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｓＳｅｃｉａｌｌ巧ｕｅ〇巧］Ａ．，ｇ［］’ｐ打ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＡｓｅｃｔｓｏｆＪａｎｕａｒ１７１９％．ｐｙ＊７ＩａｉＳ．Ｉｎｔｅｍａｔｉｏ打ａｌｓｔａ打ｄａｒｄＳＯｏｎｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎｓｆｏｒｄｅｓｉｎｉｎｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｗｏｒｋｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ３ｒｄＩｎｔｅｒ［］＂）ｇｇｇｎａｒｅ２００４－ｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｎｃｅｏｎＥａｒｔｈｕａｋｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎ．１：３０２３０９．ｑｇｇ，２００８－［巧李天斌．汉川特大地震中山岭隧道变形破坏轉征及影响因素分析阴．工程地质学＾，１６（６）：７４２７５０－［９］叶问华，徐锡伟，汪良谋．中国西部强震的地表破裂规模与震级、复发巧间间厲关系的研阴．地震地侦，－１９５＞６ｌ８：３７４４３７５４．，，ｙ）－１０叶文华东？Ｊ？１９９４１２１：１８．［］，邓起，尤惠川强震活动迂移性图像的硏究［］华北地震科学，，（）－１１．．０李传友．２０１３３５３：６７１６８３．［］，徐锡伟，甘卫军四川省芦山Ｍ巧地震发震构造分析阴地震地质，，（）１２．１９８７１０１宋龙伯：４５．［］，江铁鹰断层破裂长度与震级关系的讨论［化地震研究，，（）＾＾１西部走潛型活动断裂的地震破裂参数与震级的经聽关系Ｊ３５７７－［引冉洪流．中国］．地震２０１１３３：［＾质，（）５８５．－［１４］龙峰闻学泽伟．华北地区地Ｍ活断层的震级破裂长度、破裂面积的经验关系Ｊ．地２０，，徐羯［］震地质，－０巧１１．８（４）：５５３５＊ｎＢｏｎｉｌｌａＭＭａｒｋ民ＬｉｅｎｋａｅｍｅｉＪＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓａｍｏ打ｅａｒｔｈｕａｋｅｍａｎｉｔｕｄｅｓｕｒｆａｃｅｌｅｎｔｈａ，，ｐ．ｇ，ｑｇｇ－ｔｄｓｕｒｆａｃｅｆａｕｈｄｉｓｌａｃｅｍｅ打ｓ．ＢｕｌｌＳｅｉｓｍＳｏｃＡｍ１９８４７４：２３７９２４１１．ｐ机，，［１６］ＢｕｒｃｈｆｉｅｌＢＣＣｈｅｎＺＬｉｕＹｅｔａｌ．Ｔｅｃ化ｎｉｃｓｏｆｔｈｅＬｏ打ｇｍｅｎｓｈａｎａｎｄａｄａｃｅｎｔｒｅｉｏｎｓＪ．Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ，，，ｊｇ［］Ｇｅｏ－ｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ３７８：６６１７３５．，（）。７］Ｓｌｅｍｍｏ打ｓＤＢ，ＢｏｄｉｎＰ，ＺａｎＸ？口ｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏ打ｏｆｅａｒｔｈｕａｋｅｓｉｚｅｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｆａｕｌｔｉｎｅｖｅｎｔｓＡ］．Ｉｎｇｑｇ［ｎａｒ：ｒｏｃ．ｏｆｔｈｅＩｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｎｏｎＳｅｉｓｍｉｃＺｏｎａｔｉｏｎＧｕａｎｚｈｏｕｃｈｉｎａＳｔａｔｅＳｅｉｓｍｏｌｏｉｃａｌＢｕｒｅａｐ，ｇ，．ｇｕ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１９８９，１３．－［１巧许増会宋宏伟？地震对地下工疆影响的研究现状与展望阴？山西建筑，２００３石９（７）：３５３６．