【摘 要】
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“十四五”期间,我国西部地区尤其是四川藏区高速公路的建设将大举推进,而在这样的极其复杂的地质环境下,隧道的建设和运营都将面临严峻的考验。西部藏区地带发育有多条水系,每年降水充沛,且存在多条活动断裂带,在这样的条件之下,高水压和高地震烈度是隧道工程建设及运营中将要面临的突出问题。因此,研究高速公路隧道在高水压与强震共同作用下的结构安全性,具有重要意义。本文以汶马高速典型高水压隧道为依托工程,采用现场
【基金项目】
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高铁联合基金项目(U1734205);
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“十四五”期间,我国西部地区尤其是四川藏区高速公路的建设将大举推进,而在这样的极其复杂的地质环境下,隧道的建设和运营都将面临严峻的考验。西部藏区地带发育有多条水系,每年降水充沛,且存在多条活动断裂带,在这样的条件之下,高水压和高地震烈度是隧道工程建设及运营中将要面临的突出问题。因此,研究高速公路隧道在高水压与强震共同作用下的结构安全性,具有重要意义。本文以汶马高速典型高水压隧道为依托工程,采用现场调研、资料调研、现场监测、数值模拟、数学模型等方法,研究隧道工程在高水压与强震共同作用下的结构力学特性及安全性,所开展的研究工作和取得成果如下:(1)调研了雅康高速飞仙关隧道和汶马高速米亚罗3号隧道的水害情况,在此基础上,对汶马高速典型高水压隧道——米亚罗3号隧道和狮子坪隧道进行结构长期健康监测。通过对监测数据分析,研究了米亚罗3号隧道在施工期及建成初期的结构力学特性演变规律;再以米亚罗3号隧道为工程背景,开展流固耦合数值仿真,研究渗流场变化规律和隧道结构的长期力学特性及安全性。(2)在研究隧道于高水压作用下的结构力学特性的基础之上,进一步考虑强震动叠加作用的影响,基于时程分析法和显示有限差分法,对隧道进行了高水压-地震动叠加数值分析计算。研究了在不同水头高度、不同隧道埋深及不同地震加速度峰值下,隧道结构的动响应和力学特性变化规律。结果表明当水头高度达到50m、地震加速度峰值达到0.3g时,衬砌结构的安全系数将无法满足规范要求。(3)基于云模型理论,建立了西部山区及藏区高速公路隧道在高水压与强震共同作用下的结构安全性评估模型。从区域特性和地质、气候特点出发,分析了在高水压和强震共同作用下,影响结构安全性的因素,建立了层次指标体系,计算了指标权重。并将结构的安全性等级划分为Ⅰ~Ⅳ级,将各指标量化为标准等级区间。通过逆向云发生器,计算各指标的云数字特征,加权计算得到最终的综合评估云数字特征。通过正向云发生器,生成综合评估云形,对米亚罗3号隧道和狮子坪隧道共计4个断面(3个高水压断面,1个一般断面)进行评估,并将评估结果与数值计算结果进行对比,二者吻合较好,基于云模型的评估结果更偏保守。
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