【摘 要】
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近年来,随着我国交通基础设施建设的快速发展,出现了大量的隧道工程,由于地理环境、施工方式等因素,使得隧道工程的结构形式已趋于多样化,存在着许多特殊的结构,如紧急停车带、多功能交通转换带、横通道交叉结构等。这些特殊结构在地震荷载作用下容易产生应力集中而发生破坏,严重影响了隧道施工及运营安全。而目前大多数隧道抗减震研究主要还是针对于浅埋隧道、软岩隧道、偏压隧道、穿越断层破碎带等,对于山岭隧道洞身特殊结
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近年来,随着我国交通基础设施建设的快速发展,出现了大量的隧道工程,由于地理环境、施工方式等因素,使得隧道工程的结构形式已趋于多样化,存在着许多特殊的结构,如紧急停车带、多功能交通转换带、横通道交叉结构等。这些特殊结构在地震荷载作用下容易产生应力集中而发生破坏,严重影响了隧道施工及运营安全。而目前大多数隧道抗减震研究主要还是针对于浅埋隧道、软岩隧道、偏压隧道、穿越断层破碎带等,对于山岭隧道洞身特殊结构的研究相对缺乏。本文以峨汉高速豹狸岗隧道为工程依托,采用资料调研、理论分析、室内试验、数值模拟等手段对隧道洞身特殊结构开展了地震动力响应研究,主要研究内容及成果如下:（1）将现场取得的豹狸岗隧道V级围岩段炭质板岩作为试样,开展了常规三轴压缩试验,并采用ABAQUS软件进行三轴压缩试验的数值模拟,研究表明:炭质板岩数值模型的计算结果与三轴压缩试验的结果基本吻合,偏应力-应变的变化趋势一致,该数值模拟方法合理;基于Hoek-Brown准则,得到该岩石对应的围岩岩体物理力学参数(8=0.198MPa、=26.28°、E=1.905GPa,结合规范,确定泊松比为0.4。（2）采用ABAQUS有限元软件对隧道横通道交叉结构地震响应进行分析,研究表明:地震中,横通道交叉结构的交叉口所在截面的拱肩峰值位移比横通道中部截面拱肩峰值位移大47.7%,交叉口所在截面边墙峰值位移比横通道中部截面边墙峰值位移大52.0%,故交叉口属于抗震中的薄弱部位;横通道交叉结构在低频地震波下更容易产生破坏;隧道埋深小于4倍洞径（4D）后,结构的位移响应迅速增大;埋深的减小使结构最大主应力迅速增长。（3）建立隧道紧急停车带结构模型,研究在不同强度、不同频率地震波以及不同二次衬砌刚度下结构的应力与位移响应特性,研究表明:挡头墙的存在对于主洞来说,增大了其位移响应,而对紧急停车带来说,减小了其位移响应;紧急停车带结构二次衬砌采用C25混凝土与采用C40混凝土比,最大主应力减少了19.6%,最小主应力减少了9.9%,所以在保证隧道结构强度的前提下,适当减小隧道二次衬砌的衬砌刚度,采用柔性材料会有利于紧急停车带结构抗震。（4）以隧道横通道交叉结构为依托,建立了不同厚度、不同材料的减震层,分析其减震效果,研究表明:设置减震层可以有效的降低横通道交叉结构的应力响应,减震层的建议设置厚度为0.2m,此时最大主应力响应减小了27.5%,最小主应力响应减小了14.6%;减震层的建议弹性模量为5MPa,此时最大主应力响应减小了39.8%,最小主应力响应减小了27.9%。
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