6.1　结论

1.主要结论

本书通过理论推导、地震系数法计算、数值计算和振动台模型试验等手段，研究了在地震作用下隧道衬砌受力的计算问题，主要得到如下结论：

（1）使用动力有限元强度折减法对不同条件下的隧道结构进行了地震动力计算分析，模拟了隧道结构在地震中的破坏过程，探讨了隧道结构的破坏形式，证明不同埋深隧道在地震中的破坏过程不同。浅埋隧道在顶部形成V形的塑性区，顶部塌落，隧道破坏；深埋隧道从四周开始出现塑性区，逐步贯通，形成破坏。从隧道破坏时的折减系数来看，浅埋隧道更容易破坏。

（2）研究了不同围岩级别、不同跨度、不同结构形状和不同埋深等条件下，隧道结构在地震中的破裂问题，并针对各个因素进行了对比分析。表明在地震作用下围岩较差时隧道周围岩体较易形成贯通的破裂面，矩形隧道周围岩体易于形成破坏区，马蹄形隧道次之，圆形隧道周围岩体产生的塑性应变最小；深埋隧道周围岩体的塑性变形区面积从小到大，逐渐贯通，最终形成压力拱，浅埋隧道顶部和底部的塑性变形较大，深埋隧道两侧的塑性变形较大。

（3）从理论上推导了地震作用下隧道上方压力拱高度的计算公式，通过绘制地震作用下隧道周围的应力矢量图，证明了地震中隧道周围发生应力旋转的现象和压力拱的存在。使用应力路径法和隧道上方竖向应力随深度的变化趋势法研究了地震中隧道上方压力拱的形态，确定了地震作用下隧道上方土体的计算高度，并给出了相应计算公式。

（4）研究了隧道围岩与衬砌的相互作用方式和隧道地震系数法计算模型中的相关参数，给出了弹簧参数的计算方法。通过隧道动力数值计算以及对隧道振动台模型试验结果的分析，验证了所提出的地震系数法中相关参数的合理性。

（5）进行了隧道地震振动台模型试验，研究了不同种类和震级的地震波作用下，不同埋深条件下隧道周围地震加速度、土压力和衬砌地震作用力的变化情况，并与地震系数法和数值计算结果进行了对比分析。在分析隧道衬砌地震力随埋深的变化时，发现深埋、浅埋隧道的地震响应有所不同，在地震作用下，隧道衬砌的应力受埋深的影响较大，随埋深的增大最后趋近于一个定值。

2.主要创新点

（1）通过将压力拱理论引入到地震动力计算中、数值计算和振动台模型试验等方法研究了隧道上方压力拱在地震前后的变化，并给出了地震作用下隧道上方压力拱的计算方法。

（2）确定了隧道上方土体对衬砌地震作用力的作用方式和计算方法。

（3）确定了不同条件下隧道地震系数法计算模型中的相关参数的取值。