地下的威胁说明-地震灾害对地下工程的威胁与防范对策研究

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地震灾害对地下工程的威胁与防范对策研究张金城乔俊建韩若飞刘菲李锐范启雄（ 第二炮兵指挥学院武汉４ ３０ ０ １２）摘要本文根据我国地震带分布情况。 阐述了地下工程薄弱部位面临的地震威胁， 提出了提高地下工程结构强度， 加强预报和防碰撞等应对措施。关键词地震灾害地下工程防范对策１我国面临的地震灾害威胁地震是～种常见的自然灾害， 是地壳运动在某些阶段发生急剧变化时的一种自然现象。 根据统计显示， 全世界每年要发生几百万次地震。 我国地处世界上环太平洋地震带和欧亚地震带两个主要地震带之间， 是一个多地震国家。 根据现行的“中国地震烈度区划图” 的统计结果， 地震基本烈度为７ 度和７ 度以上地区的面积为３９ ７ ． ５万ｋ ｍ ２， 占国土面积的４ １％， ６ 度和６ 度以上地区的面积为７ ８ ５． ５万ｋ ｍ ２， 占国土面积的７ １％。中国地震活动的时间分布是不均匀的， 呈现出活跃与平静相间的韵律性。 自２０ 世纪以来，中国大陆及邻区地震活动已经历了４ 个地震活跃期， 它们的时间分布分别是１８ ９ ７ —１９ １２年、１９ ２０ － － １９ ３４ 年、 １９ ４ ４ － － １９ ５７ 年、 １９ ６６－ － １９ ７ ６年。

其中， 仅１９ ６６－ － １９ ７ ６年的第四次活跃期共１０ 年时间， ． 我国大陆就发生了１４ 次７ 级以上的地震。 目前， 我国进入了从１９ ８ ５年开始的第五次地震活跃期的中期， 期间有发生多次７ 级乃至更强地震的可能性， 甚至会出现７ 级以上地震连发的趋势０ 另外，随着地震活动的时间变化地下的威胁， 强震区的空间分布也在发生变化。“５・１２” 汶川大地震就发生在连发式地震带上， 就在这个地震带上， １９ ３３年四川Ｉ茂县发生了一次７ ． ５级地震， 损失非常惨重。汶川大地震是自唐山大地震以来我国发生的最严重的一次震灾， 造成四川省１７ 个市、 州不同程度受灾， 其中北川、 茂县、 汶川、 都江堰、 理县、 什邡、 绵竹等县（ 市）灾情尤其严重。 地震及其次生灾害导致灾区大部分地区通讯中断， 保成铁路中断， 机场一度被关闭， 通往灾区的公路干道被山体滑坡、 泥石流等灾害损毁。 汶ＪｉＩ大地震死亡人数超过８ 万人， 直接经济损失８ ４ ０ ０ 多亿元人民币。２地下工程面Ｉ临的地震灾害威胁分析地下工程主要包括人防工事、 铁路和公路隧道、 地下军事工程设施等。 地下工程一般被认为是一种抗震性能较好的结构， 但在强烈地震区、 在地震断裂带或有特殊地质构造的条件下， 地下工程遭遇地震破坏的可能性还是很大的。

例如。 １９ ８ ３年５月 １９ 日， 在距上海市１５０ｋ ｍ 以外的洋面上发生里氏６ 级地震时， 上海市打浦路管片隧道里出现了５条可见裂缝， 泥水一１０ ４ —漏人隧道与竖井的结合部， 经及时处理， 才避免了损失。 １９ ９ ５年阪神地震时， 神户市部分隧道也出现裂纹和剥落等破坏现象。 由此可见， 防范地震对地下工程的破坏是非常必要的。２． １地下工程易遭地震破坏的部位由于地下工程遭受地震破坏的事例少， 故人们普遍存在着地下工程不需要防范地震破坏的错误观点。 当发生地震时， 由于地下工程的围护结构与周围岩土一起随地震波振动， 某些部位和内部设施设备非常容易遭受破坏。２． １． １地下工程出入口地下工程出入口包括头颈部地段和出人口通道两部分， 是地下工程的门户和咽喉。 地下工程出入口一般处于不稳定的松散堆积体中， 在地震力作用下易引起塌方。 由于地下工程口部结构形式变化较多， 刚度不一， 在地震作用下， 极易产生应力集中遭受破坏。 另外， 地下工程的防护门在强震作用下也会发生变形或脱离轨道， 影响正常开启。２． １． ２地下工程转弯处和拐角处地下工程转弯处和拐角处的结构形状和刚度变化较大， 在地震作用下， 易出现应力聚集导致破坏。

其中， 坑道转弯处、 坑道横截面突变处、 坑道与坑道相交处、 坑道折角处等部位易遭受破坏。２． １． ３地下工程内部设施设备地震发生后一般会发生火灾、 坍塌、 电气短路等伴生灾害和次生灾害。 油库和发电机房容易引发火灾， 变压器房和各种配电房间容易引起电气短路， 物资器材储存间容易引起碰撞损坏。２． ２地下工程面临的潜在地震灾害威胁区域分布我国的主要地震带分布如图１所示。 从图中看出， “５・１２” 汶川大地震就发生在图中的连发式地震带上。 根据统计显示， 在国内外已发生的地震灾害中， 在地震带上发生地震灾害的可能性很大。 所以， 建在地震带上的国防工程更应加强防范。３地下工程防震减灾对策３． １提高地下工程的结构强度地下工程的出人口应避开滑坡、 泥石流、 岩堆等部位。 在施工时， 应控制路堑边坡和仰坡开挖高度， 在出人口端墙与衬砌环枢墙、 端墙与洞口挡土墙的施工接缝处应加设短钢筋或设置榫头等抗震连接措施。 地下工程出入口的数量应不少于两个， 位置应设在山体的不同侧面。 地下工程防护门的启闭可同时采用电动、 手动和机械牵引三种方式， 确保在一种方式震坏后仍能正常启闭。

应力集中的部位应采取防震加固措施。 在坑道转弯处和折角处， 易出现应力集中现象， 可采用钢纤维混凝土等既有足够强度又有较高变形能力的材料， 能较好地吸收地震能量， 避免在地震荷载作用下， 在钢筋屈服之前发生脆性破坏。 坑道的断面形状最好不发生变化， 当需要变化时可缓慢过渡， 不宜突然变大或缩小。 两洞相交的交角不宜太小， 尽量成正交， 并且一】 ０ ５一围１中国主要地震带分布圈避免三洞相交于同一位置或者交点相距太近。地下工程的主体结构应尽量避开断层． 也不要横跨断层。 如无其他选择， 亦须了解断层是否活动， 并在设计中采取相应措施， 保证结构的稳定性。 由于节理及裂隙是地表水和地下水的通道， 如构造岩石为石灰岩、 石膏等， 水沿裂隙流动， 易发展成溶洞， 如果地下工程的坑道顺着岩层的节理或裂隙修筑， 则形成的溶洞， 会使坑道结构应力重新分布， 受力不均匀，出现不稳定现象。 另外， 对于节理和裂隙发达的地区， 岩层整体性差， 坑道周围所产生的地层压力较大， 必须相应加强结构强度。３． ２加强地震预报地震预报的含义是对地震发生的时间、 地点、 震级的超前预报． 通常按预报的时间长短把地震预报分为长期（ 几十年到几年）、 中期（ 几年到半年）、 短期（ 半年到半个月 ）、 临震（ 半个月 到几天）预报四个阶段。

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