穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

作     者：粟威 陶伟明 易鹏豪 申玉生 匡亮 王耀达 SU Wei;TAO Wei-ming;YI Peng-hao;SHEN Yu-sheng;KUANG Liang;WANG Yao-da

作者机构：中铁二院工程集团有限公司成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第18期

页      面：7534-7541页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52278414) 四川省自然科学基金(2022NSFSC0424) 

主　　题：公路隧道 走滑断层 节段衬砌 影响分区 数值计算 

摘      要：为了揭示中国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明:断层走滑错动2.5 m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7 d(d为隧道跨径)内,定义1 d~2.7 d范围内为次要影响区,1 d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。