中國地震學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)》編制說明

一、編制的必要性

目前，隧道結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計遵循“多水平設(shè)防，兩階段設(shè)計”的

抗震設(shè)計理念，并按照“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震總

體設(shè)防目標(biāo)，但并沒有將隧道的抗震韌性納入其抗震設(shè)計要求。為了

規(guī)范我國隧道抗震設(shè)計，提升技術(shù)水平，保障隧道工程質(zhì)量，同時滿

足隧道抗震韌性評價要求，亟需建立一套科學(xué)的隧道抗震韌性評價標(biāo)

準(zhǔn)，以推動隧道的抗震韌性評價在隧道設(shè)計中的運(yùn)用，提升隧道抗震

韌性水平。

隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)是對新建和既有隧道進(jìn)行抗震韌性評級

的依據(jù)，對于提高隧道工程的科學(xué)設(shè)計、安全運(yùn)營、防災(zāi)減災(zāi)和安全

建養(yǎng)水平具有重要意義。

二、國內(nèi)外概況

目前，國內(nèi)外韌性評價理論與設(shè)計方法方面取得一定進(jìn)展，相繼

提出了抗震韌性的概念并進(jìn)行了深入研究。要求也由“地震安全”提升

到了“地震韌性”的層面。

國外韌性抗震評價多集中于建筑抗震評價領(lǐng)域，美國聯(lián)邦應(yīng)急管

理署、美國韌性委員會分別提出了FEMA-P58、USRCBuildingRating

System評價標(biāo)準(zhǔn)，國際奧雅納工程咨詢公司提出了REDiRating

System評價標(biāo)準(zhǔn)；美國聯(lián)邦應(yīng)急署頒布的FEMA-P58中給出了包括

人員傷亡、修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時間等性能指標(biāo)的概率分布，實現(xiàn)對單體

建筑的評價；奧雅納工程咨詢公司牽頭建立一套3個等級（白金級、

金級、銀級）、4個維度（組織韌性、建筑韌性、環(huán)境韌性、損失評

估）和65個指標(biāo)的建筑抗震韌性指數(shù)評估體系；美國韌性委員會從

人員傷亡、修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時間3個指標(biāo)評價建筑韌性，并根據(jù)評價

結(jié)果認(rèn)證相應(yīng)等級。

國內(nèi)現(xiàn)有抗震規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)也多針對建筑物及構(gòu)筑物，對于隧道的

抗震韌性評價缺乏相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有：《公路隧道

抗震設(shè)計規(guī)范（TJG2232-2019）》、《建筑抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)

（GB/T38591-2020）》、《建（構(gòu)）筑物與應(yīng)急設(shè)施地震安全韌性建設(shè)

指南（DB11/T1891-2021）》、《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理

規(guī)范（GB50652-2011）》、《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB/T51336-2018）》

等。中國建筑抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)建立了包括人員傷亡、修復(fù)費(fèi)用和修

復(fù)時間3個評價指標(biāo)及三星、二星和一星3個評價等級的評價體系。

目前國內(nèi)外隧道韌性評價理論與設(shè)計方法方面缺乏系統(tǒng)研究，國

內(nèi)外抗震韌性評價多集中于建筑及構(gòu)筑物抗震韌性評價領(lǐng)域，而對于

隧道的抗震韌性評價卻缺乏相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

三、編制主要過程（包括但不限于以下內(nèi)容）

1.任務(wù)來源

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃交通基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)專項項目

“2021YFB2600800海底隧道建造與韌性增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)”

2.起草單位和主要起草人

序號姓名單位職稱聯(lián)系方式編制角色

1郭成超中山大學(xué)教責(zé)人

2高陽石家莊鐵道大學(xué)教/p>

3隋傳毅石家莊鐵道大學(xué)講/p>

4王劍宏山東大學(xué)教/p>

5許紅彬深圳大學(xué)副研究/p>

6孫文昊中鐵第四勘察設(shè)計正高級/p>

院集團(tuán)有限公司程師

7倪健青島國信發(fā)展(集高級工/p>

團(tuán))有限責(zé)任公司師

3.主要工作過程

（1）調(diào)研階段

文獻(xiàn)資料調(diào)研：收集和研究與隧道抗震韌性相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了

