正断层错动对围岩-衬砌体系响应影响的离散-连续耦合模拟研究

作     者：马亚丽娜 崔臻 盛谦 周光新 王天强 MAYa-lina;CUI Zhen;SHENG Qian;ZHOU Guang-xin;WANG Tian-qiang

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 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：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2020年第42卷第11期

页      面：2088-2097页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFC0401803) 国家自然科学基金项目(51779253,41672319,51991393,52079133) 长江科学院开放研究基金项目(CKWV2016388/KY) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金课题(SKLGDUEK1912) 

主　　题：隧洞 正断层 离散-连续耦合 细观裂纹 受力变形响应 

摘      要：震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩-隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散-连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性的对比试验中。基于耦合模型,探索细观裂纹不断聚集形成破裂的过程及剪切带的演化规律,研究跨断层隧洞变形机制及内力响应特征,另外,深入分析了衬砌厚度、衬砌混凝土弹性模量和隧洞上覆土层厚度对隧洞受力变形响应的影响。研究结果显示:拉裂纹在上盘内衬砌底部聚集形成倒三角破裂带,剪裂纹呈条带状集中分布在断层错动面处;同时,衬砌在临近断层剪切面处发生急剧变形,上盘内衬砌顶部受压而底部受拉,下盘内衬砌顶部受拉而底部受压;此外,合理范围内提高衬砌厚度及混凝土弹性模量有利于提高衬砌抵抗变形的能力,埋深较大的隧洞在断层错动条件下易受到围岩保护,从而减小变形破坏的程度。研究结果可以为跨断层隧洞的围岩稳定性评价、隧洞抗错断结构设计提供一定参考。