基于地基梁理论的断层非线性错动下隧道纵向响应研究

作     者：铁明亮 常铭宇 詹胜文 申玉生 左雷彬 陈孔福 张熙 TIE Mingliang;CHANG Mingyu;ZHAN Shengwen;SHEN Yusheng;ZUO Leibin;CHEN Kongfu;ZHANG Xi

作者机构：中国石油天然气管道工程有限公司河北省管道隧道和跨越技术创新中心河北廊坊065000 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心四川成都610031 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      面：1365-1376页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 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：国家自然科学基金项目(52278414) 四川省自然科学基金项目(2022NSFSC0424) 中国石油管道局工程有限公司科技开发课题(2023-05-01) 

主　　题：隧道工程 断层错动 模型试验 弹性地基梁 理论解析模型 

摘      要：为研究走滑断层错动作用下隧道结构的纵向响应,采用Pasternak双参数地基和弹性梁理论,建立穿越多破裂面断层隧道在断层强制位错作用下的纵向响应微分方程,通过数学方法求解获得隧道结构在断层位错作用下的纵向变形、内力响应,并通过模型试验和数值模拟对理论解析模型的有效性进行验证。在此基础上,采用理论解析模型对隧道结构纵向响应的影响因素进行敏感性分析。主要得出以下结论:1)理论解析模型计算得到的隧道纵向变形和弯矩变化趋势与模型试验和数值模拟结果完全一致,但数值上趋于保守;2)断层错动的位移形式和围岩-隧道结构的刚度匹配关系对隧道结构纵向响应的影响较大,应根据具体的断层破碎带形式选择合适的断层错动位移函数;3)随着围岩-隧道结构刚度比的增大,围岩对隧道结构的约束作用随之增大,隧道结构纵向内力集中现象增加,但受断层错动影响的范围减小,在具体工程设计中应结合施工成本、抢通时间等来选择合适的围岩-隧道结构刚度匹配关系。