解國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和研究成果。

實地調(diào)查：對已建成的隧道進(jìn)行實地調(diào)查，了解其抗震設(shè)計、施

工和運(yùn)營情況。

專家訪談：與相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行訪談，獲取他們對隧道抗震韌

性標(biāo)準(zhǔn)的看法和建議。

調(diào)研方法論：確定調(diào)研的方法論，包括采用的技術(shù)手段、數(shù)據(jù)收

集方式和分析方法。

數(shù)據(jù)收集：收集隧道結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件、地震活動等方面的數(shù)據(jù)，

為后續(xù)分析和評估提供支持。

（2）立項階段

確定立項目的：為了規(guī)范我國隧道抗震設(shè)計，提升技術(shù)水平，保

障隧道工程質(zhì)量，同時滿足隧道抗震韌性評價要求，亟需建立一套科

學(xué)的隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)，以推動隧道的抗震韌性評價在隧道設(shè)計

中的運(yùn)用，提升隧道抗震韌性水平。

立項申請：向中國地震學(xué)會辦公室提交《隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)》

立項申請書。隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)是對新建和既有隧道進(jìn)行抗震韌

性評級的依據(jù)，對于提高隧道工程的科學(xué)設(shè)計、安全運(yùn)營、防災(zāi)減災(zāi)

和安全建養(yǎng)水平具有重要意義。

組建標(biāo)準(zhǔn)項目組：組建隧道抗震韌性標(biāo)準(zhǔn)制定的項目組，包括項

目負(fù)責(zé)人、專家顧問、技術(shù)人員等，詳見起草單位和主要起草人章節(jié)。

制定標(biāo)準(zhǔn)項目計劃：制定詳細(xì)的項目計劃，包括項目的時間安排

節(jié)點(diǎn)、各單位工作任務(wù)內(nèi)容分配和定期視頻會議。

確定調(diào)研范圍：明確隧道抗震韌性標(biāo)準(zhǔn)制定的范圍，包括適用對

象、內(nèi)容要求、標(biāo)準(zhǔn)制定的層次等。

預(yù)調(diào)研：進(jìn)行初步的文獻(xiàn)調(diào)研和實地調(diào)查，了解相關(guān)領(lǐng)域的最新

進(jìn)展和現(xiàn)狀，為后續(xù)調(diào)研工作做準(zhǔn)備。

立項會議：召開立項會議，對項目的立項背景、目的、計劃等進(jìn)

行詳細(xì)討論，明確各方責(zé)任和工作重點(diǎn)。

項目啟動：正式啟動隧道抗震韌性標(biāo)準(zhǔn)制定項目，開始實施調(diào)研

和研究工作。

立項組織會議：

（3）起草階段

制定起草計劃：確定起草階段的時間安排、工作任務(wù)分配和起草

流程，確保標(biāo)準(zhǔn)的順利制定。

召開起草組會議：組建起草組，召開會議討論標(biāo)準(zhǔn)的起草方向、

結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，明確起草工作的目標(biāo)和重點(diǎn)。

制定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：確定隧道抗震韌性標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)框架，包括標(biāo)準(zhǔn)的

章節(jié)設(shè)置、內(nèi)容要求和各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系。

撰寫標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容：根據(jù)起草計劃和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，起草組成員分別負(fù)責(zé)

撰寫各個章節(jié)的內(nèi)容，確保標(biāo)準(zhǔn)的全面性和準(zhǔn)確性。

起草組織會議：

（4）內(nèi)部討論與修改階段

召開內(nèi)部討論會議：組織起草組成員和相關(guān)專家參加內(nèi)部討論會

議，就標(biāo)準(zhǔn)的各個方面展開討論。

審閱標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容：起草組成員和專家對標(biāo)準(zhǔn)的各個章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行仔

細(xì)審閱，確保內(nèi)容準(zhǔn)確、完整、符合規(guī)范。

技術(shù)討論與研討：就標(biāo)準(zhǔn)中涉及的技術(shù)問題展開深入討論和研究，

確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和實用性。

提出修改建議：起草組成員和專家根據(jù)審閱過程中發(fā)現(xiàn)的問題和

改進(jìn)建議，提出相應(yīng)的修改意見。

討論修改意見：就各方提出的修改意見進(jìn)行討論，分析其合理性

和可行性，確定是否需要進(jìn)行修改。

修改標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容：根據(jù)討論和意見反饋，對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行修改和

