钟少军

摘要：随着社会的快速发展，水利工程也得到了迅猛发展。目前，水工建筑地下结构被广泛应用在水利工程中，并且使用的范围还在不断扩大。但是，从目前水工建筑地下结构设计上来看，设计方案中还存在很多问题，需要国家和相关部门积极采取对策。水工建筑地下结构设计需要结合水利工程的施工特点和当地的地质构造特点。虽然我国地域广阔，但是我国部分地区正好处在地震带，地震活动较为频繁，这就对水工建筑地下结构抗震设计提出了更高的要求。文章主要阐述了水工建筑地下结构抗震的特点和水工建筑地下结构抗震措施。

关键词：水工建筑；地下结构；抗震特点

我国地质结构复杂，影响水工建筑地下结构抗震的因素很多。目前，水工建筑地下结构抗震设计是水利工程施工中的难点和重点。地震给人们带来的损失是不可估量的，国家和相关部门只有加强水工建筑地下结构的抗震性，才能更好的保证人们的生命财产安全，减少地震给人们带来的经济损失。

一、水工建筑地下结构抗震的特点

地震对水工建筑地下结构的影响非常大，7极地震就有可能会对水利工程产生很大的破坏，地震对水工建筑地下结构的影响和对水工建筑地上结构影响有很大的不同。首先，在地震发生的时候，水工建筑地下结构的震动情况会受到水利工程地基的影响，如果水利工程的地基不发生变形，水工建筑地下结构也不会轻易发生变形。但是，在地震发生的时候，水工建筑地上结构则很容易轻易变形，甚至倒塌。其次，地震波对水工建筑地下结构的影响是非常大的，水工建筑地下结构很容易受到地震波的冲击发生震动变形，而水工建筑地上结构受地震波的影响相对较小。水工建筑地下结构很容易受到周边结构的影响，而水工建筑地上结构的变化主要和自身的质量以及强度有关系。如图一所示，为某水工建筑地下结构示意图。

图一 水工建筑地下结构设计图

二、水工建筑地下结构抗震措施

（一）运动系统设计法计算水工建筑地下结构抗震性

在计算水工建筑地下结构抗震性的时候，首先要计算水工建筑地下结构周边岩石的抗震性和水利工程地基的抗震性。因为，水工建筑地下结构的抗震性受周边结构的影响很大。在水工建筑地下结构设计中，结构的主体应该尽可能的避开地震断裂带，结构的设计烈度在九度的时候，不应该在岩石风化严重的地方修建隧道。水工建筑地下结构的入口和出口应该设置在地址条件较好的地段。BRAT根据水利工程地基的特性进行水工建筑地下结构设计，通过加强水利工程地基的牢固性来约束水工建筑地下结构的变形，而不是单纯依靠水工建筑地下结构本身来约束结构变形。

（二）反应位移法计算水工建筑地下结构抗震性

在水工建筑地下结构设计中，反应位移法也被广泛推广和使用，这种方法起源于日本。反应位移法原理是：用水利工程地基代替水工建筑地下结构来计算结构的抗震性，在地震发生的时候，水利工程的地基会发生移位，设计人员可以通过地基的移位来计算水工建筑地下结构的抗震性，计算的公式是：

K[U]=Ka[Ug]

K是指水工建筑地下结构的刚度，通过这样的模拟计算就可以确定水工建筑地下结构的具体抗震性。

（三）静力荷载法计算水工建筑地下结构抗震性

还有一种水工建筑地下结构抗震性计算法也被广泛应用，那就是静力荷载法。这种方法主要是把水工建筑地下结构在地震情况下产生的惯性作为荷载，并准确地计算出在这样的荷载下，水工建筑地下结构的抗震性。静力荷载法的计算公式是：

F=（T÷G）Q=KeQ

其中Q是水工建筑地下结构的自身重量，T是地震情況下水工建筑地下结构的震动加速度，G代表加速度，K是水工建筑地下结构在地震情况下的加速度和重力之间的比值。

在计算水工建筑地下结构抗震性的时候，应该把水工建筑地下结构自身的惯性和内部压力因素等考虑到抗震性计算范围内。

（四）拟静力抗震计算方法

耶娃法起源于苏联，这种方法属于拟静力抗震计算方法，该方法假设在水工建筑地下结构周围的岩石都属于线弹性，因为地震导致水工建筑地下结构周边岩石发生内部变化，通过岩石内部变化情况来计算水工建筑地下结构的抗震性。

在水工建筑地下结构的抗震性设计中应该加强工程坝头的抗震强度，避免坝体在地震情况下出现倒塌。水利工程应该谨慎的选择水坝的修建形状，改善推动力的方向，降低地震对水坝的拉应力。水利工程中水坝的顶部应该选择简单、轻巧的结构，减小水坝的整体尺寸。

（五）动力计算法计算水工建筑地下结构抗震性

动力计算法在1940年就被应用在水工建筑地下结构抗震性的计算方面，这种计算方法把水工建筑地下结构看成多个单元组合，并充分考虑到水工建筑地下结构周边的结构变化对水工建筑地下结构抗震性的影响。动力计算法会把模拟地震波输入到水工建筑地下结构中，观察水工建筑地下结构的变化，从而计算水工建筑地下结构的抗震性。动力计算法相对其他计算法，有准确度高、适应力强的特点。动力计算法可以计算任何水工建筑地下结构的抗震性，是比较先进的计算手段。在水工建筑地下结构进水塔的抗震设计中，应该包括对水工建筑地下结构进水塔本身应力以及塔底地基承受能力的计算。对水工建筑地下结构进水塔的抗震计算也是采用动力计算法，能够提高计算的准确性。

在水利工程中，也要对水工建筑地下结构中水闸的抗震性进行计算，水工建筑地下结构中水闸的抗震性计算主要包括两个方面：一是水闸的稳定性，二是水闸的强度。水闸的抗震性对水工建筑地下结构的抗震性有很大影响。选用动力计算法计水工建筑地下结构中算水闸抗震性的时候，应该把水闸内部看成是一个整体进行系统计算。当水工建筑地下结构中水闸的地基是桩基的时候，相关人员应该做好地基与水闸之间的连接，避免在地震作用下地基和水闸相分离。水工建筑地下结构中水闸室的整体结构应该是匀称的，要具备很强的整体性。

结语：

水工建筑地下结构的安全性对水利工程的正常运行有很大影响。地震对水利工程有很大的损害，虽然地震并没有造成我国水利工程的大面积倒塌，但是也在一定程度上破坏了水利工程的功能，威胁到周围人民的生命财产安全，给国家和人民带来了巨大的损失。因此，国家和相关部门必须重视水工建筑地下结构抗震设计，提高水工建筑地下结构的抗震性。水工建筑地下结构的抗震性可以通过计算确定，动力计算法是比较常见的水工建筑地下结构抗震性计算法，这种方法计算准确，而且适应能力较强。相关人员只有合理的确定水工建筑地下结构的抗震性，才能更好的进行水工建筑地下结构的抗震设计，采取抗震措施。国家应该加强水工建筑地下结构抗震性设计人员的专业培训，提高设计人员的专业水平和综合素质。

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