隧道的两种减震措施研究(10)

爆破基础理论

228 岩石力学与工程学报 2005年

图17 加固层对衬砌最大位移差值的影响(围岩4) Fig.17 The effect of grouting on the maximum differential

displacements in the liner (the surrounding rock No. 4)

不设加固层时的87%左右；厚度为1.2 m的加固 层2的设置使衬砌应力为不设加固层时的68%左右；厚度为3.2 m的加固层1的设置使衬砌应力为不设加固层时的67%左右；厚度为3.2 m的加固 层2的设置使衬砌应力为不设加固层时的38% 左右。

对于围岩4，减震层1的设置使衬砌应力为不设减震层时的84%左右；减震层2的设置使衬砌应力为不设减震层时的44%左右；厚度为1.2 m的加固层1的设置使衬砌应力与不设加固层时基本相同；厚度为1.2 m的加固层2的设置使衬砌应力与不设加固层时基本相同；厚度为3.2 m的加固层1的设置使衬砌应力为不设加固层时的94%左右；厚度为3.2 m的加固层2的设置使衬砌应力为不设加固层时的70%左右。

由于减震层或加固层的设置，使隧道衬砌最大位移与仰拱底最大位移的差值产生变化，对于围岩2，不设减震层或加固层，隧道拱腰最大位移与仰拱底 最大位移的差为0.003 2 m，而有减震层或加固层后，位移差基本上在减小，其中最小的位移差为

0.000 3 m；对于围岩10，不设减震层或加固层，隧道拱腰最大位移与仰拱底最大位移的差为0.002 48 m，而有减震层或加固层后，位移差基本上在减小，其中最小的位移差为0.000 47 m；对于围岩4，不设减震层或加固层，隧道拱腰最大位移与仰拱底最大位移的差为0.003 03 m，而有减震层或加固层后，位移差基本上在减小，其中最小的位移差为0.000 72 m。

由以上计算结果可以看出，设置减震层或加固层 后，隧道位移差值减小的越多，衬砌应力减小的幅度就越大。由此可见，由于减震层或加固层的设置使隧道衬砌位移差减小，使衬砌有产生整体移动的趋势，从而使其应力减小，起到保护隧道衬砌的作用。

由以上计算结果可以看出，减震层2比减震 层1的减震效果好，随着围岩弹性模量的增加，减震层的减震效果越好，即减震层的弹性模量与围岩

弹性模量相差越大，减震效果越好，但在实际的地下结构中，要考虑结构在静力作用下的受力和变形状态，减震层的刚度也不可能取的很小。

由以上计算结果还可以看出，加固层2比加固层1的减震效果好，同样说明加固层的弹性模量与围岩弹性模量相差越大，减震效果越好。加固层厚度越大，减震效果越好，因此，在实际地下结构围岩的注浆加固中，注浆越密实，注浆范围越大，减震效果越好。

由以上计算结果可以看出，对于软质围岩，设置减震层的减震效果不甚明显，而设置加固层的减震效果非常明显；对于硬质围岩，设置减震层后有比较明显的减震效果，而设置加固层的减震效果有所减弱，但只要保证注浆密实和比较大的注浆范 围，其减震效果还是非常明显的。

以上是在El–Centro地震动作用下的结果，同 样，在另外4条地震动作用下也有基本相似的结 果。

5 结 论

由以上计算和分析可以得到以下结论：

(1) 衬砌最大位移差(隧道衬砌的各点最大位移与衬砌仰拱底部最大位移的差值) 越大，衬砌的应力就越大。如果能够减小衬砌的最大位移差，隧道衬砌的应力就能够相应的减小。

(2) 体系的基本频率在某一范围之间时，隧道衬砌应力有较大的反应，隧道的地震反应的大小是由围岩介质的频谱特性和输入地震动特性决定的。

(3) 减震层的弹性模量与围岩弹性模量相差越大，减震效果越好，但在实际地下结构中，要考虑结构在静力作用下的受力和变形状态，减震层的刚度有下限要求。

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