中铁科研院西北院与兰州交大等合作攻坚高烈度区隧道-滑坡体系灾变防控

滑坡是一种危害极大的灾害，衬砌开裂变形等病害是困扰山岭隧道工程顺利建设和安全运营的突出问题。考虑工程建设和运营过程中隧道和坡体变形具有紧密的相互作用关系，本书（《 高烈度区隧道-滑坡体系灾变防控理论与技术》，吴红刚 牌立芳 等. 北京 : 科学出版社, 2025. 6）提出“隧道-滑坡体系”，指出该体系具有近距离穿越风险大、多场效应耦合突出、环境效应往复叠加、变形和稳定性控制难度大等显著特点。随着我国交通干线穿越复杂艰险山区，越来越多的隧道在西部高烈度区建造，常常面临隧道下穿滑坡问题。受潜在地震作用的影响，尚没有完全认知的新型隧道-滑坡体系类型，孕育机理更加复杂特殊，超出了目前学科认识水平，没有可以直接吸收的经验，所以亟待探究这些工程建设和运营过程中所蕴含的科学问题。

▲ 高烈度区隧道下穿滑坡典型工程案例

▲ “隧道-滑坡体系”典型模式分类细则

受潜在地震作用和地形地质条件的限制，在建川藏铁路和已建宝兰客运专线、兰新高铁、仁沐新高速马边支线和武罐高速公路等重点项目的隧道工程建设和运营面临世界罕见的工程病害问题。地震诱发滑坡复活引起的隧道-滑坡体系相互作用成为亟待解决的关键科学问题。针对我国极端复杂条件下隧道工程建设领域的瓶颈难题，中铁西北科学研究院有限公司与兰州交通大学合作，通过典型工程实例调研、振动台试验、数值计算和理论计算等手段，开展了高烈度区隧道下穿滑坡体系地震波传播规律及空间变形特征、空间动力耦合系统结构损伤评价方法、衬砌结构荷载和变形及安全下穿距离理论解析、衬砌减隔震技术及抗震型防治结构设计的系统研究。

▲ 地震作用隧道下穿滑坡典型模式的致灾机理与成灾模式

▲ 基于动力刚度匹配基的隧道衬砌减隔震结构精准设计方法

《 》即为上述研究成果的汇总，旨在使隧道设计工作者能尽早发现设计方案不足，减少类似地震诱发滑坡从而造成隧道破坏的事故重现。希望本书对提高复杂艰险高烈度区隧道-滑坡工程防治水平和滑坡地段隧道设计施工有所裨益，对提高复杂艰险山区高速铁路和公路隧道建设的科技水平产生积极意义。

《高烈度区隧道-滑坡体系灾变防控理论与技术》

吴红刚 牌立芳 马惠民 高 岩 著

北京 : 科学出版社, 2025. 6

ISBN 978-7-03-080618-5

本书共6 章：

• 第1 章是绪论，重点介绍高烈度区隧道-滑坡体系发展概况与研究进展；

• 第2 章是高烈度区隧道下穿滑坡体系模型概化及振动台试验设计和有限元模型建立，重点介绍基于工程地质分析原理的“隧道-滑坡体系”典型模式分类细则与地质力学物理模型构建方法；

• 第3 章是隧道下穿滑坡体系的地震波传播特性及空间变形特征，重点介绍利用理论分析、振动台试验和动力有限元计算等多元手段，分析隧道下穿滑坡体系从局域到全域的渐进累积变形特征和动力破坏失稳模式；

• 第4 章是隧道下穿滑坡体系空间动力耦合系统结构损伤评价方法，重点介绍基于弹塑性效应的地震累积损伤评价指标，即塑性效应指数(PEC)，基于能量效应的艾里阿斯烈度动力损伤放大效应评价指标MIa，基于频谱幅值的对数正态分布结构动力损伤水平相关性评价指标LDC，适用于在复杂动力环境下对衬砌结构损伤状态进行定量评价；

• 第5 章是高烈度区隧道下穿滑坡体系衬砌结构荷载和变形及最小安全下穿距离理论解析，重点介绍水平地震附加荷载作用的滑坡推力计算方法和隧道-围岩动力相互作用(LSRDI)的子结构-反应位移地震作用计算方法，提出高烈度区隧道结构荷载和变形的理论解，构建高烈度区隧道最小安全下穿距离计算方法；

• 第6 章是高烈度区隧道下穿滑坡体系的衬砌减隔震技术及抗震型防治结构设计，重点介绍基于动力刚度匹配基的隧道衬砌减隔震结构精准设计方法和消能组合式新型多锚点圆桩加固技术，为隧道工程在复杂地质条件和动力环境下的建设与运营保驾护航。