１９ＪｏｈｎＣＭＳＺａｈｒａｈ了ＲＡｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｒｒｅｓ．ｄ［ｉｎｏｆｕｎｄｅｒｏｕｎｄｓｔｒｕｃｔｕＪＴｕｎｎｅｌｌｉｎａｎｄｕｎｄｅｒｒｏｕｎ］，ｇｇ［］ｇｇ－ＳａｃｅＴｅｃｈｏ．ｌｏ１９８７２１：６５１９７ｐｇｙ，，２０９９９４－郑永来：２４２７．［］，杨林德地下结构震害与抗震对策抓工程抗震，１，－ｐｉ的隧道开挖［Ｊ］．地下空间１９９４６：１３９１４４．情谦策地震带，，（）２００７３３－降］马行东地震波入射方向对地下岩体洞室动态响应的初步分析阴冰力发电，，（１）：２３２５．５５
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文－：３ＹｏｕｓｓｅｆＭａｕｌｉＰ．Ａ．Ｈ犯ｈａｓｈｅｔｌ．Ｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｎａ凸ｄａｎａｌｓｉｓｏｆａｎｄｅ巧ｒｏｕｎｄｓｔｒｕｃｔｒｅｓ．Ｔｕｎｎｅｌｎａｎ］ｇｙ［＂ｇｄ－ＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ．２００１１６：２４７２９３．坤ｇｙ，－５６２破荷载作用下岩体振动特征的数值模拟肌岩王力学２００５２５ｌ．：５０，等濕，，［Ｗ夏样库俊如（）２５高峰津德武隧道兰维地震反应分析若干问题的研巧化岩±工程学化－１９９８２０４：４８巧．［］，（）２伟伟－王光绝．离散元边界元动为稱合模型在地下结构动力分析中的应用水利学报２００［句金峰，，贾［化，－１２４２８．，口）：２７－高峰，２００３２２１６１０［］，关宝树沉管隧道Ｓ维地震反应分析町兰州铁道学院学报；（）：．２２０００［糾蔡美像地应力测量原理和技术［Ｍ］．北京：科学出版社．，－２．煤及软岩层中地应为值得巧步估算方法Ｊ岩石力学与王程学报２０００２２３４：２３７．，，［刮李文平［］（）３０４－周荣衙王江生王晓珍．２００ｆ７８７９．［］地应力估算方法的应用探索町矿山压力与顶板管理，，（）２００７－１６１：１１９１２２．即］孔令犧巧荣芳端市地下空间发展可持续性评价町自然灾害学报，，（）３ＳＷＯＢＯＤＡＧ等．错杆单元及其黄±隧道计算中的若干问题工程学［句赵德安薦小林，町岩石力学与００４巧２４－报之。（化１８３４１８９．３３主工程问题的反演理论与实践Ｍ．北京巧学出版社１９９５．［嘛德林岩［］，３４ＣｈａｒｅｎｔｉｅｒＤ，ＴｅｓｓｉｅｒＤ，ＣａｔｈｅｌｉｎｅａｕＭ．Ｓｈａｌｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏ打ｄｕｅｔｏｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎ［］ｐｅａｄｍ－ａｆｔｅｒ１００ｒｓａｎｉａｃｔｏｆｔｅｃｔｏｎｒａｃｉｉｎｙｐｉｃａｌｅｏｆｔｕｒｉ打．ＣａｓｅｏｆＴｏｕｒｎｅｍｉｒｅＰｒａｎｃｅＥｎｎｅｅｒｇｐｇ抑ｇ－Ｇｅｏ７０２５５．ｌｏｇｙｌ／：６９，２００３，（）３化地应力与经济建设Ｍ．北京地质出版化１９８９．［刮孙［］°３６彭建兵，胡志平，口玉明，等．马蹄形陵道４０斜穿地裂缝的变形破坏机制试驗研巧［Ｊ］．岩石力学与工［］２００９２８２２５８－程学报，，（１１：２２６５．）［３７黄润秋，许强陶连金．地质灾害过程模拟和控制研究［Ｍ］．北京：科学出版社２００２．］，，－３Ｊ岩止工程学报２０００２２１７０１７３，．碎裂块体国岩安全监测与仿真反演分析：［糾李宁，李永刚，张平［］，，巧３９康勇李晓汪杨春和．深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究叫．岩石力学与工程报２００７２６［］，，，，（増５７８－３５８３１：３．）４０赵德安，李国良，陈志敏，等．乌销岭隧道Ｈ维地应力场多元有限元回归拓展分析［Ｊ．岩石力学与工程［］］学报２００５－：２６８７２６９３．，％）４１．