◈ 用有限元法分析交叉地铁隧道地震位移反应

以深圳某地铁隧道为例，分别选取三种工况：上下平行型、X型（45°角交叉）和十字型（90°交叉）；选取汶川地震中两种典型地震动加速度作为计算参数。

地铁三种工况的三维有限元网格

两种地震动参数

输入地震动加速度-时速和加速度博氏谱后，可以观察到地铁交叉隧道在地震作用下的相对水平位移情况以及浅层单层隧道最大位移差为1.0时交叉隧道的位移差放大率。

地铁交叉隧道相对位移差三维图像

隧道地震应力反应表

通过观察分析我们可以看到：

双层隧道之间会产生相互作用，从而对上下层隧道的相对位移造成放大效应。相对于浅埋隧道，放大效应最小的是X型（45°角交叉），放大效应最大的是十字型（90°交叉）；相对于深埋隧道，放大效应最小的是十字型（90°交叉），放大效应最大的是上下平行型（0°角）。上层隧道位移差水平大于下层隧道，差值在1.5到3.0之间。从更精细的三维有限元图来看，十字型（90°交叉）和上下平行型（0°角）交叉隧道的纵向相对位移水平差并非渐变式变化，而是呈隔段式显著变化，综合来看隧道的整体地震变形模式呈椭圆形状分布。