肖強(qiáng) ，陳小良 ，辛建平 ，劉定文

（1軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 院務(wù)部，北京 100850；2重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程技術(shù)研究中心，重慶 400041）

引言

19世紀(jì)是橋的世紀(jì)，20世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，而21世紀(jì)則是人類利用和開發(fā)地下空間的世紀(jì)。發(fā)展地下交通運(yùn)輸系統(tǒng)是我們必須面對(duì)和必須解決的問題。其中，隧道建設(shè)首當(dāng)其沖。隧道的抗震、減震設(shè)計(jì)和施工方面的研究在1995年日本阪神地震后才達(dá)到一個(gè)高潮。國外對(duì)隧道抗震的研究起步相比國內(nèi)較早，國內(nèi)研究相對(duì)比較滯后。

我國是地震多發(fā)地區(qū)，所以如何解決好交通系統(tǒng)中隧道的抗震問題是一個(gè)重要課題。

本文綜合大量的關(guān)于隧道抗震、減震，隧道動(dòng)力分析以及隧道穩(wěn)定性分析的文獻(xiàn)資料，總結(jié)了目前國內(nèi)外尤其是國內(nèi)關(guān)于隧道抗震、減震研究的現(xiàn)狀，同時(shí)通過對(duì)這些文獻(xiàn)資料的分析也對(duì)隧道抗震、減震方面的研究做了一些展望。

1 抗震研究現(xiàn)狀簡介

抗震就是通過加強(qiáng)建筑物本身的強(qiáng)度來抵抗地震對(duì)建筑物的影響，從而使這種影響被控制在建筑物能夠承受的范圍之內(nèi)[1]。一般來說，抗震和減震是雙管齊下的。目前，抗震理論分析方法主要分為解析法和數(shù)值方法兩類[2-3]。國內(nèi)相關(guān)隧道規(guī)范采用的是沿用地面結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的解析法中的擬靜力法。由于地下結(jié)構(gòu)有自己的特殊性即地下結(jié)構(gòu)要受到周圍巖土介質(zhì)很強(qiáng)的約束作用，所以套用地面結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法偏于保守，從而必須對(duì)隧道抗震進(jìn)行研究以解決目前理論存在的缺陷。