Ｈ维地应力回归分析方法与工程应用町岩石力学与工程报２００３２〇：１６［碑样波岸术才库树忱，，Ｗ）－１３１６１７．［４２例高，张帆宇庫新召，掌木寨略隧道大变形特征与机理分析抓岩石力学与工程报，２００５，２４（２）：２５２１－化化．－４３．公路２００３５：Ｍ２Ｕ．［暢初满友续王毅东，等未寨岭隧道大变形的处治与技术分析口］，〇９梁文颜李国良－心．乌銷岭特长隧道方案设计町现代隧道技术２００４４１：ｌ７．［］，，，巧４ＩｋｕｏＴｏｗｈａｔａ．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｅａｒｔｈｋｅｅｎｉｔｉｅｅｒｉｉｉＭ．Ｓｒｉｎｇｅｉ２００８．［引ｑｕａｇｇ［］ｐ；４ｏｗｄｉｎＣＨａｎｄ民ｏｚｅｎＡＤａｍａｅ化ｒｏｃｋｔｕｎｎｅｌｓｆｒｏｍｅａｒｔｈｕａｋｅｓｈａｋｉｎＪＪＧｔ．Ｅｎ．Ｄｉｖ．Ａ．．ｅｏｅｃｈ，［句Ｄｇｇｑｇ［］ｇＳＣＥ－．＾ＴＳＶＵＧＴ＾ＴＳｌＳｌ．ｓｏＣＨＣ＾４７ＳｈａｒｍａＳＪｕｄｄＷＲ．Ｕｎｄｅｒｒｏｉｍｄｏｅｎｉ打ｄａｍａｅｆｒｏｍｅａｒｔｈｕａｋｅｓＪ．Ｅｎ．Ｇｅｏｌ．ｌ９９１Ｖ０１．３０口４。６］，，［ｇｐｇｇｑ［］ｇ，）３－２７６［４巧ＯｋａｍｏｔｏＳｈｕｎｚｏ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ化ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（２ｎｄＥｄ）［Ｍ］．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｋｙｏ，Ｐｒｅｓｓ，１９８４．５６
参考文献４９ＹｏｓｈａＮｎｄａｋａ－ｉｄａＮｍｕｒａＳ．Ｄａｍａｅ化ＤａｉＫａｉｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎ化ｅ１９９５ｈｏｏｋｅｎｎｕｎｂｕ［］，，ｇｇｙｇｅａｒｔｈｕａｋｅａｎｄ１－ｑｉｔｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎＪ．９９６２８３３００．［］，－５０徐复新刘芳．地震时岩石隣道稳定问题［Ｊ．人民黄河８２３：３９４２．［］１９，，，］－１．阿？隧道地震灾害综述９９０１１２：１９］潘昌实师隧道及地下王程，（）－肖扬地下工程地震灾害与防治１９９３４４：６６７１．护］叶世强，阱中国地质灾害与防治学报，（）５３吕淑杰．Ｄ．２００７连：．［］隧道地震反应若干影响因素研究［］，大大连理工大学５４ＤｕｋｅＣＭ．ａｎｄＬｅｅｄｓＤＪ．巨ｆｅｃｔｓｆＥａｈｓｏＴｕｎｎｅｌＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎＡＮｕｃｌｅａｒ］，，，ｏｒｔｕａｋｅｎｓ，［ｑＡｅＶｏ－－ｌ．ｌＰｍｃｅｅｄｓｏｆｔｈｅｅｃｏｎｄＰｒｏ化ｖｅＣｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｉ１９５９ａｒｃｈ２４２６３０３３２８．ｇｉｎＳｃｔｉｏｎＳｍｓｕｍＭ：，’ｇｙｐ，，－５５潘昌实．隧道及地下结构物抗震问题的硏巧概况叫．世界隧道１９９６５：７１６．［］，，（）＊５６ＹｏｕｓｓｅｆＭ．Ａ．Ｈａｓｈａｓｈ．ＪｅｆｆｒｅＪ．Ｈｏｏｋ．ＳｅｉＪ．ＴｉｓｍｉｃｄｅｓｉｎａｎｄａｎａｌｓｉｓｏｆｕｎｄｅｒｒｏｕｎｄＳｔｒｕｃｔｕｅｓｕ［］ｙｇｙｇ［］ｎｎｅ－ｌｉｎａ打ｄＵｎｄｅｒｒｏｕｎｄＳａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ２００１１６２４７２９３．ｇ，，，ｇｐｇｙ－５７左娟华淋克昌．断层错动对上覆±体及隧道影响的模型试验［Ｊ２０１２３８２３：５６５９．．山西建筑，，（）［］］５唐裸．山峻隧道洞口段地震动力响应影响因素规律硏究川．２００９巧南交通大学．［勺，成都－５．Ｊ．１９９８１３２：６３６６．［列王瑞民，罗奇峰阪神地震中地下结构和隧道的破坏现象浅析［］灾害学，，（）［６０］ＡｓａｋｕｍＴ，Ｓａｔｏ乂Ｄａｍａｇｅｔｏｍｏｕｎｔａｉｎ化ｎｎｅｌｓｉｎｈａｚａｒｄａｒｅａ［Ｊ］．ＳｏｉｌｓａｎｄＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ，ＳｐｅｃｉａｌＩｓｓｕｅ０打ＧｅｏｅｃｈｎｉｃａｌｓｅｃＪａｎｕａｒ１７１９５．ｔＡｐｔｓｏｆｙ９掌－６．１９７６年唐山地震地下工Ｊ．地震学报１９８０２３．王景明程震害的分布规律：３１４３２０［Ｕ［，，）］（６２何川萍晏启样．．２０，耿，波川大地震隧道工程震害巧步分析川波川大地震工巧震害调查分析与硏究［］０９－：７７９８００．６．５１２巧川大地震橄震区灾害致因初析阱中山大学對民（自然科学版）２００９引邹和平．，刘玉亮，郑卓，等，［４８２－：１３１１３５．，（）６４［严峻．强震后都汉路特殊高地应力现象与隧道岩爆防治研究Ｄ．２０１２成都：成都理工大学．］［］，Ｍａｓａｒｕ－６５Ｔａｉｒ．Ｄａｍａｅｄｏｎｅｂ化ｅｒｅａｅａｉｌｈｕａｋｅａｓｒｏ化ｅＨａｎｈｎＡｗａｒｃｏ化ｅｋｏｂｅ］ｉｇｙｇｔｄｉｓｔｅｆｓｉｉｓｔｉｔｔ［ｊｑｊ满ＭｕｎｉｃｉａｌＳｕｂｗａＳｓｔｅｍａｎｄｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｗｏｒｋｓｏｆ化ｅｄａｍａｅＪＪａａｎｅｓｅ民ａｉｌｗａＥｎｉ打ｅｅｒｉｎ１９９ｐｙｙｇ［］，ｐｙｇｇ－７１３７：１９２３．，－６６ＬａｈｔＭｃｈａｅＡ．ＴａｎｆｅｒｓｔｉＪ．ｉＩｏｒｎＳ化ｅｌＣｏｓｍｃｉｌ９９６９：４１４６ｉｉｌｒｔｒｕｓｓｕｏｒｓｒｅｎｏｖａｔｏｎＶｄｅｎｔｔｏｎ．［］，ｐｐ［］６７乐生．汉川地震公路震害调查［Ｍ北京：人民交通出版社２０１２．］陈［］６８Ｗ．Ｌ．Ｗａｎ呂ＪＪ．ＳｕＣ．Ｈ．Ｌｉｎ．２００１．ＡｓｓｔｏｆｄａｍａｅｉｎｍｏｕｎｔａｉｎＵｉｎｎｄｓｄｕｅ化化ｅＴａｉｗａ打Ｃｈ＾Ｃ［］，，ｅｓｓｍｅｎｇ－ｉｈＥａｒｔｈｕａｋｅＪ．ＴｕｎｎｅｌｍａｎｄＵｎｄｅｒｒｏｕｎｄＳａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ１６．１３３１５０［ｇｙ．ｑ，］ｇｇｐ王梦恕－６９Ｌ恒张德华．隧道底板隆起的成因、分类与控制Ｊ．中国安全科学学报２００３１３：３０３３．，，，，〇）［巧［］７０崔光耀王明年林国进等．议川地震区典型公路隧道衬硕震害类型统计分析ｍ．中国地质灾害与防，，，［Ｊ－治学报２０１１２２１：１２２１２７．，，（）７１区山岭隧道地震动为响应影响因素规律及减震措施研巧阿．２０１２．北京：北京交通大［蜡占雷地震学．［７２］Ｓｈａｒｍ，Ｓ．Ｊｕｄｄ，Ｗ．Ｒ．Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｏｐｅｎｉｎｇｄａｍａｇｅｆｒｏｍｅａｒｔｈｑｕａｋｅ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ，１９９１，３０：２６３－２７６．Ｊ－７３许增会宋宏伟．山２００３２９７：３５３６．．地震对地下工程影响的硏究现状与展望西建筑［，，，（）］［］７４－马斤东．地震波入射方向对地下岩体洞室动态响应的初步分析［Ｊ．水力发电２００７３３ｌ：２３２５．［］］，，（）－７．分析影响隧道围岩稳定性因素町西部探矿工程２００３５：５９６０．，，［引习小华５７
中国地震局地壳应力研究所硕女学位论文７９５１－．１６８１．［巧刘志刚，崔洪化孙殿卿断裂多期活动及其研巧意义町地质力学学报，１９：７，（）［７７王成虎张彦山熊玉務等谐什河水电站工程区域构造稳定性研究阴地质为学学报２００８１４２：１３］，，，（），５－１４０．２－２７８８７庆国岩体地震动为破坏问题研究ｍ岩石力学与工程学报２００３２２．：２７８３［糾梁，，（增）７９．２００９２８增１赵德安．乌銷岭隧道兰维地应力场多元有限元回归拓展分析机岩石力学与工程学报：，，［］（）２６８７－２６９４．［８０］睹带朱维申地震荷載作用下大型地下桐室群的动态响应模巧叫岩止工程学报，２００８，３０（１２）：１８７７－１８８２．８１诗天斌．