Page 20 - 《振动工程学报》2026年第5期

1224 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

的增大，竖向地震对隧道水平位移和剪切变形的放 （3）地上结构-土体-隧道动力相互作用可解释竖
大作用先增大后减小，这是由于水平向相对距离较 向地震对邻近结构系统中隧道结构的影响作用机
小时，近场土对隧道的侧向作用有限；而水平向相对 制，竖向地震作用造成的地上结构惯性力会增大其
距离较大时，地上结构对土层的影响范围有限，对隧 地震沉降，压缩下方土层，进而增大对隧道的竖向和
道响应的影响会趋于微弱。 侧向压力作用，改变隧道的地震响应。
工况 3 和 4 及工况 22~27 中，隧道埋深的变化范 （4）竖向地震的影响作用与竖向地震幅值、地上
围为 9~15 m，其他条件不变。不同工况下，隧道在地 结构质量、邻近结构相对距离相关，随着竖向地震
震过程中的最大水平位移和剪切变形以及双向地震 幅值的增大、地上结构质量的增大及隧道埋深的减
和水平向地震作用下结构响应比如图 14 所示。可 小，竖向地震对隧道水平位移和剪切变形的放大作
见随着隧道埋深的增大，竖向地震对隧道水平位移 用增大，随着邻近结构水平相对距离的增大，竖向地
和剪切变形的放大作用均会减弱。 震作用先增大再减小。
值得说明的是，本文结论均基于数值分析得到，
水平地震 双向地震 响应比
250 1.5 且是在特定地震动下针对较为简化的土层和结构条
件而开展的研究。有必要针对不同特性的地震动开
200 1.2 展更为一般性的研究，并进一步开展物理试验研究，
水平位移 / mm 150 0.9 位移比 且针对隧道工程的抗震设计应结合实际情况具体分析。

0.6
100
50 0.3 参考文献：
0 0
125 1.5 [1] HAMADA M，ISOYAMA R，WAKAMATSU K. Liquefac-
tion-induced ground displacement and its related damage to
100 1.2 lifeline facilities[J]. Soils and Foundations， 1996， 36：
剪切变形 / mm 75 0.9 变形比 [2] 81-97.

50
0.6
DATTA T K. Seismic response of buried pipelines：a state-
25 0.3 of-the-art review[J]. Nuclear Engineering and Design，1999，
192（2-3）：271-284.
0 0
9 11 13 15 [3] WANG T T，KWOK O A，JENG F S. Seismic response of
地下结构埋深 / m
tunnels revealed in two decades following the 1999 Chi-Chi
图 14 不同隧道埋深下的隧道最大水平位移和剪切变形 earthquake （ Mw 7.6） in Taiwan： a review[J]. Engineering
Fig. 14 Peak horizontal displacement and shear deformation of Geology，2021，287：106090.
tunnel with different tunnel buried depths [4] HUO H，BOBET A，FERNÁNDEZ G，et al. Load transfer

mechanisms between underground structure and surrounding
ground： evaluation of the failure of the Daikai Station[J].
5 结 论 Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，
2005，131（12）：1522-1533.
本文开展了水平向和双向地震作用下可液化土 [5] 谢俊举，温增平，高孟潭，等. 2008 年汶川地震近断层竖
层中单隧道和隧道-邻近地上结构系统的有限元动 向与水平向地震动特征 [J]. 地球物理学报，2010，53（8）：
力时程分析，研究了竖向地震作用对有、无邻近地 1796-1805.
上结构情况下隧道地震响应的影响作用。主要结论 XIE Junju, WEN Zengping, GAO Mengtan，et al. Character-
如下： istics of near-fault vertical and horizontal ground motion from
（1）双向地震作用下，场地竖向加速度自下而上 the 2008 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of
Geophysics，2010，53（8）：1796-1805.
放大，隧道会放大近场土的竖向加速度和超静孔压，
[6] 贾俊峰，杜修力，韩强. 近断层地震动特征及其对工程结
而地上结构会减弱隧道的竖向加速度及近场土的竖
构影响的研究进展 [J]. 建筑结构学报，2015，36（1）：1-12.
向加速度和超静孔压。
JIA Junfeng, DU Xiuli, HAN Qiang. A state-of-the-art review
（2）竖向地震对单隧道地震响应的影响作用较
of near-fault earthquake ground motion characteristics and
小，而当存在邻近地上结构时，竖向地震会显著影响 effects on engineering structures[J]. Journal of Building Struc-
隧道结构的地震响应，主要包括减小隧道的地震上 tures，2015，36（1）：1-12.
浮，增大隧道的水平位移和剪切变形。 [7] PITILAKIS K，TSINIDIS G，LEANZA A，et al. Seismic