調(diào)整，確保標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和完整性。

協(xié)調(diào)意見分歧：如在討論過程中出現(xiàn)意見分歧，需要進(jìn)行協(xié)調(diào)和

溝通，尋求達(dá)成共識的方式和方法。

整合修改意見：匯總各方提出的修改意見，對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行整合，

形成統(tǒng)一的修改版本。

內(nèi)部審查與確認(rèn)：完成修改后的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)部審查，確保修

改符合要求，最終確認(rèn)修改版本。

文本定稿：根據(jù)內(nèi)部討論和修改的結(jié)果，最終確定標(biāo)準(zhǔn)文本的定

稿版本，為后續(xù)審查和批準(zhǔn)做準(zhǔn)備。

內(nèi)部討論會議：

（5）公開征求意見與修改

公開征求意見：向中國地震學(xué)會提出申請備案，備案后由中山大

學(xué)向相關(guān)單位及專家發(fā)征求意見函，學(xué)會辦公室同期在學(xué)會官網(wǎng)和團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺發(fā)布征求意見公告。

（6）專家會議評審與標(biāo)準(zhǔn)完善階段

四、條文說明

1范圍

隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)是對新建和既有隧道進(jìn)行抗震韌性評級

的依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)以數(shù)值模擬仿真或者現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，開展韌性評

價工作。

2規(guī)范性引用文件

3術(shù)語和符號

4要求

隧道抗震韌性評價應(yīng)以結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析和隧道易損性數(shù)據(jù)

庫為基礎(chǔ)。建立隧道結(jié)構(gòu)模型時，應(yīng)符合工程的實際情況，材料強(qiáng)度

應(yīng)取極限強(qiáng)度值。具體參照GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

確定。隧道抗震韌性評價應(yīng)采用設(shè)定水準(zhǔn)地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性時程

分析所得出的工程需求參數(shù)作為依據(jù)。我國不同地區(qū)的設(shè)防地震烈度

和設(shè)計基本加速度應(yīng)按GB/T17742-2020《中國地震烈度表》確定。

5隧道結(jié)構(gòu)易損性數(shù)據(jù)庫

地震易損性是指不同震級地震作用下隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生不同級別破

壞狀態(tài)的概率，通過概率指標(biāo)定量反映了隧道結(jié)構(gòu)的抗震性能，宏觀

描述了地震強(qiáng)度與隧道結(jié)構(gòu)破壞程度之間的關(guān)系。選取易損性指標(biāo)會

涉及到諸多不確定性問題，需要考慮多方面的不確定性來源，為此，

引入可拓云模型。可拓云模型是一種即能反映客觀事物的隨機(jī)性和模

糊性，又能實現(xiàn)評價指標(biāo)與評價等級間的確定和不確定關(guān)系的統(tǒng)一定

量描述的模型。

可拓理論是一種解決矛盾問題的形式化理論方法，其基本物元模

型為R＝(N，C，V)。將要評價的海底隧道安全性能記作N，其各指標(biāo)

記為C，各指標(biāo)量值記為V，結(jié)合云理論處理不確定性問題的隨機(jī)性

和模性，用正態(tài)云(Ex,En,He)代替特征值V，假設(shè)N有n個評價指標(biāo)，

R為n維物元，將各項指標(biāo)分為m個安全等級(j=1,2,…，m)，則可

拓云模型表達(dá)形式如下：

NcvNc1(j1,j1)Nc1(Exj1,Enj1,He)

11j

cvcc,Ex,En,He

22j2(j2j2)2(j2j2)

Rj=(N,,CiVj)===

cv

njncc,Ex,En,He

n(jnjn)n(jnjn)

其中，Rj為在j等級內(nèi)，與評估對象N相對應(yīng)的評估指標(biāo)及其

標(biāo)準(zhǔn)量值范圍形成的經(jīng)典域，α、β分別為各等級的區(qū)間值，

EExn,,He

(jiji)表示區(qū)間vji對應(yīng)的云參數(shù)，令He=0.1，且有

E()/2xjijiji=+

Exji=?(jiji)/6

參考JTGT2232-2019《公路隧道抗震設(shè)計規(guī)范》地震作用組合

下的變形驗算應(yīng)符合規(guī)定：地震作用組合的效應(yīng)（如變形、位移等）

設(shè)計值要小于等于設(shè)計對變形、位移等規(guī)定的相應(yīng)限值；抗震性能要

求較高時，宜進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體變形性能驗算，其相應(yīng)參數(shù)和計算模型要

