CN101550831A - 跨活动断层隧道抗减震构造 - Google Patents

跨活动断层隧道抗减震构造 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨活动断层隧道抗减震构造，旨在减小活动断层对隧道的影响，有效地提高隧道的抗减震性能。隧道的衬砌结构包括内衬(10)和外衬(11)，在岩体活动断层部位处设置有沿隧道纵向向活动断层两侧延伸的减震区，该减震区由填充在内衬(10)、外衬(11)之间的泡沫混凝土层(20)构成。本发明的有益效果是，能有效地吸收地震能量、抵抗主要地震荷载，并阻止活动断层区荷载的纵向传递，减小活动断层对隧道的影响，因此具有良好的抗减震效果，从而保证跨活动断层隧道衬砌结构的安全。

Description

跨活动断层隧道抗减震构造
技术领域
本发明涉及隧道构造，特别涉及一种跨活动断层隧道的抗减震构造。
背景技术
隧道包围在地层介质中，地震发生时地下结构物随围岩一起运动，人们一般认为地震对地下结构(明、暗挖隧道，车站)影响很小。直到1995年阪神大地震后，人们才认识到地下隧道存在地震破坏的可能性，为此，隧道在设计与施工中要采取必要的措施。
20世纪以来从世界地震震害资料可知，当地震烈度达7度时，就有隧道发生轻微破坏的先例，且洞身修复极其困难，甚至中断行车，给国民经济造成重大的损失。Dawding C.H.等统计了71座岩石地基中隧洞工程，其中42例有不同程度的震害；1923年日本关东发生8.2级地震，震区铁路线上82座隧道遭到破坏或变形；1952年美国克思发生7.7级地震，穿越地震断裂带的四座铁路隧道全都发生了严重破坏(Dawding C.H.and Rozen A.Damage to Rock Tunnels from Earthquake Shaking.Journal of the GeotechnicalEngineering Division，ASCE Vol.104，No.GT2，1978.752191)。1983年距上海市150km以外的洋面上发生6级地震，打浦路管片隧道出现了5座可见裂缝；1995年日本发生了7.2级阪神地震，震区隧道破坏率超过10％；1999年我国台湾省发生了7.3级地震，受调查的57座山岭隧道中有49座都受到了不同程度的损坏。
由此可见，地震作用对隧道的影响很大，随着修建隧道的地区范围越来越广，需要在地震区修建很多跨活动断层的隧道，因此在活动断层区修建隧道时，设置隧道衬砌抗减震构造是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种跨活动断层隧道抗减震构造，可减小活动断层对隧道的影响，有效地提高隧道的抗减震性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明跨活动断层隧道抗减震构造，衬砌结构包括内衬和外衬，其特征是：在岩体活动断层部位处设置有沿隧道纵向向活动断层两侧延伸的减震区，该减震区由填充在内衬、外衬之间的泡沫混凝土层构成。
为增强抵抗主要地震荷载的能力，所述减震区的两端外各设置有沿隧道纵向延伸的加固区，加固区由填充在内衬、外衬之间的钢筋凝土层构成。
为进一步提高抗减震构造的抗压强度和弯曲强度，所述泡沫混凝土层、钢筋凝土层内沿其周向间隔埋设有加强钢筋，各加强钢筋沿隧道纵向延伸。
为阻止活动断层区荷载的纵向传递，所述钢筋凝土层的外端面处，在内衬上开设有周向延伸的减震缝。
本发明的有益效果是，能有效地吸收地震能量、抵抗主要地震荷载，并阻止活动断层区荷载的纵向传递，减小活动断层对隧道的影响，因此具有良好的抗减震效果，从而保证跨活动断层隧道衬砌结构的安全。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明跨活动断层隧道抗减震构造的纵断面构造示意图；
图2是沿图1中B-B线横断面构造示意图；
图3是沿图1中C-C线横断面构造示意图；
图4是沿图1中D-D线横断面构造示意图，图中a1～a10表示的是断层位置监测截面的监测点；
