Research on Dynamic Response of Lining‑Damping Layer System in Mountain Tunnel

ZHAO Xu; YUAN Yun; LI Ruohan; HUANG Jingqi; YU Zhaoyuan

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221117002

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Research on Dynamic Response of Lining‑Damping Layer System in Mountain Tunnel

更新时间：2025-09-25

- Research on Dynamic Response of Lining‑Damping Layer System in Mountain Tunnel
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 2, Pages: 343-352(2024)
- 作者机构：
  
  1.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京100124
  2.同济大学地下建筑与工程系,上海200092
  3.北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室,北京100083
  4.北京城建北方集团有限公司,北京101399
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221117002
  CLC： U461;TP308
- Received：17 November 2022，
  
  Revised：2023-02-20，
  
  Published：25 April 2024
- 稿件说明：
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赵旭,袁昀,黎若寒等.山岭隧道衬砌‑减震层体系动力响应研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(02):343-352.

ZHAO Xu,YUAN Yun,LI Ruohan,et al.Research on Dynamic Response of Lining‑Damping Layer System in Mountain Tunnel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(02):343-352.
赵旭,袁昀,黎若寒等.山岭隧道衬砌‑减震层体系动力响应研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(02):343-352. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221117002.

ZHAO Xu,YUAN Yun,LI Ruohan,et al.Research on Dynamic Response of Lining‑Damping Layer System in Mountain Tunnel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(02):343-352. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221117002.

摘要

为了探寻隧道设置减震层时影响减震层减震性能的关键因素，建立了设置减震层的隧道有限元数值模型，将数值模型与振动台试验进行对比，验证了数值模型的可靠性。改变减震层设计参数和围岩条件，通过对隧道结构的主应变、相对变形率以及围岩的塑性区进行分析，研究不同参数条件下减震层的减震效果。结果表明：设置减震层后隧道加速度响应的传递函数在15~30 Hz频段范围内减小，说明减震层通过吸收地震波中的高频成分，减小地震波能量向隧道的传递，进而减小隧道的地震响应。参数分析结果表明：减震层弹性模量越小厚度越大，减震层的减震效果越加明显，但隧道结构的相对变形率也随之上升。相比于增加减震层厚度，降低减震层弹性模量对减震效果的提升更为显著。在坚硬围岩中的设置减震层相比于软弱围岩减震效果更显著。

Abstract

In order to explore the key factors that affect the damping performance of tunnels with damping layers

a finite element numerical model for such tunnels was established. The model's reliability was verified by comparing with results from shaking table tests. By changing the design parameters of the damping layer and surrounding rock conditions

and analyzing the principal strain

relative deformation rate

and plastic zone of the tunnel structure

the layer's damping effects under different parameters were studied. The results showed that the transfer function of the tunnel acceleration response decreased within the frequency range of 15~30 Hz after the installation of the damping layer. It indicated that the damping layer reduced the transmission of seismic wave energy to the tunnel by absorbing the high-frequency components of the seismic waves

thereby reducing the tunnel's seismic response. Parameter analysis indicated that a damping layer with a lower elastic modulus and greater thickness had a more pronounced damping effect. However

this also led to an increase in the relative deformation rate of the tunnel structure. Compared with increasing the thickness of the damping layer

reducing its elastic modulus could improve its damping effect more significantly. The damping layer was more effective in hard surrounding rock than in soft surrounding rock.

关键词

Keywords

references

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