1.1 隧道和周圍巖土介質(zhì)以及襯砌在地震下相互作用的研究

隧道不像是地面結(jié)構(gòu)，地面結(jié)構(gòu)除了基礎(chǔ)外，其余部分不受約束，而隧道是全部或部分處于周圍介質(zhì)的約束下的，從而研究隧道和周圍土體的相互作用是從本質(zhì)上解決隧道在地震作用下受力特點(diǎn)這一問題的關(guān)鍵。張鴻等[4]討論了動(dòng)力有限元法中土體材料非線性、土與結(jié)構(gòu)間的接觸非線性和邊界條件等一系列重要問題，并以實(shí)際工程為例應(yīng)用動(dòng)力有限元法對(duì)地鐵隧道的地震反應(yīng)進(jìn)行了非線性分析。楊小禮等[5]采用有限元與無限元耦合方法討論交通隧道在地震波作用下震動(dòng)反應(yīng)問題，并考慮地基土的非線性與層狀性，運(yùn)用等效線性模型處理土的非線性，Newmark-β求解動(dòng)態(tài)平衡方程；地震荷載作用下，交通隧道與周圍介質(zhì)是一起振動(dòng)的，初砌結(jié)構(gòu)剛度不同，跟隨周圍介質(zhì)振動(dòng)的情況也不一樣，初砌結(jié)構(gòu)與周圍介質(zhì)相對(duì)剛度差決定初砌結(jié)構(gòu)的受力特征，柔性地下結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)地震反應(yīng)。陳國興等[6]進(jìn)行土-地鐵隧道動(dòng)力相互作用的大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，分別測出了模型地基的加速度反應(yīng)、隧道結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)、結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力反應(yīng)和隧道結(jié)構(gòu)的應(yīng)變反應(yīng)，分析了模型地基的邊界模擬效果、模型地基和隧道結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)規(guī)律；其次對(duì)模型隧道結(jié)構(gòu)的應(yīng)變實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了分析，給出了地鐵區(qū)間隧道在水平向地震動(dòng)作用下橫截面的應(yīng)變分布規(guī)律，分析了模型箱側(cè)壁與地基土以及隧道結(jié)構(gòu)與土體接觸面上的動(dòng)土壓力實(shí)測結(jié)果及其反應(yīng)的規(guī)律，對(duì)試驗(yàn)中模型土的液化現(xiàn)象、地震裂縫和地下結(jié)構(gòu)上浮等震害現(xiàn)象進(jìn)行了描述。F.Kirzhner等[7]分析了地震作用下隧道圍巖的動(dòng)力響應(yīng)，闡述了動(dòng)力荷載對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響，指出在一般情況下由地震產(chǎn)生的壓力要小于隧道圍巖的強(qiáng)度，隧道在地震作用下一般是有較高安全度的，但是地震作用在地表產(chǎn)生的反應(yīng)將導(dǎo)致復(fù)雜的后果，并提出了用于動(dòng)荷載作用下隧道圍巖壓力和位移發(fā)展區(qū)域的判斷方法。谷拴成等[8]考慮土與隧道體的相互作用，忽略結(jié)構(gòu)慣性力，根據(jù)反應(yīng)位移法，將隧道設(shè)計(jì)過程中各種動(dòng)荷載(包括地震和爆破荷載)形成的地震波引起的隧道周圍的土體位移作為荷載，通過彈簧作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)體上，推導(dǎo)出較為簡單實(shí)用的公式來計(jì)算隧道在地震中的縱向和彎曲荷載，并討論了其設(shè)計(jì)中的塑性問題，提出在隧道的設(shè)計(jì)中，是否考慮土與結(jié)構(gòu)相互作用是很重要的，因?yàn)閮烧叩挠?jì)算結(jié)果相差比較大，對(duì)于塑性問題，在實(shí)際工程中可以作為一種評(píng)價(jià)，因?yàn)榈竭_(dá)塑性階段以后，隧道已經(jīng)發(fā)生裂縫。許增會(huì)等[9]研究了地震對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律，得出了在不同巖性、跨度、地震波的類型情況下地震作用對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生拉應(yīng)力和位移的特征，指出圍巖的位移差異是破壞襯砌的主要原因。L.C.F.Ingerslev[10]討論了沉管隧道完成設(shè)計(jì)和建造要求后應(yīng)該考慮其受震后如何確保其周圍軟弱砂土的穩(wěn)定性。Kazuo Konagai等[11]研究Kizawa隧道在日本新滹中部地震后出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫，調(diào)查造成損壞的原因，指導(dǎo)對(duì)隧道周圍土體的長期觀察，從而為合理的恢復(fù)提供依據(jù)。張華兵等[12]通過模擬發(fā)生在一個(gè)線性軸對(duì)稱的隧道內(nèi)的爆炸來分析隧道周圍土體的彈塑性壓力密度行為以及土體的剪力參數(shù)對(duì)土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響。王祥秋等[13]基于等厚度夾層單元與粘彈性邊界條件，建立隧道-圍巖體系的動(dòng)力有限元分析模型，模擬圍巖及其襯砌結(jié)構(gòu)之間的力學(xué)性態(tài)。陳健云等[14]采用阻尼影響抽取法研究了圍巖動(dòng)剛度的動(dòng)力特性，提出了巖石地下結(jié)構(gòu)抗震分析的實(shí)用算法，在此基礎(chǔ)上對(duì)溪洛渡超大型地下洞室群的抗震安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。嚴(yán)松宏等[15]以高速鐵路南京長江隧道為例，分析了利用彈簧-質(zhì)量模型進(jìn)行沉管隧道地震響應(yīng)分析時(shí)，地基阻尼比、地基與隧道剛度之比以及管段不同聯(lián)結(jié)方式等因素對(duì)沉管隧道地震響應(yīng)的影響。劉晶波等[16]為研究地鐵盾構(gòu)隧道的地震反應(yīng)特性，采用復(fù)反應(yīng)分析法研究了并行隧道間距離、襯砌厚度、材料性質(zhì)等因素對(duì)地震反應(yīng)的影響，提出相對(duì)于設(shè)計(jì)基本地震加速度，把地面與基巖間峰值相對(duì)位移作為地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)更為合理。韋敏才[17]研究了不同洞型、不同方向地震作用下的地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。陶連金等[18]用動(dòng)力離散元法對(duì)節(jié)理巖體進(jìn)行動(dòng)力分析，解釋節(jié)理巖體中地下洞室的地震動(dòng)反應(yīng)以及圍巖的變形與破壞機(jī)理。

