小角度相交斜滑断层错动下隧道结构受力特征研究

作     者：何锁宋 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王玉锁

授予年度：2022年

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] 

主      题：隧道 抗震设防 斜滑活动断层 模型试验 荷载结构模型 

摘      要：一般可将活动断层按断层两盘的相对运动方式分为走滑断层和倾滑断层,但实际上断层两盘往往不是完全沿断面倾向或断面走向滑动,而是沿与断面走向斜交的方向滑动,于是平移断层与正、逆断层复合构成斜向滑动断层。当隧道无法避免穿越活动断层时,规范建议以大角度穿越,但实际中由于线路走向和地形条件限制,隧道也存在小角度穿越活动断层的情况,而目前对于小角度穿越斜滑断层隧道结构受力特征及破坏模式研究较少,缺乏可供参考的资料。基于此,本文依托西南地区某小角度穿越斜滑活动断层隧道工程,综合采用资料调研、数值模拟和模型试验等研究方法,对小角度穿越斜滑活动断层隧道结构在断层错动作用下的受力特征进行研究,主要取得了以下研究成果:1.建立了小角度穿越斜滑活动断层隧道三维荷载结构模型,对不同错动量下二次结构的受力特征进行了研究,明确了断层错动的影响范围。基于最大剪应变准则提出了严重影响区和一般影响区的判定标准并给出了不同错动量下结构纵向设防分区;2.研制出多角度穿越斜滑活动断层隧道模型试验箱,开展了不同结构形式、不同角度穿越斜滑活动断层隧道结构受力特征研究,得到了断层错动下节段式隧道结构的破坏特征,并对比分析了不同仰拱结构型式对隧道结构受力的影响;3.引入接触面单元用以模拟节段式隧道结构的变形缝,对不同错动量下二次衬砌的变形规律和受力特征进行了研究,分析了6、9、12m等节段长度,以及不同变形缝刚度对节段式结构的影响,基于《铁路隧道设计规范》中的“安全系数,提出了结构安全性评价标准并对小角度相交斜滑断层不同错动量下节段式结构的安全性进行了分段评价。以上研究成果将不仅适用于本工程的设计施工,也可为后续其他类似隧道工程设计施工提供参考。