偏压隧道洞口边坡地震动力反应及稳定性分析

地震作用下隧道稳定性分析地震是一种破坏力极大的自然灾害，对各类基础设施，包括隧道，都可能造成严重的影响。

隧道作为交通运输的重要通道，其稳定性在地震作用下至关重要。

本文将对地震作用下隧道的稳定性进行详细分析。

一、地震对隧道的影响机制地震波的传播是地震影响隧道的主要方式。

地震波包括纵波、横波和面波。

纵波使介质产生压缩和拉伸，横波导致介质发生剪切变形，面波则对地表的破坏较大。

在隧道中，地震波的作用会引起隧道衬砌结构的内力变化。

由于隧道与周围岩土体的相互作用，地震波在传播过程中会发生折射、反射和散射，使得隧道所受的地震力变得复杂。

同时，地震还可能导致岩土体的性质发生改变。

例如，岩土体的强度降低、孔隙水压力增加，从而影响隧道的稳定性。

二、隧道稳定性的影响因素1、隧道的几何形状和尺寸隧道的形状（如圆形、矩形）、跨度和高度等都会影响其在地震中的受力情况。

一般来说，跨度越大，隧道越容易在地震中受到破坏。

2、岩土体的性质岩土体的类型（如岩石、砂土、黏土等）、强度、刚度和渗透性等特性对隧道的稳定性有重要影响。

坚硬的岩石通常能提供更好的支撑，而软弱的岩土体在地震作用下容易变形。

3、隧道的埋深埋深较浅的隧道更容易受到地震的影响，因为地表的地震动相对较大。

而深埋隧道受到周围岩土体的约束作用较强，相对较稳定。

4、衬砌结构的性能衬砌的材料、厚度和强度直接关系到隧道抵抗地震的能力。

高强度、厚衬砌的隧道在一定程度上能更好地抵御地震力。

三、隧道稳定性分析方法1、理论分析方法通过力学原理和数学模型来计算隧道在地震作用下的响应。

常见的有拟静力法、反应位移法等。

拟静力法将地震力简化为一个静力荷载作用在结构上，计算简便，但过于简化，不能准确反映地震的动态特性。

反应位移法考虑了地层位移对隧道结构的作用，相对更接近实际情况。

2、数值模拟方法利用有限元、有限差分等数值方法，建立隧道和周围岩土体的模型，模拟地震作用下的响应。

这种方法可以较为详细地考虑隧道和岩土体的复杂特性，但模型的准确性和参数的选取对结果有较大影响。

西南公路征和稳定性进行分析。

0　引　言1.1　计算模型与边界条件[1]本文采用土质边坡进行研究，底部边界长地震是触发斜坡失稳的重要原因之一，地质55m ，左侧边界高20m ，右侧边界高10m 。

模型底部条件复杂和脆弱的地质环境决定了斜坡对地震动力[2]边界采用固定边界，左右两侧边界在初始静力分析响应研究的重要性和迫切性。

中约束x 方向位移，在动力分析中约束y 方向位移。

殷跃平分析了汶川地震触发滑坡的特征，将滑不考虑构造应力和地下水等因素的影响，为了监测斜坡分为阶型滑坡、凸形滑坡、勺型滑坡等种类型坡体随时间的变化趋势，设置了一些监测点（如图[3]；言志信等对某三级黄土边坡进行了动力反应分1所示）。

[4]析；祁生文等对边坡动力响应的位移、速度、加[5]速度三量放大系数进行了研究；刘汉龙等对边坡在地震作用下稳定安全系数最小值进行研究，提出[6]了最小平均安全系数作为评价指标；刘洪帅等提出可靠度动力安全系数作为边坡动力稳定性评价的[7]新指标。

本文运用QUAKE/W 有限元建模，得到斜坡地震动力响应特征，结合SLOPE/W 对斜坡稳定性系数的进行时程计算和分析。

1　数值模型建立本文主要运用动力有限元技术，采用Geo-Studio 软件中的SLOPE/W 模块和QUAKE/W 模块，对不同坡形的斜坡体在地震波作用下产生的变形特【收稿日期】2018-01-07【作者简介】古德章（1990-），男，重庆江津人，硕士研究生，主要从事地质工程专业研究。