1.2 隧道洞口段動(dòng)力特性以及抗震設(shè)防長度的研究

由于隧道除了洞口外都是處于一定的埋深范圍內(nèi)，而處在一定圍巖約束段的隧道受到圍巖的約束作用在地震作用下受到的破壞相比沒有約束的洞口段破壞的可能性要小得多。在隧道震害調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，洞口段的結(jié)構(gòu)在地震時(shí)最容易發(fā)生破壞，是抗震的薄弱部分[19]，所以洞口段的動(dòng)力特性以及抗震設(shè)防長度就是一個(gè)值得考慮和解決的問題。這一點(diǎn)在“5·12”汶川大地震隧道受震的情況中可以得到驗(yàn)證:大部分隧道整體都還是沒有受到大的破壞，但是在隧道洞口段卻可以看到明顯的破壞痕跡。郭軍等[20]采用FLAC3D對(duì)9度地震區(qū)一實(shí)際重大工程的公路隧道明洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震計(jì)算，得到了襯砌結(jié)構(gòu)各控制點(diǎn)的加速度及內(nèi)力響應(yīng)規(guī)律，同時(shí)比較了不同填土厚度條件下襯砌結(jié)構(gòu)的安全性能。結(jié)果表明:在50a超越概率為10%的人工合成地震波條件下，襯砌的控制設(shè)計(jì)位置為襯砌墻腳、仰拱；隨著填土厚度的增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)普遍降低；拱肩部為臨界穩(wěn)定位置等。高峰等運(yùn)用Newmark隱式時(shí)間積分有限元法并采用粘-彈性人工邊界，進(jìn)行了隧道三維地震反應(yīng)分析，計(jì)算結(jié)果表明:抗震設(shè)防長度主要與洞口段圍巖性質(zhì)有關(guān)，洞口段松軟、破碎的圍巖越長，隧道的設(shè)防長度就越長；隧道的斷面形式以及洞口段臨空面的存在與隧道的設(shè)防長度關(guān)系不大；在地震荷載作用下，洞口段隧道襯砌產(chǎn)生了很大的軸向應(yīng)力；可采用注漿加固洞口段圍巖的方法減小洞口段襯砌的應(yīng)力和位移[21]。S.H.Wang等[22]也探討了大跨度隧道入口處由于位移因素引起的不同位置的破壞的原因和隧道開挖后破壞處的變形。Sangki Kwon等[23]應(yīng)用FLAC3D軟件分析了一個(gè)概念設(shè)計(jì)（一個(gè)地下空間研究實(shí)驗(yàn)室URL），為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可能性，做了包括地震波折射觀測在內(nèi)的調(diào)查，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用FLAC3D考慮隧道幾何學(xué)、隧道洞口坡面等一系列的因素。王祥秋等闡述了基于小波變換的隧道洞口段三維動(dòng)力有限元分析的時(shí)域分析法，建立了相應(yīng)的有限元分析模型，對(duì)提速列車振動(dòng)荷載作用下，不同圍巖條件隧道洞口段動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行分析研究，得出了隧道洞口段不同圍巖條件下的時(shí)程響應(yīng)規(guī)律[13、24]。

1.3 隧道動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

隧道作為交通運(yùn)輸系統(tǒng)的一個(gè)重要組成，它在地震作用下的穩(wěn)定性就成為一個(gè)關(guān)系到生命、財(cái)產(chǎn)安全甚至在戰(zhàn)備的情況下關(guān)乎國家存亡的重要問題。目前為止還沒有系統(tǒng)的關(guān)于隧道動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的方法。從目前的研究來看主要是從解析法、數(shù)值方法以及模型試驗(yàn)來分析隧道動(dòng)力穩(wěn)定性的。