汾＂特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析…工程地质学报２００８１６６：７４２［，，（）－７５０．８２杨树新－．高地应为环境下砸室开挖围岩应力释放规律Ｊ．煤炭学报２０１０３５１：２６３０．［，，］［］（）８３２０口２０－工对围若应力与变形的影响研巧Ｊ１５６６０．］．山东交通学院化：［脚厚佑高地应力隧道施［，（）８４ＲｏｂｅｒｔＲｏｗｅ－端石评．地震区的隧道工程町铁道建筑９９３８：１３１７．［］，１，（）８５朱长安－５２．强震区隧道洞口段振动台模型试验研巧…．现代隧道技术２００８４５１：４８，［］，，（）６２００８３３４－杨小林隧道掘进爆破的损伤机理与振动危害即煤炭学报：４００４０４．巧］，，（）７００７－董隙军．地下兩室节理岩体区间非概率可靠性分析方法及应用Ｕ］岩王工程报２０１１３３７：１１０１巧］，，（）３．汉．断层对大跨度隧道围岩应力影响的有限元分析Ｊ．２００６２５巧巧黄生文，司铁［］岩石力学与工程报，，（增媒巧８８－３７９１巧刊高波，王峰峰化川地震公路隧道震害启示抓西南交通大学学报，２００９，４４饼：３３心３７４．９０王成两仇文革陈永前等．震区同震地表破裂统升经验关系及其对隧道抗震设计的意义…．现代隧［】，，，２０－道技术１４５１５：１８．，，（）９ｅｌｌｓＤ．Ｌ．ＣｏｅｒｓｍｉｔｈＫ．Ｊ．ＮｅｗＥｍｉｒｉｃａｌＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｓａｍｏｎＭａｎｉｔｕｄｅＲｕ山ｒｅＬｅｎｔｈ［ＵＷ，，ｐｐ，ｐｐｇｇ，ｐｇ，ＲｕｕｒｅＷＤｏｃｐｔｉｄｔｈ，ＲｕｐｔｕｒｅＡｒｅａ，ａｎｄＳｕｒｆａｃｅｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ口．ＢｕｌｌｅｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｅｉｓｍｏｌｏｉｃａｌＳｉｅｔｏｆ］ｇｙＡｍｅ－ｒｉｃａ１９９４８４４：９７４１００２．，，（）９２．：邓起东．地［］，于贵华，叶文华震地表破裂参数与震级关系的研巧国家地震局地质研究所编活动断裂－研究１９９２，北京：地震出版社，２４７２６４．，９３叶文华，徐锡伟，汪良谋．中国西部强震的地表破裂规模与震级、复发时间间厢关系的研究的．地震［］地质－１９９６１８１：３７４４，，，（）宋龙伯Ｊ９８７－［Ｍ］，江铁鹰．断层破楚长度与震级关系的讨论．地震研究，１，ｌ〇：４５５３．［］Ｗ９５－龙峰闻学泽．，徐锡伟华北地区地震活断层的震级破裂长度、破裂面积的经验关系［町地震地［］，００６２８４５Ｕ－５３５质之．，（）：９６２０巧－冉洪流．中国西部走滑型活动断裂的地震破裂参数与震级的经验关系阴．地震地质１１，３：５７７［］，（）５８５．９７ＢｏｎｉｌｌａＭ，Ｍａｒｋ氏ＬｉｅｎｋａｅｍｅｒＪ．Ｓｔａｔｋｔｉｃａｌ＂ｌａｔｉｏｎｓａｍｏｎｅａｒｔｈｕａｋｅｍａｎｉｔｕｄｅ，ｓｕｒｆａｃｅｌｅｎｔｈａｎｄ［］ｐｇｑｇｇｓｕｒｆａｃｅ－ｆａｕｌｔ出ｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ阴占ｕｌｌＳｅｉｓｍＳｏｃＡｍ，１９８４，７４：２３７９２４１１．９Ａ－ｌｅｘａｎｄｅｒＬ．ＤＥＮＳＭＯＲＥ．映秀２００８８［巧李勇周荣军，北川断裂的地表破裂与变形特征阿地质学报，，２１２１６８８－１７０ｔ（）：９９李天斌彼川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析化工程地质学报２００８４２－１６：７［］，，（０５８