针对我国极端复杂条件隧道建设领域的“卡脖子”现象，中铁西北科学研究院有限公司联合兰州交通大学等单位科技人员进行持续深入的研究，积累了丰富的经验。本书作者结合多年的科研和实践经验，兼顾理论研究和方法实施，经过不断总结、提炼与优化，著成该书。纵阅全书，其突出特点和可借鉴之处主要如下：

1. 基于工程地质分析原理，综合考虑“坡体结构、灾变诱发因素、隧道与滑坡的空间组合关系”，制订“隧道-滑坡体系”典型模式分类细则；

2. 揭示高烈度区隧道下穿滑坡体系从局域到全域的渐进累积变形特征和成灾模式；

3. 提出高烈度区隧道下穿滑坡体系空间动力耦合系统结构损伤评价方法；

4. 建立高烈度区隧道下穿滑坡体系典型模式的设计计算方法；

5. 构建基于动力刚度匹配基的隧道衬砌减隔震结构精准设计方法，丰富了高烈度区隧道下穿滑坡体系综合防治技术。

高烈度区坡体病害地段陆路交通基础建设工程可能涉及隧道-滑坡的设计、病害整治等问题。该书不仅具有很强的实用价值，而且为改进和提高相关的学术理论和工程技术水平提供参考资料。

原甘肃省地震局局长 王兰民

本书由吴红刚正高级工程师、牌立芳副教授具体组织撰写，李永强教授级高工、王旭教授和陶志刚教授提出部分修改意见和建议，王兰民研究员主审。本书撰写过程中，得到西南交通大学杨涛教授、杨兵副教授，兰州交通大学严松宏教授、赖天文教授、梁庆国教授、张熙胤教授，中国铁道科学研究院集团有限公司张玉芳研究员，中铁科学研究院集团有限公司廖小平研究员，兰州大学谌文武教授，兰州理工大学朱彦鹏教授，甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司袁永新教授级高工，中铁九局集团有限公司衣忠强高级工程师的指导和支持；孙远武、赖国泉、杨昊天、尹威江、张瑞琦、魏文斌、董占林、关伟、刘旭、梁彧、单宇昂、马雅清、岳融雪、佑任杰、张宇、韦洪、马至刚等为本书振动台试验和数值计算进行了相关基础准备和数据测试工作。

本书紧密结合当前山岭地区交通建设中遇到的隧道-滑坡工程实践，以实用为宗旨，以提炼和推广新理论、新方法、新技术，总结与介绍成熟的工程经验、工程实践与工程运用为目的，既重视理论的阐述与推理，又强调方法的掌握与运用。本书资料丰富、内容翔实且新颖，其研究成果可为高烈度区隧道-滑坡体系的破坏模式预测及工程安全治理评价提供理论支撑，为类似隧道工程的选线地灾评估和滑坡灾害整治提供技术支撑，助力于解决我国极端复杂条件下工程建设领域的瓶颈难题，将在交通、市政、水利和国防等领域有广泛的应用前景。

本文摘编自《 高烈度区隧道-滑坡体系灾变防控理论与技术》（吴红刚 牌立芳 等. 北京 : 科学出版社, 2025. 6）一书“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-080618-5

宋无汗，15902971152

郑小羽，18049634557

本书聚焦我国西北高烈度区陆路交通隧道-滑坡工程建设难题，从国内外山岭隧道地震震害调查资料入手，将地震波传播理论与地质力学物理模型相结合、振动台试验与动力学有限元仿真分析相融合，制订基于工程地质分析原理的“隧道-滑坡体系”典型模式分类细则与地质力学物理模型构建方法，揭示隧道下穿滑坡体系从局域到全域的渐进累积变形特征和动力破坏失稳模式；提出隧道下穿滑坡体系空间动力耦合系统结构损伤评价方法和高烈度区滑坡地段隧道最小安全下穿距离计算方法；构建基于动力刚度匹配基的隧道衬砌减隔震结构精准设计方法和消能组合式新型多锚点圆桩加固技术，为隧道工程在复杂地质条件和动力环境下的建设与运营提供理论支撑。

本书可为从事隧道工程地质灾害及地震动力响应研究的科研人员、设计人员及高校师生提供研究范本，可为铁路、公路、水利水电等行业隧道与地下工程相关专业人员的学习和培训提供重要参考，也可作为高等院校或科研院所相关专业的教学用书。

（本文编辑：刘四旦）

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