1.3.1 應(yīng)用解析法評(píng)價(jià)隧道動(dòng)力穩(wěn)定性

地下結(jié)構(gòu)的抗震分析方法實(shí)際上主要有兩種:一種可稱之為波動(dòng)法，以求解波動(dòng)方程為基礎(chǔ)；另一種可稱之為相互作用法，以求解結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程為基礎(chǔ)[25]。由于對(duì)地下結(jié)構(gòu)的抗震缺乏研究，國內(nèi)相關(guān)規(guī)范基本上都借鑒地上結(jié)構(gòu)的抗震理論和方法，采用解析法中的擬靜力法。解析方法又具體分為反應(yīng)位移法[26]、ST.John法[27]、福季耶娃法[27]以及BART 法[27]、圍巖應(yīng)變傳遞法[26]、地基抗力系數(shù)法[26]、遞推衍射法[27]等。因?yàn)榻馕龇ㄒ獙?duì)實(shí)際情況作很大的簡化和假設(shè)，這樣就必然會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的可信程度，而且計(jì)算比較困難，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展給數(shù)值方法帶來了新的發(fā)展，所以關(guān)于解析法的研究相對(duì)有所減少。最近的研究主要有張棟梁等[28]基于擬靜力假定，采用平面彈性理論的復(fù)變函數(shù)方法，利用土與結(jié)構(gòu)間的力和位移協(xié)調(diào)條件，推導(dǎo)出地震中自由場土體剪應(yīng)變最大時(shí)刻土-結(jié)構(gòu)間不滑移和完全滑移兩種接觸條件下，圓形襯砌動(dòng)內(nèi)力的解析解。蘇燕等[29]針對(duì)上海某越江通道工程盾構(gòu)法隧道，按一種簡化的擬靜力計(jì)算方法分析隧道的抗震穩(wěn)定性，并結(jié)合可靠性理論對(duì)隧道進(jìn)行動(dòng)力可靠性分析，對(duì)擬建隧道的抗震風(fēng)險(xiǎn)做出初步評(píng)價(jià)。徐建平等[30]利用擬靜力法對(duì)隧道抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行了校核。李海波等[31]提出了動(dòng)應(yīng)力集中因子代表值的概念，以合理反映地震荷載作用下地下洞室圍巖的動(dòng)應(yīng)力集中程度，并將動(dòng)應(yīng)力集中因子代表值，作為洞室地震響應(yīng)的關(guān)鍵特征來衡量洞室地震響應(yīng)的大小。

