地震作用下土柱高度计算研究

我国交通系统的一些单位根据各类围岩中的大量塌方资料，用数理统计的方法加以整理，得出计算各类围岩坍方高度的经验公式用以代替普氏公式。现行的隧道设计规范中有关隧道衬砌结构地震力作用方面对衬砌上部土体的计算高度有相关的规定，如在《公路隧道设计细则》（JTG/T D70—2010）中规定：对于浅埋隧道，隧道衬砌上部地震作用力计算时，土柱高度取隧道埋深（从地面到隧道顶部的距离）；对于深埋隧道，按照如下经验公式来确定计算高度，经验公式主要由压力拱理论得来的，即

式中　Hp——深埋、浅埋隧道分界深度，m，采用矿山法施工时，Ⅳ～Ⅴ级围岩，Hp=2.5hq；Ⅰ～Ⅲ级围岩，Hp=2.0hq；

　　　hq——荷载等效高度，m；

　　　q——深埋隧道垂直压力，k N/m2；

　　　h——荷载等效高度，m；

　　　S——围岩级别；

　　　ω——宽度影响系数；

　　　Bt——隧道最大开挖跨度，应考虑超挖影响，m；(www.xing528.com)

　　　i——Bt每增减1m时的围岩压力增减率，当Bt＜5m时取i=0.2，当Bt＞5m时取i=0.1。

隧道承受地震动力荷载作用的破坏机理与静力作用有所不同，对于深埋隧道来讲，压力拱的高度在地震作用下有所变化，仍用静力压力拱的高度来确定衬砌上方土体的高度已经不太合适，应该采用地震作用下隧道上方压力拱的实际高度作为计算高度，即需要进行修正。

根据第3章的计算结果，计算地震作用下隧道上方土体计算高度Hp的公式为

式中　Bt——隧道跨度；

　　　a——隧道跨度影响系数，按照表3-2选取；

　　　c——综合影响系数，按照表3-3选取。

至此，地震作用下，在地震系数法计算中隧道上部土体的计算高度已经确定，施加在计算模型上的荷载也完全确定，下面讨论具体隧道衬砌结构的计算模型。