Mécanisme de dommages et conception d'optimisation des tunnels portaux de type mur sous action sismique : Investigations des dommages sismiques et un modèle théorique

Résumé La déformation incompatible entre le portail de type mur et le revêtement du tunnel lors d'événements sismiques est un facteur de contribution significatif aux dommages au portail du tunnel. Reconnaissant la lacune dans les méthodes d'analyse théorique pour évaluer les dommages sismiques dans les tunnels portaux de type mur, cette étude développe un modèle théorique, qui simplifie le portail de type mur comme une masse concentrée et représente le revêtement comme une poutre de Timoshenko, établissant ainsi un modèle analytique pour évaluer la réponse dynamique longitudinale des tunnels portaux de type mur. La méthode de la fonction de Green est utilisée pour dériver une solution analytique, et la validité est corroborée par des simulations numériques. Une exploration systématique des paramètres des tunnels portaux de type mur est effectuée sur la réponse dynamique du tunnel. Les résultats révèlent qu'une masse de portail excessivement grande ou une rigidité de fondation de portail insuffisante peuvent induire un effet d'amplification de déplacement au niveau de la section du portail du tunnel ; inversement. Ces résultats d'analyse théorique valident efficacement les dangers sismiques potentiels et les mécanismes associés spécifiques aux tunnels portaux de type mur. Les principales stratégies pour améliorer la performance sismique des tunnels portaux de type mur incluent : (1) optimiser la masse ou la géométrie du portail de type mur pour promouvoir une déformation coordonnée avec le revêtement du tunnel ; et (2) mettre en œuvre des mesures d'isolation sismique pour atténuer efficacement les forces d'interaction entre le portail et le sol. • L'enquête sur les dommages a identifié quatre modes de défaillance sismique pour le tunnel porteur de type mur : (i) défaillance globale du portail due à l'interaction sol-portail ; (ii) défaillance par écrasement de contact entre le portail et le revêtement ; (iii) défaillance par tension de contact entre le portail et le revêtement ; et (iv) défaillance de flexion ou de cisaillement du revêtement du tunnel induite par les forces exercées par le portail. • Une nouvelle solution analytique pour la réponse dynamique longitudinale du tunnel porteur de type mur est dérivée, facilitant l'analyse de l'interaction entre la roche environnante, le portail et le revêtement. • Une exploration systématique de l'influence des paramètres de la structure du portail sur la réponse dynamique de la structure du tunnel est réalisée sur la base de la solution analytique.