適應(yīng)彈塑性階段計算要求，鉆爆法隧道（或類圓形隧道）二襯結(jié)構(gòu)的

最大收斂值作為指標(biāo)。

隧道收斂變形評定標(biāo)準(zhǔn)

收斂變形3.0‰<3.0‰<≤5.0‰5.0‰<≤10.0‰10.0‰<≤15.0‰>15.0‰

描述完好輕微中等嚴(yán)重危險

級別12345

參考JTG3370.1-2018《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》。

混凝土抗拉能力差、脆性強(qiáng)，在荷載作用下容易出現(xiàn)混凝土開裂、剝

落，甚至坍塌現(xiàn)象。在試驗中常用混凝土極限強(qiáng)度值判定混凝土是否

發(fā)生損壞；在數(shù)值模擬中常用混凝土剛度下降率（SDEG）表征混凝土

開裂造成的剛度下降。

混凝土極限強(qiáng)度值（MPa）

強(qiáng)度種類混凝土強(qiáng)度等級

C15C20C25C30C35C40C45C50

抗壓強(qiáng)度Ra12.015.519.022.526.329.533.636.5

彎曲抗壓強(qiáng)度Rw15.019.423.628.132.936.94245.6

抗拉強(qiáng)度Rl1.41.72.02.22.52.72.93.1

混凝土剛度下降率（SDEG）

SDEG(剛度下降率)00<≤0.30.3<≤0.740.74<<11

描述完好輕微中等嚴(yán)重危險

級別12345

參考CJJT289-2018《城市軌道交通隧道結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

襯砌開裂是指襯砌表面出現(xiàn)裂紋、裂縫或貫通襯砌全部厚度的裂紋的

總稱，是襯砌變形的結(jié)果。襯砌開裂包括張裂、壓潰和錯臺3種：（1）

張裂是彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損；（2）壓潰是彎曲或偏心受壓

引起的襯砌裂損；（3）錯臺是由剪切力引起的裂縫，裂縫寬度在表面

至深處大致相同。

隧道開裂評定標(biāo)準(zhǔn)

開裂錯臺(mm)c≤55<c≤1010<c≤1515<c≤20c>20

描述完好輕微中等嚴(yán)重危險

級別12345

6隧道損傷狀態(tài)判定

隧道損傷狀態(tài)判定應(yīng)根據(jù)隧道易損性數(shù)據(jù)庫和工程需求參數(shù)確

定隧道的損傷狀態(tài)。隧道易損性數(shù)據(jù)采用隨工程需求參數(shù)變化的概率

分布表征，工程需求參數(shù)矩陣應(yīng)根據(jù)彈塑性時程分析結(jié)果，采用聯(lián)合

對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)。

根據(jù)隧道設(shè)計資料和勘察地質(zhì)資料，選取圍巖物理力學(xué)參數(shù)、襯

砌支護(hù)參數(shù)，建立三維有限元模型。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）和《建筑抗震

設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）(2016年修訂版)，對工程場地地震動

參數(shù)進(jìn)行選取。所選取地震波的數(shù)量,以及持時﹑幅值和頻譜等參數(shù)

應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

提取工程需求參數(shù)并統(tǒng)計分布特征，集成工程需求參數(shù)矩陣，詳

見附錄D隧道損傷狀態(tài)判定方法。

蒙特卡羅法也稱統(tǒng)計模擬法、統(tǒng)計試驗法，是把概率現(xiàn)象作為研

究對象的數(shù)值模擬方法。是按抽樣調(diào)查法求取統(tǒng)計值來推定未知特性

量的計算方法。蒙特卡羅是摩納哥的著名賭城，該法為表明其隨機(jī)抽

樣的本質(zhì)而命名。故適用于對離散系統(tǒng)進(jìn)行計算仿真試驗。在計算仿

真中，通過構(gòu)造一個和系統(tǒng)性能相近似的概率模型，并在數(shù)字計算機(jī)

上進(jìn)行隨機(jī)試驗，可以模擬系統(tǒng)的隨機(jī)特性。

蒙特卡洛算法流程

基于蒙特卡洛方法結(jié)合易損性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行多次隧道損傷狀態(tài)判

