Page 19 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 朱 彤，等：双向地震作用下可液化土层中隧道-邻近地上结构系统地震响应研究 1223

地震幅值、地上结构质量及邻近结构相对距离是抗 水平地震 双向地震 响应比
250 1.5
震设计分析中的重要外部变量因素，本节通过调整
隧道-地上结构系统的模型参数，分析这些因素对竖 200 1.2
水平位移 / mm 位移比
向地震作用的影响。 150 0.9

4.1 竖向地震幅值 100 0.6
50 0.3
工况 3~7 中，竖向地震幅值的变化范围为 0~0.2g，
其他条件不变。不同工况下，隧道在地震过程中的 0 0
125 1.5
最大水平位移和剪切变形如图 11 所示。可见随着
竖向地震幅值的增大，竖向地震对隧道水平位移和 100 1.2
剪切变形的放大作用均会增大，说明竖向地震幅值 75 0.9
的增大会直接加剧地上结构-土-隧道的动力相互作用。 剪切变形 / mm 50 0.6 变形比

250 25 0.3
200 0 50 100 150 200 250 0
水平位移 / mm 150 图 12 不同地上结构质量下的隧道最大水平位移和剪切变形
地上结构质量 / t
100

50 Fig. 12 Peak horizontal displacement and shear deformation of
tunnel with different aboveground structure masses
0
150 相对距离，本研究中不同的竖向相对距离通过改变
隧道埋深来实现。
120 工况 3 和 4 及工况 14~21 中，隧道与地上结构的
剪切变形 / mm 90 水平向相对距离的变化范围为 0~20 m，其他条件不

变。不同工况下，隧道在地震过程中的最大水平位
60
30 移和剪切变形以及双向地震和水平向地震作用下结
构响应比如图 13 所示。可见随着水平向相对距离
0
0 0.05 0.10 0.15 0.20
水平地震 双向地震 响应比
竖向地震幅值 / g
250 1.5
图 11 不同竖向地震幅值下的隧道最大水平位移和剪切变形
200 1.2
Fig. 11 Peak horizontal displacement and shear deformation
水平位移 / mm 位移比
of tunnel with different vertical ground motion 150 0.9
amplitudes
100 0.6
4.2 地上结构质量 50 0.3
0 0
工况 3 和 4 及工况 8~13 中，地上结构质量的变 125 1.5
化范围为 50~250 t，其他条件不变，其中，通过调整地 100 1.2
上结构刚度参数使得其自振周期保持不变。不同工 75 0.9
况下，隧道在地震过程中的最大水平位移和剪切变 剪切变形 / mm 变形比
形以及双向地震和水平向地震作用下结构响应比如 50 0.6
图 12 所示。可见在一定范围内，随着地上结构质量 25 0.3
的增大，竖向地震对隧道水平位移和剪切变形的放
0 0
0 5 10 15 20
大作用均有增大趋势，且放大效应减弱，这是由于地
相对水平距离 / m
上结构下方土层可压缩量有限，竖向地震作用下地
图 13 不同邻近结构水平相对距离下的隧道最大水平位移
上结构的增量沉降会趋于稳定。
和剪切变形

4.3 邻近结构相对距离 Fig. 13 Peak horizontal displacement and shear deformation of
tunnel with different horizontal relative distances
邻近结构相对距离包括水平向相对距离和竖向 between the tunnel and nearby aboveground structure