地震作用下不同坡形斜坡动力响应及稳定性分析古德章（）核工业西南勘察设计研究院有限公司　四川成都　610052【摘　要】动力数值分析模型。

研究在地震作用下不同坡形斜坡的动力响应特征和稳定性分析。

结果表明，斜坡对位移、速度、加速度存在放大效应，放大系数凹形坡>直线坡>凸形坡，稳定性凹形坡＞直线坡＞凸形坡，失稳概率凸形坡＞凹形坡＞直线坡。

【关键词】地震作用；QUAKE/W ；动力响应；稳定性分析；失效概率【中图分类号】P642 【文献标识码】A在地震作用下，利用Geo-studio 软件中的QUAKE/W 模块和SLOPE/W 模块建立一个均质土（a）直线坡20161412106420-2高程高度/m距离/m（b ）凹形坡20161412106420-2高程高度/m距离/m2019年第1期（c）凸形坡高程高度/m距离/m图1　不同坡形的数值模型及监测点1.2　材料参数的选取在静力计算中，采用弹塑性模型，选取M-C 准[8]则，在动力计算中，采用等效线性模型。

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究摘要：我国是一个地震频发的国家，全国60%以上的地区基本地震烈度在6度以上。

在发展建设的过程中，大量的隧道工程位于高烈度地震区，在地震发生时遭受到不同程度的损害。

本文基于工程实践，通过资料调研、理论分析和数值模拟等手段对隧道地震响应特征进行研究，并对隧道抗减震技术进行总结分析。

关键词：隧道；地震；动力响应；抗减震我国地处世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震断裂带发育成熟。

20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除浙江省和香港特别行政区以外的所有省、自治区、直辖市和特别行政区，是世界上最大的大陆浅源强震活动区。

中国地震活动具有活动频度高、强度大、震源浅、分布广的特点。

新中国成立以来，先后有100多次破坏性地震袭击了多个省（自治区、直辖市），造成36万余人丧生，地震成灾面积达30多万平方公里，大量的基础设施遭到破坏，严重的地震灾害一直是中国的基本国情之一。

地下隧道结构已广泛应用于能源、交通、通信、城市建设和国防工程等领域。

尽管地下结构由于受到围岩的强约束作用，其抗震性能优于地面结构，但历次大地震中均有隧道等地下工程遭到严重破坏的实例，且地下结构一旦遭受震害，其修复难度较大，严重影响工程的安全运行及震后的抢险救灾等。

为此，对隧道结构的动力响应特征及抗减震技术进行分析研究尤其关键。

一、隧道地震响应特征分析（一）隧道结构振动对地层振动具有依赖性和追随性一般而言，地下结构的视比重（包括结构物和内净空断面的平均比重）比周围土体小得多，例如：盾构隧道的视比重约为1200 kg/m3，周围土体比重约为1600~1700 kg/m3；因此其自身受惯性力影响较小，周围岩土介质对隧道结构具有约束作用，导致其振动衰减速度快。

观察发现隧道的地震响应由地层的地震响应决定而并非由其自身的惯性力决定，衬砌在地震作用下产生的应力增量主要由地层的相对位移引起。

浅埋偏压隧道边坡体系稳定性分析及加固技术发表时间：2016-04-07T10:27:49.857Z 来源：《基层建设》2015年28期供稿作者：蔡钢尹宇超宁英杰[导读] 浙江省交通工程建设集团有限公司随着现代交通趋势的需求不断增长，山丘与和野外深沟山区公路施工中受开挖影响形成了许多的偏压隧道。