图5是图1中A局部的放大示意图。
图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：内衬10、外衬11、减震缝12、泡沫混凝土层20、加强钢筋21、钢筋凝土层30。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的跨活动断层隧道抗减震构造，衬砌结构包括内衬10和外衬11，外衬11通常为喷射混凝土层或钢筋混凝土层，内衬10为钢筋混凝土层。参照图1和图4，在岩体活动断层部位处设置有沿隧道纵向向活动断层两侧延伸的减震区，该减震区由填充在内衬10、外衬11之间的泡沫混凝土层20构成。由于泡沫混凝土层20具有相当的弹性模量，在地震发生时，减震区能有效地吸收地震能量，并允许活动断层有一定的位移量，因此可减小活动断层对隧道的影响，有效地提高隧道的抗减震性能。
在上述技术方案的基础上，为增强抵抗主要地震荷载的能力，参照图1和图3，可在所述减震区的两端外各设置沿隧道纵向延伸的加固区，加固区由填充在内衬10、外衬11之间的钢筋凝土层30构成。为进一步提高抗减震构造的抗压强度和弯曲强度，参照图1、图3和图4，所述泡沫混凝土层20、钢筋凝土层30内沿其周向间隔埋设有加强钢筋22，各加强钢筋22沿隧道纵向延伸。为阻止活动断层区荷载的纵向传递，参照图1和图5，所述加固区的钢筋凝土层30的外端面处，在内衬10上开设有周向延伸的减震缝12。
通常，所述减震区的长度为5～8m，加固区的长度为3～5m。除减震区和加固区外的隧道其他部分采用二次衬砌。所述泡沫混凝土层20、钢筋凝土层30的厚度为0.25～0.5m。泡沫混凝土的参数取弹性模量0.3～1.2GPa、干密度400～1600kg/m3、抗压强度0.5～10.0MPa、弯曲强度0.1～0.7MPa。加强钢筋22选用直径32mm。减震缝12的宽度为1cm～3cm。
两种工况下衬砌结构内弯矩对比实验情况如下：
(1)衬砌结构未采取减震措施：隧道衬砌结构为1层二衬，即由内衬10和外衬11构成，二衬厚度为45cm。
(2)衬砌结构采取减震措施：除了正常的二衬以外，在断层面两侧设置长度为6m的加固区，加固区采用厚度为25cm钢筋凝土层30。在两个加固区30之间设置长度为6m减震区，减震区采用厚度为25cm泡沫混凝土层20。同时，在加固区、减震区中配置φ32的加强钢筋21。
断层位置监测截面在采取减震措施前后衬砌结构内弯矩对比情况如下表：
表1设置减震区前后衬砌结构内弯矩对比(单位长度衬砌截面上的弯矩)
Figure A20091005887500061
以上所述只是用图解说明本发明跨活动断层隧道抗减震构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.跨活动断层隧道抗减震构造，衬砌结构包括内衬(10)和外衬(11)，其特征是：在岩体活动断层部位处设置有沿隧道纵向向活动断层两侧延伸的减震区，该减震区由填充在内衬(10)、外衬(11)之间的泡沫混凝土层(20)构成。
2.如权利要求1所述的跨活动断层隧道抗减震构造，其特征是：所述减震区的两端外各设置有沿隧道纵向延伸的加固区，加固区由填充在内衬(10)、外衬(11)之间的钢筋凝土层(30)构成。
3.如权利要求2所述的跨活动断层隧道抗减震构造，其特征是：所述泡沫混凝土层(20)、钢筋凝土层(30)内沿其周向间隔埋设有加强钢筋(22)，各加强钢筋(22)沿隧道纵向延伸延伸。
4.如权利要求2或3所述的跨活动断层隧道抗减震构造，其特征是：所述钢筋凝土层(30)的外端面处，在内衬(10)上开设有周向延伸的减震缝(12)。
5.如权利要求4所述的跨活动断层隧道抗减震构造，其特征是：所述减震区的长度为5～8m，加固区的长度为3～5m；所述泡沫混凝土层(20)、钢筋凝土层(30)的厚度为0.25～0.5m。
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