1.3.2 應(yīng)用數(shù)值分析方法評(píng)價(jià)隧道動(dòng)力穩(wěn)定性

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值方法得到了很大的發(fā)展，并且數(shù)值方法利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算和模擬能力可以模擬復(fù)雜的巖土本構(gòu)關(guān)系和邊界條件，還可以加入使用者自己提供的本構(gòu)模型，因而其研究也出現(xiàn)了空前的活躍。黃勝等[32]采用數(shù)值方法中的波動(dòng)分析法，以無限元模擬遠(yuǎn)場動(dòng)力邊界，分析高烈度地震下隧道的安全性。許增會(huì)等[9]利用ANSYS軟件的譜分析研究了地震對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。郭軍等[20]采用FLAC3D對(duì)9度地震區(qū)一實(shí)際重大工程的公路隧道明洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震計(jì)算。高峰等[21]利用自編的三維有限元地震反應(yīng)分析程序?qū)λ淼蓝纯诙蔚目拐鹪O(shè)防長度進(jìn)行了研究。楊小禮等[33]在動(dòng)態(tài)有限元理論的基礎(chǔ)上，采用大型有限元程序ANSYS對(duì)淺埋大跨度連拱隧道進(jìn)行地震反應(yīng)分析。莊海洋等[34]應(yīng)用自編的土體-結(jié)構(gòu)體系整體有限元分析軟件對(duì)南京軟土地基上區(qū)間隧道的地震反應(yīng)進(jìn)行了分析。陳貴紅[35]利用ANSYS，分析地質(zhì)條件、埋深等對(duì)隧道地震反應(yīng)的影響。祝彥知等[36]將土體的橫觀各向同性彈塑性理論引入層狀土層-地鐵區(qū)間隧道動(dòng)力有限元分析程序，并利用所研制的程序?qū)ι虾５罔F二號(hào)線石門一路站附近區(qū)間隧道在不同超越概率地震波輸入下的地震反應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算。李育樞等[37]用動(dòng)力有限元法研究了偏壓隧道洞口橫向邊坡在水平地震、垂直地震以及水平和垂直地震同時(shí)作用下的全時(shí)程動(dòng)力反應(yīng)規(guī)律。梁波等[38]運(yùn)用時(shí)程分析方法研究淺埋偏壓隧道在水平地震、垂直地震以及45°方向作用下的全時(shí)程動(dòng)力反應(yīng)規(guī)律。陳貴紅等[39]以南京長江沉管隧道為例，利用動(dòng)力有限元法對(duì)沉管隧道進(jìn)行抗震分析；對(duì)埋深、地質(zhì)條件、水等因素對(duì)沉管隧道地震反應(yīng)的影響進(jìn)行分析。郭毅之等[40]采用全三維非線性建模方法建立了沉管隧道總體有限元模型，通過對(duì)沉管隧道總體模型合理分區(qū)來進(jìn)行地震響應(yīng)分析，應(yīng)用通用的非線性動(dòng)力分析有限元程序LS-DYNA進(jìn)行求解。P.Jia等[41]利用數(shù)值分析方法研究成層接頭處的不同俯角和側(cè)壓力系數(shù)對(duì)隧道接頭處的圍巖的穩(wěn)定性的影響。Y.Guo等[42]利用高性能計(jì)算機(jī)模擬盾構(gòu)隧道的地震反應(yīng)分析，模擬考慮了材料的非線性的長期影響以及大變形和接觸條件，目的就是要提供高精確度的隧道受震后的變形和穩(wěn)定性預(yù)測。張華兵等[12]采用粘彈塑性模型對(duì)黃土隧道圍巖進(jìn)行有限元分析，研究圍巖的變形規(guī)律，探討圍巖位移場分布，并同真實(shí)黃土隧道試驗(yàn)的側(cè)面無襯砌和半襯砌兩種工況各3種狀態(tài)的變形破壞結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)用有限元方法模擬的結(jié)果與真實(shí)隧道的變形破壞過程基本吻合。李仲奎等[43]采用FLAC3D用應(yīng)力邊界法快速生成初始應(yīng)力場對(duì)溪洛渡水電站地下廠房洞室群進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析。陶連金等[44]采用了動(dòng)力離散元法對(duì)一個(gè)大斷面地下洞室在地震載荷的作用下的動(dòng)力影響及圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并模擬出圍巖失穩(wěn)和破壞的全過程。Y.Li等[45]以上海揚(yáng)子江泥漿盾構(gòu)隧道為例利用有限分析中的最大值方法和三維數(shù)值模型來分析隧道的穩(wěn)定性，研究了局部破壞和整體破壞的機(jī)理。