蔡钢尹宇超宁英杰浙江省交通工程建设集团有限公司浙江杭州 310003 摘要：由于我国地形、地质条件复杂多变，在高速公路施工上常常需要开山建隧道项目，另外对特殊地质情况限制，对综合技术与经济方面的比较后，路线不宜改变时，浅埋偏压隧道围岩与边坡相互影响，任何一方的失稳破坏均会影响另一方的稳定性，因此需将二者作为一个系统进行研究，学术界与工程界专家普遍认为，利用一种理论，彻底解决各种不同地质条件与不是使用目的的隧道工程难题是不现实的，必要综合利用多种理论研究手段，方可才最终得到最佳成效，本文以某山岭隧道为例，隧道洞身大多处于偏压状态，分别对围岩及边坡进行加固处理，并经监测及数值仿真，表明了该体系加固技术是有效，可为类似工程提供一定的实践经验。

关键词：浅埋偏压隧道；边坡；体系；加固技术；稳定性分析引言随着现代交通趋势的需求不断增长，山丘与和野外深沟山区公路施工中受开挖影响形成了许多的偏压隧道，安全隐患岌岌可危，对工程边坡加固的稳定性分析与优化方案摘取燃眉之急。

近先年来，国内一些学者对偏压隧道进行了大量研究探讨。

例如杨小礼[1]采用侧壁导坑法对浅埋偏压隧道的施工工序进行了研究。

陈东瑞[2]对隧道边坡治理设计与施工进行了研究，并用常规的施工方法来加固边坡。

王祥秋[3] 用施工动态监测拱顶位移与有限元模拟来研究高速公路偏压隧道等等。

当前对偏压隧道的研究集中在隧道自身稳定性方面，然而对边坡稳定性却研究的太少了。

本文在上述研究的基础上，采用有限元分析软件ANSYS对某偏压隧道边坡上的公路实例，通过分析加固的优化方案，其成果对以后隧道边坡工程实践与学术研究有一定的参考价值。

隧道静力与地震动力稳定性有限元数值分析的开题报告一、选题背景隧道工程是地下工程中的重要分支，近年来隧道工程的发展迅速，应用越来越广泛，同时在建设过程中的安全问题也成为人们关注的焦点。

地震是一种自然灾害，对于隧道工程的安全稳定性具有一定的影响。

为了保障隧道工程的稳定性，需要对隧道静力与地震动力稳定性进行数值分析。

二、研究目的本研究旨在采用有限元数值分析方法，对隧道静力与地震动力稳定性进行分析，探究隧道工程在静力负荷和地震动力荷载下的稳定性情况，为隧道工程的设计和施工提供可靠的理论依据。

三、研究内容本研究主要研究内容包括：1. 对静力负荷和地震动力荷载下的隧道工程稳定性进行有限元模型分析。

2. 基于有限元分析结果，分析静力负荷和地震动力荷载对隧道工程的影响，探究其稳定性变化规律。

3. 提出针对静力负荷和地震动力荷载下隧道工程的稳定性提高措施，为隧道工程的设计和施工提供参考。

四、研究方法本研究采用有限元数值分析方法，结合隧道工程的实际情况，建立静力负荷和地震动力荷载下的隧道数值模型，进行稳定性分析。

同时，采用合适的软件对数值模型进行模拟计算，得出相关结果。

五、研究意义通过对静力负荷和地震动力荷载下的隧道稳定性进行数值分析，可以深入探究影响隧道工程稳定性的因素，并提出相应的解决方案，为隧道工程的施工提供安全保障，进一步促进隧道工程的发展。

六、进度安排在论文撰写过程中，将按照以下进度安排进行：第一阶段：文献调研与分析，对静力负荷和地震动力荷载下的隧道稳定性有关文献进行收集、整理。

第二阶段：建立静力负荷和地震动力荷载下的隧道数值模型，并进行合适的参数调整和模拟计算。

第三阶段：对模拟计算结果进行分析，探究影响隧道稳定性的因素，并提出相应的措施。

第四阶段：完成论文的撰写和修改，准备答辩。

七、预期成果完成本研究后，将获得以下预期成果：1.对静力负荷和地震动力荷载下的隧道稳定性进行了有限元数值分析。

2.探究了静力负荷和地震动力荷载对隧道稳定性的影响，并提出了相应的提高措施。

第29卷 第6期 岩石力学与工程学报 V ol.29 No.6 2010年6月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June ，2010收稿日期：2010–02–25；修回日期：2010–03–21 基金项目：重庆市自然科学基金资助项目(CSTC.2009BL0002)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732100)作者简介：郑颖人(1933–)，男，1956年毕业于北京石油学院石油储运专业，现任中国工程院院士、博士生导师，主要从事岩土力学、岩土工程与地下工程方面的教学与研究工作。