参考文献７５１．＂ｎ－１００王秀英刘伟１张弥．地下结构震害类型及机理研究阴冲国安全科学学报２００３１３：５５５８．［］，，，（）－ｌ〇１９９４：５１５８．［Ｕ白兰岳闻学泽．龙口山断裂带茂化巧川段的长期强震潜势抓四川地震，，口）［１０２］藏万军王睁睁．山岭隧道洞身段震害规律与地震风险模糊综合评价分析的．现代隧道技术２０１４５，，，－１（１）：４５５３［１的］汪树华高波王秀英，等．高烈Ｊ．现代隧道，，度地震区山岭隧道动力响应规律及抗震措施分析研究［］＂技术．，２０１３，５０５：６０６７（）０４李德武富峰－＂．勝道洞口段兰维地震反应分析阴．兰州铁道学院学报１９９８１７２：１５．］，，，（）５－１０．地下结构的动力将性及地震反应分析化昆明理工大学学巧，１９９６，２１３：５９６３，［巧敏才（）ｙ〇６］ＬｙｓｉｎｅｒＪ，ＤｒａｋｅＬＡ．Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ町ｅｔｈｏｄｆｏｒ化ｉｓｎｉｏｋ）ｇｙ［Ｍ］，Ｉ打ＡｌｄｅｒＢ，ＦｅｍｂａｃｈＳ，３〇化ＢＡ，Ｅｄｓ－．ＭｔｈｏｄｉｕｔａｔｉｏｎａｌｈｉＳｅｉｌＡｉＰ！９７１８１２１６．，ｅｓｎｃｏｍｓｃｓＩＩｓｍｏｏ．ｃａｄｅｍｃｒｅｓｓ，２，ｐｐｙ，ｇｙ１０７Ｊ？地矿测绘２００８２４［］肖林萍李永树，赵玉光．基于有限元法的隧道围岩巧力计算与分析方法硏究，，，［］（－２．：ｌ３）［１０巧张俊杰，周凤林，窩红梅．蝴体在地震波作用下的ＡＮＳＹＳ模捣分析的．黑恭江科技学院学报，２００４，１４５－：３０４３０７．（）１〇．ＡＮＳＹＳ：２００５１．［刊李黎明有限元分析实用教程［Ｍ］．北京清华大学出版社，，緣１１０Ａｋ．ｉＫＡｅｉｔｉｉｅｈｒｔｉｔｉｈｔｉｒｉｔｉＪ．Ｇｅｈｓ．Ｒｅ［］，，ｓｒｅｓ，ｂａｒｒｒｓｃａａｃｅｒｓｃｓｅａｒｔｕａｋｅｓａｎｄｓｔｒｏｎｍｏｏｎｅｄｃｏｎｏｐ，ｑｇ［］ｐｐｙ－ｓ．８９Ｂ７１９８４５％７５８７２．，（），，－１１ＬｉｕＧｎｉｅｍｅｎｈｅｅｒｔｕａｋｅ．ｈ［ｌＬｉＲＩｓｔｕｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｔｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｏｆｔｕｒｃｒｕｓｔａｎｄｔｈｅａｈＪＥａｒｔｕ］，，，，，ｐｐｅｑ［］ｑ－＞ａｋｅｉｎＣｈｉｎａ１Ｓ８６２１５０５５．，，（），－１ｌ．ａｎａｋａＹ．Ｓｔａｔｅｏｆｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｅ巧ｉｎｆｅｄｆｒｏｍｉ打ｓｉｔｕｓｔｒｅ巧ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｐｈ？Ｅａｒｔｈ３４Ｓｕｌ［＾Ｔ，，ｒｒｅ，阴线（ｐｐ１９８６％７－Ｓ７０．），，＊１－１３Ｚｌｒｓｔ－ｏｂａｃｋ．Ｆａｎｄｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒａｔｅｒｎｓｏｆｓｔｒｅ巧ｉｌｉｔｈｏｓｈｅｉｅＴｈｅｗｔｒ［］ＭＬｎｔｈｅ：ｃｓｅｓｓｍａｒｏｊｅ，，ｐｐ＾ｐｐ－ｃｔＪ．Ｇｅｏｈｓｅ２７０３］？民ｓ．１９９９７３８１１１１７２８．［ｐｙ，，＾），［１Ｗ］Ｚｏｂａｃｌｃ，Ｍ．Ｕ，Ｍａｇｅｅ，Ｍ．Ｓｔｒｅ巧ＭａｇｎｉｔｕｄｅｓｉｎｔｈｅＣｒｕｓｔ：ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｆｒｏｍｓｔｒｅｓｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏ打ａｎｄ－ｒｅｌａｔｉｖｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｄａｔａＪ．Ｐｈｉｌｏｓ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．ＬｏｎｄｏｎＡ１９９１，３３７１８１１９４．［］，，１１５ＸｉｅＦ？艮？Ｃｈｅ．Ｃ．ＣｉＸ＞ＲＵＨ＊Ｙａ８又‘ＣｈｅｎＬ．Ｗ．２００３Ｓｔｕｄｏｎｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｅｓｓｅｎｖｉｒ［］，ｎ，，ｕ，，ｎ，，，，，，Ｑ，，ｇｙｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅＣｈｉ打ａｎｉａｉｎｌａｎｄｉｌｉｃｌｂｌｉｉｏｕｓｅ２００３Ｍ．