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1、2013年4月■葡目麓商規(guī)劃與設計【文章編號11673—0038(2013)10-0021-03地下結構抗震研究及探討成冬【林同棱國際工程咨詢(中國)有限公司重慶北部新區(qū)401121]摘要：在對地下結構震害分析的基礎上，介紹了地下結構抗震的分析方法，總結了震害發(fā)生的機理，并進一步對國內(nèi)外地下結構抗震研究的現(xiàn)狀做了相應論述。關鍵詞：地下結構；抗震；震害分析刖吾我國地處于環(huán)太平洋地震帶上，地震活動頻繁而強烈。我國大部分地區(qū)為地震設防區(qū)，在全國300多個城市中，有一半位于地震基本烈度為Ⅶ度乃至Ⅶ度以上的地震區(qū)。而令人擔憂的是，我
2、國對地下結構抗震問題的研究在理論上和實驗方面還比較欠缺，與此相關的抗震設計規(guī)范仍停留在簡單的慣性荷載法階段。地下結構因其震害較地面結構小，地下結構以前一直被認為是抗震性能較好的。然而回顧國內(nèi)外20世紀的一些典型的重大地震，如1948年的阿什哈巴德地震、1976年的唐山地震、1985年的墨西哥地震以及1995年的阪神地震等，均是由于疏忽抗震設計或抗震設計不當，造成地下結構的嚴重破壞而帶來了的慘痛教訓。鑒于此，選擇必要的方法對地下結構抗震研究是十分必要的，這樣做從而能夠因其人們對于地下結構抗震方面的進一步研究與重視。l地下結構
3、震害研究近年來，伴隨著地下結構數(shù)量的不斷上升與地下結構震害事故數(shù)量的頻頻出現(xiàn)，世界各國學者都在致力于對地質(zhì)底層的考察與研究，并且對于地下結構遭受打擊、震害的問題尤為的關注，并且針對地下結構所受到的震害，進行細致深入的探析。而通過長時間的研究與分析，能夠發(fā)現(xiàn)，研究導致震害的主要原因，并且以此來建立起相應的分析理論，提出相應合理而又科學的設計方法，使得地下結構的抗震研究出現(xiàn)了前所未有的熱潮。1．1地下結構地震反應特點在地震對地質(zhì)結構的打擊之下，使得其地下結構與地面結構之間的振動特性具有很大程度的不同，其要的表現(xiàn)有：(1)地下結
4、構的振動以及相關變形主要是受到四周土壤的約束所導致的，因此其結構的動力反應在通常情況下，并不會以極為明顯的方式表現(xiàn)出來。(2)地質(zhì)底層結構存在著對周圍地基地震的影響一般很小。(3)地下結構的相關振動形態(tài)對于受到地震波的入射方向變化的影響很大。(4)地下結構的振動中各點的相位差別明顯。1．2地下結構震害機理分析12]通過對于現(xiàn)場的地質(zhì)進行考察，能夠清楚的發(fā)現(xiàn)，由于地下結構震害形態(tài)存在著差異性，這種差異與地震的強度、震源距、地震波特性以及地震力的作用方面等方面均有十分密切的聯(lián)系，因此在對地下結構受到地震時所表現(xiàn)的行為便能夠得出
5、：地震的主要或次要效應均可使地下鐵道結構遭受破壞。主要效應：圍巖失穩(wěn)主要就是指圍巖的外貌變形、差異位移、震焰以及液化。因為圍巖變位的緣故，在地鐵結構當中，所產(chǎn)生的強制變形會致使受損；所以這種類型的損傷在大多數(shù)情況下，對于巖性的損壞以及對其外形的影響都是較大的，并且這種破壞的形式，在目前情況下，也被外界所一致公認為主要破壞形式之一。次要效應：地震慣性力主要是指：強烈的地層運動在結構當中，受到相應的慣性力，因而促使其受到破壞，并且該類型的破壞力度與破壞次數(shù)相對較強、較多；由于這種現(xiàn)象主要發(fā)生在淺埋或者明挖的車站結構當中，因此在
6、這些地方發(fā)生地震時，所產(chǎn)生的地震慣性作用，通常表現(xiàn)的較為的顯著。導致地下結構受到震害的原因也主要分為兩種主要原因：①圍巖失穩(wěn)；②地震慣性的作用對于地下結構的損壞；而通常情況下，在這兩種情況當中，第一種原因所起到作用是較為重要的。眾所周知，在對于同一程度的地質(zhì)振動來說，假如只是單單的涉及到地質(zhì)結構的慣性力這一方面，那么可以說地下結構與地面結構相比較來說，是要安全的多。其原因是因為，地下結構由于長時間的處于被四周地質(zhì)層的約束之下，所導致與地層～起進行運動。這樣就使得地下結構在地震運動的過程當中，只要遵照相應地層的具體質(zhì)量以及地
7、層具體的質(zhì)量密度以及剛度進行分擔，與地面結構相比，它不像地面結構那樣，需要承受全部的慣性作用力。而就地下結構的橫向來說，區(qū)間隧道結構所遭受到的地震慣性力的破壞性較強，但發(fā)生的概率相對較低，而位于地層約束較弱的車站與淺埋結構，其破壞力與發(fā)生的頻率都極高的。。通過實際的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，區(qū)間隧道結構之所以會出現(xiàn)有慣性力破壞的現(xiàn)象發(fā)生，其主要原因就是因為隧道結構與地層之間有極大的空隙，并且它的存在嚴重的越弱了地層的約束，這樣就相應的提高襯砌結構的質(zhì)量密度，并且還促使所分擔的地震慣性力遠遠的超過了所能承受的極限。而由于實驗與實際的測
8、量都已經(jīng)充分的表明，空隙回填并且保證其密實，有利于地下結構的抗震。所以在土質(zhì)地層當中，地·21·規(guī)劃與設計■村目磊商2013年4月2地下結構抗震分析方澍·】2．1原型觀測2．2模型實驗研究2．3理論分析研究?蝴㈣撇一j三法L一析'JE==卜_羋解析法——蛙動擬睜力硅F2}Q=KcQ·22-下一作用于結構