E-mail ：cqdzzx@地震隧洞稳定性分析探讨郑颖人1，2，肖 强1，2，叶海林1，2，许江波2，3(1. 后勤工程学院 军事建筑工程系，重庆 401311；2. 重庆市地质灾害防治工程技术研究中心，重庆 400041；3. 中国科学院 武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071)摘要：为得到地震作用下无衬砌隧洞的力学规律，将有限元强度折减法和具有拉和剪破坏分析功能的大型有限差分程序FLAC 相结合，并将其引入到隧洞的稳定性分析中。

在黄土无衬砌隧洞静力分析基础上，提出地震作用下动力有限元静态分析以及完全动力2种稳定性分析方法，在分析时同时考虑隧洞的拉破坏与剪破坏，从而得出黄土隧洞在动力情况下首先是隧洞顶部出现局部拉破坏然后是侧边整体破坏的破坏机制，同时也验证有限元强度折减法不仅能够用于隧洞静力分析而且能够用于隧洞动力稳定分析，从而为无衬砌黄土人居洞室的抗震设计提供理论依据，也可作为有衬砌黄土隧道的地震反应分析的基础。

关键词：隧道工程；地震；破坏机制；有限元强度折减法；稳定性分析中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)06–1081–08STUDY OF TUNNEL STABILITY ANALYSIS WITH SEISMIC LOADZHENG Yingren 1，2，XIAO Qiang 1，2，YE Hailin 1，2，XU Jiangbo 2，3 (1. Department of Civil Engineering ，Logistical Engineering University ，Chongqing 401311，China ；2. Chongqing Engineeringand Technology Research Center of Geological Hazard Prevention and Treatment ，Chongqing 400041，China ；3. Institute of Rock and Soil Mechanics ，Chinese Academy of Sciences ，Wuhan ，Hubei 430071，China )Abstract ：In order to obtain the regularity of mechanics for an unlined tunnel during earthquake ，strength reduction finite element method and a large finite-difference program FLAC with tensile and shear failure analyses are combined and introduced into the tunnel stability analysis. Based on static analysis of loess unlined tunnels ，a seismic dynamic finite element static analysis and a complete dynamic stability analysis methods are proposed. The analysis takes into account the tunnel tensile and shear failure to get the failure mechanism of loess tunnel with outside drive. Partial tensile failure is taken place at the top and then the general demolition is took place at the broadside of the tunnel. And it is found that the strength reduction finite element method can be used not only to tunnel static analysis but also to tunnel dynamic stability analysis. This analysis can provide a theoretical basis for seismic design of unlined cavern loess habitat ，and it can be used as a foundation for seismic response analysis of loess tunnel with lining.Key words ：tunneling engineering ；earthquake ；failure mechanism ；strength reduction finite element ；stability analysis1 引 言地震能够诱发各种地质灾害，给人们生命财产造成巨大的损失，长期以来因为地震发生的无规律性以及不可预测性，人们只对地面结构的抗震研究比较多，对于地下结构抗震研究较少，直到日本阪神大地震以后才有所研究。

隧道洞口偏压段稳定性分析及施工过程控制应用摘要：双跨连拱隧道特点为浅埋、偏压，围岩节理发育，施工周期短，难度大，通过对该隧道过程控制的回顾总结，希望能为今后施工同类工程提供一点意见。

关键词：隧道施工；双连拱；有限元模型；控制要点1.工程概况本隧道位于十天高速公路某合同k106+065～k106+260之间，全长195米，隧道进口位于直线上，出口位于r=400，l s=100，i=4的右转缓和曲线上；纵坡为+1.373%，隧道最大埋深73.72m，根据jtj026-90《公路隧道设计规范》和隧道所在路段的情况，设计为整浇曲中墙的整体式双跨连拱结构。