1.3.3 通過模型試驗(yàn)評(píng)價(jià)隧道動(dòng)力穩(wěn)定性

地震的爆發(fā)是無規(guī)律的，所以也就無法從自然爆發(fā)的地震中做試驗(yàn)研究它對(duì)隧道的影響，而解析法或者是數(shù)值方法雖然能從一定程度上分析地震作用對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響，但畢竟只有真正的試驗(yàn)才能具有更高的說服力，才能更準(zhǔn)確地反應(yīng)實(shí)際情況。模型試驗(yàn)就是以相似理論為依據(jù)，通過對(duì)原型的縮比做比例試驗(yàn)來真實(shí)反映實(shí)際規(guī)律的有效方法。但是模型試驗(yàn)花費(fèi)巨大，而且滿足相似比也比較困難，所以這方面的試驗(yàn)也不是太多。陳國興等[6，46]以南京地鐵的建設(shè)背景為基礎(chǔ)，對(duì)含有可液化土層的深厚軟弱場地上雙洞單軌的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究。申玉生等以雅安-瀘沽高速公路高烈度地震區(qū)山嶺隧道為依托工程，對(duì)山嶺隧道洞口段結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[47]。Y.Ashida等[48]利用隧道爆破和TBM震動(dòng)作為地震源來模擬隧道受震以此建議采用一種比較精確的圖像技術(shù)來預(yù)測未來的隧道面的破壞情況。C.Wright等[49]分析了南非某一鐵礦隧道的地震折射波的速度變異，尤其是其中P波的變異，由此幫助對(duì)埋深比較大的隧道的模型研究。楊超等[50]進(jìn)行了軟土地鐵車站結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)以研究土體和結(jié)構(gòu)模型的加速度響應(yīng)、結(jié)構(gòu)模型表面的動(dòng)土壓力以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變規(guī)律，并且還利用數(shù)值方法與振臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行比較。王志杰等[51]采用伺服式液壓振動(dòng)臺(tái)做模型試驗(yàn)，研究隧道加設(shè)隔震層后襯砌的受力特性。

2 減震研究現(xiàn)狀簡介

減震就是通過采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣呓ㄖ飳?duì)地震動(dòng)所產(chǎn)生影響的適應(yīng)能力，使建筑物能夠承受該影響[1]。減震的最終目標(biāo)是和抗震是一樣的，都是使地震動(dòng)對(duì)建筑物的使用功能的影響達(dá)到最小。很多研究都是抗震和減震一起進(jìn)行的。目前在實(shí)際工程中主要就是采用改變地下結(jié)構(gòu)本身性能、加固圍巖以及設(shè)置減震系統(tǒng)這三種措施。黃勝等[32]研究西藏扎墨公路高烈度地震區(qū)嘎隆拉隧道地震動(dòng)力響應(yīng)，分析隧道抗震層的減震機(jī)制，數(shù)值模擬橡膠和泡沫混凝土兩類材料抗震層的減震效果。申玉生等[46]以雅安—瀘沽高速公路高烈度地震區(qū)山嶺隧道為依托工程，發(fā)現(xiàn)隧道設(shè)置減震層后，襯砌裂縫數(shù)量明顯減少，能夠改善隧道結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)。高峰等運(yùn)用Newmark隱式時(shí)間積分有限元法并采用粘-彈性人工邊界，計(jì)算了不同地震動(dòng)作用下不同的圍巖材料對(duì)隧道地震反應(yīng)的影響，并通過改變隧道襯砌一定范圍內(nèi)圍巖材料的參數(shù)，計(jì)算了隧道的地震反應(yīng)，分析了在隧道施工中設(shè)置減震層和注漿加固一定范圍內(nèi)圍巖這兩種方法的減震效果、適用條件及其減震機(jī)理[52]。王志杰等[51]在分析了地面結(jié)構(gòu)隔震原理的基礎(chǔ)上，以隧道洞口段為研究對(duì)象，對(duì)圍巖-隧道襯砌結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了減震研究。

3 總結(jié)與展望

總的來說由于受到科技發(fā)展水平和人類認(rèn)識(shí)的局限性以及地震發(fā)生的不可預(yù)知性和復(fù)雜性的局限，目前的研究還處于探索階段，都還沒有比較深入比較系統(tǒng)地了解隧道在地震作用下的受力狀態(tài)以及抗震和減震的機(jī)理。今后需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究。

（1）隧道不像地面建筑那樣，它還受到周圍土體或是巖體的約束，所以首先要解決在地震荷載作用下隧道與周圍土體的受力狀態(tài)，也就是土-結(jié)構(gòu)相互作用的機(jī)理。

（2）隧道的破壞模式以及地震荷載作用下穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)。

（3）目前的隧道抗震設(shè)計(jì)很大一部分是套用地面建筑的，尤其是抗震構(gòu)造，所以要解決符合隧道本身的設(shè)計(jì)方法以及隧道抗震構(gòu)造措施。

（4）從“汶川”大地震可以看出很多隧道主要是洞口段受到破壞，所以研究解決洞口段的動(dòng)力特性以及抗震設(shè)防長度也是很有必要的。

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