Ｂｅｙｎ：ＧｅｏｏａＰｕｓｈｎｇＨ，．［］ｇｇ１１ｉａＣＺｈＣ．Ｗｕ．ＭａＭＹｔｒｔＫｌｆａｕｌｔｂｅ［Ｌｏ．Ｔ．ａｎ．ＳＭＬ．Ｙ－Ｓ．Ｏｕ．Ｓｅ巧ｃｈａｎｅｎｅａｒｈｅｕｎｕｎｆ巧，，ｇ，，，，，，，ｇ－０化ｆｔ－ａｎｄａｅｒ化ｅＭｓ８．１ＫｕｎｌｕｎｅａｒｔｈｕａｋｅＪ．Ｇｅｏｈ？民ｅｓ．Ｌｅｔｔ２００３３０２０２０２７２０３０．ｑ［］ｐｙ，，（），Ｍａ－－１１７ＧｕｏＷａｎ．Ｈ，Ｈ．Ｓ＾Ｗａｎ，Ｃ．Ｑ，Ｉｎｓｉｔｕｈｄｒｏｆｒａｃｔｕｒｅｓｔｒｅ巧ｍｅａｓｕｒｅｍｅ打ｔｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔ［］ｇＣ＾ｇｙｅ－ｒｔｈｅＷｅｎｃｈｕａｎＭｓ８．０ｅａｒｔｈｕａｋｅＣｈｉＣｈｉｓｅＪＧｅｈｓ．２００９５２１３９５１４０１１１Ｃｈｉｏｆｎａ阴．ｎｅ．ｏｑｐｙ，，口），口ｎｅｓｅ．）－１１８Ｊ７９２２ｌａ８．［挣方全王连猜华北地区地应为测量［］她球物理学报巧，（）１１９８．郭启良？．０地球物理学报２０［］，王成虎，马洪生，等汉川ＭＳ级大震前后的水巧致裂原地应力测量机，０９５２３９５－１１，（５：１４０．）—１２０ＨａｉｍｓｏｎＢ．Ｃ．ＣｏｍｅｔＦ？扎２００３投ＲＭＳｕｅｓｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ仿ｒｒｏｃｋｓｔｒｅｓｓｅｓｔｉｍａｔｉｏｎＰａｒｔ３；ｈ［］，，，，，ｇｇｙ－ｘｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｇＨＦａｎｄ／ｏｒｈｄｒａｕｌｉｃｔｅｓｔｉｎｏｆｒｅｅｉｓｔｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｓＨＴＰＦ．ＩｎｔＪ．ＲｏｃｋＭｅｃｈ．（）ｙｇｐｇ（）［］Ｍ－ｉｎＳｉ００．ｃ．，４０，１１１１０２．５９
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文＂２＂Ｔａｎａｋａ，Ｙ．，Ｆｕｊｉｍｏｒｉ，Ｋ．，Ｔａｋｅｕｃｈｉ，Ｔ．，Ｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｅ巧ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｔｔｈｅＨｉｒａｋｉｍｉｎｅ，ｔｈｅＨｏｄｅ打ｑｉｉａｒｒｙａｎｄｔｈｅＴｓｕｃｈｉｈａｓｈｉｍｉｎｅｉｎｎｏｒｔｈｗｅｓｔＫｉｎｋｉｄｉｓｔｒｉｃｔ［Ｊ］．Ａｎｎｕａｉｓ，Ｄｉｓａｓ．Ｐｒｅｖ．Ｒｅｓ．Ｉｎｓｔ．，Ｋｙｏｔｏ－Ｕｎ－ｉｖ．１９９０巧Ｂ１別３７．，，，（）？．？．６０
ｍ致谢Ｈ年的硕±学习生涯就要接近尾声了。回顾这Ｈ年，、做转眼间，我在做人事方面学会了很多道理和原则一，在学习、科研方面收获了许多名硕±研究生应该具备的独立解决问题的方法和能力。但是这离不开我的导师、家人、朋友们的大力支持与帮助，在我的硕±生涯即将画上圆满句号的时刻，我要对曾经帮助过我的人表示衷也地感谢。首先—一，要特别地感谢我的导师王成虎研究员我人生的第位导师。在中国地震局地壳应力研巧所攻读硕±的兰年间，王老师在学习、生活、做人、做一开始事等方面都给了我很大的指导和教诲。在学习方面，从研，王老师经常用邮件督促我的学习一，面对ｎ全新的学科王老师给予我很多耐必指导；研二回到地壳所之后，在每次发表论文的时候就会帮我理思路出想法，为我在学习中遇到的问题排恍解难Ｗ及为我硕±这Ｈ年的整体规划出谋划策。他广博的学识、严谨的治学态度、豁达的胸杯Ｗ及从容乐观的人生态度都对我产生了深刻的影响。在生活方面，王老师能和我们相处融洽，给予了我很多兄弟般的关怀和鼓励。在做人做事方面，他对待工作的精益求精的态度，深深地感染了我。回想起这Ｈ年的、地感谢点点滴滴，王老师确实给了我很多的指导和帮助，再次表示衷屯。其次，要感谢爹妈的养育之恩，你们是我最大的支柱。求学二十多年，你一直们承担了太多的东西，为我付出了太多的辛劳，感谢你们！Ｍ来孙我默默无闻的关屯、和支持。、再次，还要感谢宋成科、邢博瑞、李开洋王仁涛、江英豪和王春权这些一师兄弟们直来对我的关也和支持。感谢地壳所２０１２级的兄弟姐妹们，感谢你们在学习、生活上给予我的支持和帮助，愿我们之间的友谊长存。最后，感谢参与我论文评审和答辩的老师和专家，他们给我提出了有益的建议，帮助我更好地完善论文；他们对我工作的肯定给予了我极大的信也。６１
