[发明专利]一种盾构隧道地震可恢复性分析方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道地震可恢复性分析方法，步骤：(1)针对拟研究隧道收集相应的地勘报告及隧道设计材料；(2)选择典型土体断面、隧道埋深及隧道类型；(3)展开盾构隧道抗震性能分析，建立基于不同地震强度参数的隧道地震易损性曲线；(4)基于隧道类型及现有技术手段，确定不同破坏状态隧道的性能恢复曲线；(5)基于上述的隧道地震易损性曲线及不同破坏状态对应的隧道性能恢复曲线，最终得到隧道在不同地震动强度下的可恢复性指标Re值。本发明考虑盾构隧道地震后的性能加固和恢复能力，能够从概率的角度科学地揭示盾构隧道的抗震能力及震后恢复能力，为今后相关隧道结构地震可恢复性分析提供理论参考。

技术领域

本发明涉及盾构隧道地震性能加固领域，具体涉及一种盾构隧道地震可恢复性分析方法。

背景技术

可恢复性(Resilience)的理念最初起源于Holling(1973)在生态学领域的相关研究，他将可恢复定义为“生态系统受周围环境干扰或吸收变化而短暂波动后仍然保持稳定性和持续性的能力”。目前已经在各个学科领域都有所应用和发展。在遭受各种灾害时，不管是微小的材料，亦或是单独的个体，或者是部分区域，甚至是庞大的城市都体现可恢复性的思想与问题。对于土木工程领域而言，学者们关注的是从材料到基本构件到整体结构，乃至到单体建筑、大型社区或整个城市等从小到大的多尺度的研究范围，这些研究对象都需要有较强的可恢复性。地震可恢复性评价涵盖了震后结构破坏和相应的经济损失分析，以及结构功能损失及恢复能力分析，整体反映了新一代地震灾害下结构性能评价分析策略，以此来保障震后的有效使用和安全，还能获得显著经济和社会效益，为城市地震防灾减灾提供了新研究思路和视域。

在隧道工程领域，目前关于可恢复性分析主要针对以下几个方面：

(1)火灾下盾构隧道可恢复性分析

在国外，相关学者针对隧道领域关于抗火性能的可恢复性做了相关定义：“隧道在遭受火灾后损失最小且能尽快恢复原有功能的能力”，但没有提出具体的可恢复性分析和评估方法。

(2)极端荷载下盾构隧道可恢复性分析

在国内，相关研究者将盾构隧道可恢复性定义为“盾构隧道结构承受极端作用的能力以及通过加固补救措施快速恢复到原有服役性能的能力”，建立了极端超载作用下的盾构隧道结构可恢复性评价模型，以上海地区的突发地表超量堆载事故作为典型案例，基于实测数据及理论分析，建立了基于隧道收敛变形的性能指标，对盾构隧道灾后性能恢复展开了分析。

(3)盾构隧道网络可恢复性分析

相关学者建立了基于网络拓扑法的城区地铁网络灾害可恢复性分析方法，能够定量地表征隧道网络的易损性及恢复速度。也有学者对交通隧道展开了可恢复性分析，该研究将交通隧道可恢复性定义为隧道维持原有交通流量且最小化社会和经济损失的能力，该研究讨论了运营期隧道监测数据对隧道性能损失模型的作用性，为后期展开系统可恢复性分析奠定了基础。

盾构隧道是城市地下交通设施命脉的关键结构形式之一，相关可恢复性分析较少，且现有研究较多只针对火灾、极端荷载下的隧道恢复性能研究，尤其是针对地震荷载下的可恢复性分析，目前尚未在文献中出现，是该领域的一个空白。

本发明提出了一种盾构隧道地震可恢复性分析方法，该方法能够从概率的角度科学地揭示盾构隧道的抗震能力及震后恢复能力，为今后相关隧道结构地震可恢复性分析提供理论参考，对于指导合理设计、性能维护具有重要意义。

发明内容

本发明建立了一种盾构隧道地震可恢复性分析方法，本发明考虑盾构隧道地震后的性能加固和恢复能力，该方法能够从概率的角度科学地揭示盾构隧道的抗震能力及震后恢复能力，为今后相关隧道结构地震可恢复性分析提供理论参考。

本发明采用以下技术方案：

一种盾构隧道地震可恢复性分析方法，其特征是按如下步骤实施：