隧道衬砌地震作用力问题研究成果

试验方法可以有效地研究隧道结构在地震中的响应情况。隧道地震模型试验可以通过人工控制地震波的输入方法和隧道模型边界条件，通过主动改变试验条件来模拟各种因素对隧道结构动力响应的影响，从而进行有目的和多角度的研究，可以再现地震波对隧道的作用过程或者进行人工地震波的试验，它是在实验室中研究隧道衬砌地震作用力问题最直接的方法，能够直观准确地测试隧道模型的地震动响应特性。

1.原型观测试验方法在隧道地震反应分析中的应用现状

原型观测是通过观察隧道和地下结构在地震发生时的变形破坏特征和进行现场动力特性试验来了解隧道结构的地震响应特点。地震发生时采集的原位现场资料是进行隧道及地下结构抗震研究的重要材料之一，主要包括地震量测和震害调查两大类［39］。

震害是最真实的“原型试验”结果，一直受到人们的重视。通过震害调查可以观测到地震作用的一手资料，并以此建立数据库，用来研究震级、震中距、埋深、地质条件等因素和隧道破坏程度之间的相互关系。震害调查具有一定的危险性，实施起来较为困难，日本人滨田和横山等曾经在日本岩手县的一座铁路隧道中进行了多次地震观测，取得了地震围岩加速度和隧道衬砌在地震中的应变记录。(www.xing528.com)

2.模型试验在隧道地震反应中的应用现状

模型试验是指通过在实验室中对隧道模型进行地震波激励来研究隧道和地下结构的地震响应特性。模型试验依据试验方式和条件可分为人工震源试验和震动台试验。人工震源试验试验条件复杂，并且不能很好地反映结构的非线性及地基断裂等因素对隧道结构地震反应的影响，当前应用不多。而振动台试验则可较好地处理这方面的问题，因此被广泛采用。通过震动台试验，可以研究隧道结构在地震作用下的动力反应以及其振动性态。

隧道结构地震模型试验的主要研究成果有：日本东京大学土木工程学院的Towhata等［40］（1999）为了研究液化砂土与地下管道的相互作用问题，做了振动台试验研究；楼梦麟等［41］（2001）在振动台上进行了土桩结构相互作用体系的模型试验，结果分析认为，土—桩—结构的相互作用改变了结构的动力特性；杨林德、季倩倩［42］（2002）利用振动台模型试验模拟了上海软土地铁车站结构的减震性能；孙铁成，高波等［43］（2008）进行了振动台模型试验，研究强震区隧道洞口段的震动特性，得出洞口段在地震动作用下的横截面应变分布规律；蒋树屏等［44］（2009）进行了高烈度地震区公路隧道振动台模型试验，探讨了减震层的减震作用及隧道结构震后的可修复性以及修复之后的抗震能力；黄茂松、曹杰［45］（2009）进行了隧道地震响应的动力离心机模型试验，结果表明，隧道和地基土的地震响应与地震强度和边界条件密切相关，隧道地震响应特征与静力状态存在明显差异；郑颖人等［46］（2012）进行了黄土无衬砌隧道的大型振动台试验研究，探讨了黄土无衬砌隧道的抗震性能。