中国地震局地壳应力研究所硕±学位论文６２
个人简介及硕±硏巧生阶段的科研成果个人简介及硕±研究生阶段的科研成果一、个人简历１９８８２陈永前，男，年月１日出生，内蒙古自治区集宁市商都县人；一２００５年９月一２００８年７月，就读于内蒙古集宁中；２０—０８年９月２０１２年７月，在太原理工大学地下工程系学习，获得工学学±学位；２０—１２年９月２０１５年７月，在中国地震局地壳应力硏究所学习，理学硕±。二、参与科硏项目１、国家自然科学重点项目，《长大隧道地震响应机理与抗震》工作内容：负责收集有关隧道抗震方面的资料并撰写报告和整理数据，并利用ＡｕｔｏＣＡＤ、Ｃｏｒｅｄｒａｗ等软件绘制有关的图件。能力提升：学习了地震对隧道破坏的原因和类型，掌握了隧道的抗震措施和机理高自己阅读文献和写作的能力一，提，基于对这方面知识的掌握，撰写了篇关于隧道抗震的综述文章。２、中央级科研院所基本科研业务项目，《鄉庐断裂带原地应力重复观测及孕震信息挖掘研宛》工作内容：参与野外地质调查和水压致裂原地应力测量工作；负责协调水压致裂微型试验机的设计和生产；负责加工室内岩石力学实验岩样样品。能力提升；巩固野外地质调查的相关专业知识，掌握原地应力现场测试和岩石力学室内试验分析的技术和方法，了解现场施工流程，培养协调各单位之间关系的能力。３、科技服务项目，《議龙铁路汀州隧道水压致裂原地应力测量及围岩稳定性研究》工作内容：参加隧道区域地质调查、水压致裂原地应力测量抖及负责报告的撰写工作；负责隧道围岩应力水平预测、岩爆可能性分析及室内岩石力学试验；能力提升：学习了工程地质调查的相关方法，掌握了现场测试技术，提升了对工程报告的写作能力，增强了团队协作意识。Ｓ、论文发表陈永前．地震对隧道及地下工程影响简介Ｃ．地壳构造与地壳［ｕ，王成虎，李开洋［］２０１４－应力文集，，（％）；１２５１４０．６３
中国地震局地壳应力研巧所硕±学位论文［２］陈永前，邢博瑞，李凤．洞室群围岩应为集中效应放大现象的数值模拟［Ｊ］．Ｈ峡大２０－学学报（自然科学版）１４４（２）：５０５６．，，３陈永前王成虎王仁涛．．［］，，震区地表破裂特征经验关系及其对隧道设计的意义饥工程地质学报－（ＣＳＣＤ，２０１４２２（ｓｉ）：１３６１４１．收录），４王成虎博瑞永前．长大深埋隧道工程区地应力状态预测与实例分析Ｊ．岩［］，邢，陈［］２０－±工程学报１４％（５）：９９６０．（封收录，５５），５邢博瑞，王成虎永前等．Ｈ维水压致裂原地应力测试技术新进展Ｃ．地壳构［］，陈［］造与地壳应力文集－，２０１３，（２５）：６０７５．６李可李开洋，陈永前等．利比里亚某港口码头钻孔灌注植设计及其施工技术阴［］，，４－探矿工程（岩±钻掘工程），２０１４１（４）；６７７０．，［７］李开洋，薛倩冰，陈永前等．卵石地层中ＣＦＧ粧的设计及其施工技术机探矿工程（岩±钻掘工程－），２０１４４１（７）；６２６４．，［８］王成虎，仇文革，陈永前等．震区同震地表破裂统计经验关系及其对隧道抗震设计的意义阴．现代隧道，２０１４１（；＾８．，５５）四、参加会议１、２０１４．６．６国际岩石力学学会软岩工程会议口０ＳＲＭＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｆｔ１４Ｉ民ｏｃｋｓＢｅｉｉｎ（ｊｇ＾））２、２０１３．８．１７第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术硏讨会（四川．峨眉山）６４
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