陈江 江学良 祝中林 连鹏远

摘要： 根据动力模型试验相似关系，设计了一个比尺为1∶10的偏压隧道模型，开展大型振动台模型试验，研究地震作用下偏压隧道加速度动力响应规律，模型试验以汶川波作为输入波，采用水平（X）向、竖直（Z）向和水平竖直（XZ）双向3种加载方式。利用MIDAS/NX有限元软件进行数值模拟，并与模型试验结果对比分析。研究表明：衬砌测点的加速度时程曲线与输入地震波特征相似，卓越频段和傅氏谱谱值都增大。X向激振时，加速度放大效应不明显且放大系数随激振幅值的增大而略有减小；竖向波对衬砌加速度动力响应影响明显大于水平地震波，表现为加速度放大效应显著；XZ双向激振时，相比于单向波而言测点加速度放大系数有增大、也有减小，与测点位置有关，临近边坡侧测点竖向加速动力响应较大，非偏压侧拱脚和拱顶是抗震设计的重点；数值模拟与试验结果在变化趋势上相近，数值上拟合程度高，在输入Amax<0.2g时，模拟结果误差较小，随输入加速度峰值的增大误差增大。关键词： 振动台模型试验； 偏压隧道； 加速度响应； MIDAS/NX数值分析

中图分类号： U45文献标志码： A文章编号： 10044523（2017）04066010

DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2017.04.018

引言

中国西部地区地形条件复杂，多以山地、高原为主，随着西部大开发战略的持续推进，隧道作为一种重要的交通构筑物形式，在丘陵、山区、斜坡地段公路、铁路建设和地下空间开发利用过程中，经常会出现偏压的形式。近年国内地震频发，2008年汶川大地震造成大量隧道工程破坏[12]，其中就包括不少偏压隧道，隧道受损破坏后难以修复，从而造成重大经济损失。偏压隧道相对于一般隧道而言，具有覆层岩土体薄、围岩压力不对称，整体动稳定性差等特点。……