黄土隧道洞口段动力响应振动台试验研究

摘要

基于振动台试验，结合Arias强度与小波包能量谱等多指标分析，揭示黄土隧道洞口段的地震动损伤机理与破坏规律。研究结果表明，隧道洞口段为典型的能量集中与损伤薄弱区，具体表现为拱顶进深3.8d～5.2d(d为单倍隧道洞径)、洞门区及仰拱进深1.5d～3d范围，在Arias强度云图中显示为高强度区，易发生拱顶塌陷、水平变形或仰拱隆起等破坏，且损伤演化过程呈现明显的阶段性特征。当结构进入不可逆塑性损伤阶段时，Arias强度出现空间突变与数值陡增，同时小波包能量谱中的低频能量（E1）占比显著上升，表明低频能量在结构破坏中起主导作用，且隧道洞口段存在显著的地震动放大效应。此外，隧道结构与周围土体之间存在复杂的相互作用。隧道刚度会改变邻近土体的动力响应和应力场，但其约束效应随土体损伤累积而逐渐减弱，从而加剧动力失稳。研究结论可为隧道洞口段的抗震设计，特别是刚度过渡区处理和频域设计准则的制定提供重要依据。

关键词

黄土隧道 / 洞口段 / 振动台试验 / 动力响应 / 地震波

基金资助

甘肃省重点研发计划项目(25YFGA052); 中国博士后科学基金(2021M693834)