定，采用對數(shù)正態(tài)分布模型擬合各項可修復(fù)性指標(biāo)，并采用具有84%

保證率的擬合值作為抗震韌性評價的依據(jù)，確定隧道抗震韌性等級，

最終形成隧道抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)。

7修復(fù)費(fèi)用計算

介紹說明隧道修復(fù)成本計算總體要求，例如修復(fù)成本主要組成、

是否采用現(xiàn)行定額、該計入及不該計入修復(fù)費(fèi)用的特殊支出款額情況。

材料類成本用料依照工程項目具體要求或參考公路工程預(yù)算定額規(guī)

定計算。

修復(fù)費(fèi)用的計算內(nèi)容是震后隧道在修復(fù)過程中所產(chǎn)生的所有直

接相關(guān)費(fèi)用，由材料費(fèi)和非材料費(fèi)兩大部分組成。其中材料費(fèi)包括：

常規(guī)修復(fù)中的混凝土、砂漿、石料成本、更換套拱、鋼筋支護(hù)成本等，

注漿加固中各類高聚物材料成本、粘貼碳纖維布、鋼片等材料成本。

非材料費(fèi)包括：受損部位拆除、清理、置換及修復(fù)過程中產(chǎn)生的電費(fèi)、

運(yùn)輸費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)（工時費(fèi)）。

修復(fù)費(fèi)用計算流程

8修復(fù)時間計算

隧道修復(fù)時間應(yīng)計人所有震損部件完成建筑功能性恢復(fù)所需的

修復(fù)時間。隧道修復(fù)時間不宜計人建筑震損評估、修復(fù)方案制定、修

復(fù)材料采購、施工設(shè)備租賃等各項開工前準(zhǔn)備工作所耗費(fèi)的時間。

計算隧道修復(fù)時間時應(yīng)考慮隧道及其附屬設(shè)施的主要修復(fù)工作

在里程和進(jìn)出口的先后次序，并應(yīng)符合下列要求：

（1）隧道的主要修復(fù)工作應(yīng)包括結(jié)構(gòu)部件修復(fù)﹑圍護(hù)部件修復(fù)、

隔斷部件修復(fù)及附屬部件修復(fù)﹑管線修復(fù)、通風(fēng)照明（電力）、通信

設(shè)備修復(fù)。

（2）不同的修復(fù)工作可同時展開。

（3）隧道震損的修復(fù)時間應(yīng)按照主要修復(fù)工作的先后次序，取

主要修復(fù)工作的最長時間組合作為建筑修復(fù)時間的評價指標(biāo)。

9隧道抗震韌性等級

基于易損性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行多次隧道損傷狀態(tài)判定，確定地震災(zāi)害作

用下的結(jié)構(gòu)損傷，構(gòu)建不同損傷狀態(tài)的恢復(fù)函數(shù)，結(jié)合修復(fù)指標(biāo)（修

復(fù)時間、修復(fù)費(fèi)用等），得到隧道結(jié)構(gòu)性能函數(shù)曲線，基于韌性三角

形理論，確定隧道抗震韌性等級。

分析流程

基于隧道結(jié)構(gòu)易損性分析及不同狀態(tài)修復(fù)函數(shù)，可推導(dǎo)出給定地

震動強(qiáng)度指標(biāo)下隧道結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Q（t）計算公式：

4

?(?)=∑??(???|?)??(??≥???|??)

?=1

??(???|?)：在地震后修復(fù)工作開始的時間點(diǎn)t時隧道在破壞狀態(tài)???

下的性能百分比，由對應(yīng)的隧道性能修復(fù)曲線獲得；

??(??≥???|??)：在給定地震動強(qiáng)度IM下超過某破壞狀態(tài)???的概率。

基于隧道結(jié)構(gòu)功能/性能函數(shù)Q(t)，得到隧道結(jié)構(gòu)韌性曲線，其

示例如下。

隧道結(jié)構(gòu)韌性曲線示例

基于三角韌性理論，隧道結(jié)構(gòu)韌性評價指標(biāo)可分為：R（快速修

復(fù)性），Rd（性能損失），F(xiàn)R（性能恢復(fù)），Re（結(jié)構(gòu)韌性指標(biāo)），Rf

（可修復(fù)性指標(biāo)）；隧道結(jié)構(gòu)韌性評價指標(biāo)可以從不同破壞狀態(tài)對應(yīng)

的隧道抗震性能功能函數(shù)Q(t)計算得到。

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