单跨净宽10.8m，净高为6.9m 的中墙为整浇曲墙，边墙为曲墙的单心圆结构，隧道净宽23.4m。

洞内预留、预埋了供照明、消防用的箱洞和电线、电缆管、槽。

2.隧道施工方案及其支护参数隧道除明洞采用明挖方案外，暗洞全部采用新奥法施工。

iv级围岩采用全端面掘进的施工方案。

衬砌形式：根据围岩类别、地形、埋深、成洞条件等进行设计。

隧道进出口成洞条件困难段，设计共长30m的s1型明洞衬砌。

其余各段与围岩类别（ⅲ、iv）相对应设计s2、s3型复合式衬砌。

由于本隧道进出口地形、地质条件相对较差，因此s1型明洞衬砌采用半明半暗法施工，s2型衬砌采用大管棚。

对前方围岩进行注浆加固后再开挖，隧道洞身衬砌采用初期支护、二次支护共同承担荷载结构。

3.施工安全技术保障结合现场地形特点与设计要点，本隧道施工安全控制要点为右洞偏压控制，故施工前应首先对k106+085～k106+210段右洞偏压进行测算，此段成洞后右洞山体厚度为6～25米不等。

该段支护为s3式：衬砌结构由内向外为：25#防水混凝土衬砌40cm，防水层，25#喷射混凝土15cm，φ25中空注浆锚杆（l=250cm）。

无钢拱架超前支护，无仰拱设计。

3.1有限元模型选取：三车道连拱隧道由于开挖断面较大，同分离式隧道相比，具有受力复杂、施工过程难度大等特点。

隧道洞口边坡稳定性监测与分析结合工程实际，对隧道洞口边坡稳定问题进行探讨，结合监控量测数据对隧道洞口开挖提出了一些有针对性的工程技术措施，为工程实践提供参考。

标签：隧道；监控量测；施工建议引言由于隧道洞口段地质条件差，围岩松散，强度和承载能力低，隧道洞口段边坡的稳定性对整个隧道工程的施工至关重要，为此，国内外学者做了大量研究。

严绍洋等[1-2]结合实际工程，对隧道洞口边坡的监测内容和布置方法，以及监测数据进行了整理、分析，为监测工作积累一定的经验。

李新星等[3-4]结合工程实际，建立了三维弹塑性有限元模型，就隧道的开挖过程进行了数值模拟，得到了不同施工方法下边坡的安全系数，并探讨了不同开挖顺序对隧道和边坡稳定性的影响。

张金柱等[5]采用以极限平衡理论为基础的条分法对洞口边仰进行稳定性验算，并进行了边坡优化设计，使之满足规范安全系数的要求。

文章结合实际工程地质资料和监测数据，对隧道洞口边坡稳定性问题进行了探讨，并对病害原因进行分析，提出了治理措施，对工程实践具有指导意义。

1 工程概况[6]1.1 工程地质概况某隧道处于剥蚀丘陵区，为曲线形短隧道，地形条件差。

隧道洞口下部为强风化的千枚状变质岩，岩土结构均以蠕动状松散结构为主，碎块状松散结构次之，风化发育，属于V级围岩，抗压强度和抗剪强度低，软化系数小，承载能力差，洞口上部为破碎岩石堆积体。

1.2 进洞方案进洞采用超前长管棚配合注浆小导管。

进口仰坡坡度为1：1，采用SNS主动柔性防护网。

根据地质情况隧道洞身开挖采用台阶分部开挖。

洞身开挖后，由于边坡的滑动造成左线上部山体开裂，左线进口洞顶部位，裂缝宽6～10mm，并有发展趋势。

根据现状对左侧山体进行地表注浆加固。

2 隧道进口边坡稳定性分析与监控量测2.1 滑坡原因分析洞口边坡产生滑动及裂缝的原因，主要有以下几个方面：（1）洞口段坡前为岩石堆积体边坡，该类边坡上部堆积体剪应力一旦发生较大变化，极易沿分界线滑动，产生剪切滑移。