深浅埋隧道衬砌地震作用力问题研究成果

作用在隧道衬砌上的地震荷载问题在4.2节已经论述，这里仅说明深、浅埋隧道在计算地震荷载方面的区别。

1.浅埋隧道衬砌上受到的地震荷载

4.2节中，作用在隧道衬砌结构上的地震作用力分成如图4-16所示的几部分（仅考虑水平地震作用）。

图4-16　浅埋隧道水平地震作用示意图

深埋隧道和浅埋隧道所受的地震荷载中在隧道上方土体对衬砌作用力计算方面存在差异，对于浅埋隧道，隧道上方不能形成压力拱，隧道上方土体重量作为荷载作用在隧道衬砌上，在水平地震作用下产生水平方向的惯性力，这些力以切向力的形式作用在隧道的上半个衬砌上，具体求解时可以将隧道上方土体按照一定宽度分成多个竖条，每个土条在地震作用下产生的惯性力Fhi可以看做以切向力τi的形式均匀地分布在土条下方的衬砌上，计算公式为

式中　Li——土条下方衬砌弧长；

　　　Wi——隧道上方任意一个土条的重量，可以由土体容重和划分土条的体积求得；

　　　Ci——重要性修正系数，根据表4-1选取；

　　　Cz——场地影响系数，根据表4-2选取；

　　　Kh——水平地震系数，根据表4-3选取。

具体计算时，可以根据衬砌单元的宽度来确定划分土条的宽度。

2.深埋隧道衬砌上受到的地震荷载

深埋隧道水平地震作用示意图如图4-17所示。(www.xing528.com)

对于深埋隧道，由前面分析可知，隧道上方将形成压力拱，压力拱以下土体的重量作为荷载作用在隧道衬砌上，在水平地震作用下产生水平方向的惯性力，这些力以切向力的形式作用在隧道的上半个衬砌上，具体求解时由于在压力拱作用下衬砌上方土条的高度相差不大，可以近似认为作用在衬砌上的切向力相等，计算公式为

图4-17　深埋隧道水平地震作用示意图

式中　L——衬砌上半个圆弧长度；

　　　B——隧道跨度；

　　　γ——土体容重；

其余符号同前。

隧道上方土体计算高度Hp根据前面的研究成果确定为

式中　Bt——隧道跨度；

　　　a——隧道跨度影响系数，根据表3-2选取；

　　　c——综合影响系数，根据表3-3选取。