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中国铁道科学 2018年第2期39卷 61-70页

作者：孙风伯赵伯明杨清源王子珺北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对穿越活动断层隧道抗位错的要求,根据断层错动时隧道衬砌节段的几何变形特征,推导基于活动断层倾角、宽度和位错量等参数的隧道组合抗震缝设置数量的计算公式。以穿越龙门山中央活动断层的成兰铁路柿子园隧道工程为背景,按照1∶30的... 详细信息

针对穿越活动断层隧道抗位错的要求,根据断层错动时隧道衬砌节段的几何变形特征,推导基于活动断层倾角、宽度和位错量等参数的隧道组合抗震缝设置数量的计算公式。以穿越龙门山中央活动断层的成兰铁路柿子园隧道工程为背景,按照1∶30的相似比建立室内试验模型,分别针对普通衬砌与按照本文计算结果设置抗位错组合抗震缝衬砌的2种工况进行逆断层位错室内模型试验。结果表明:在活动断层破碎带及其两侧设置抗位错组合抗震缝的隧道与普通隧道相比,衬砌结构的最大纵向应变大幅降低,最大环向应变有不同程度的降低,与围岩间最大接触压力有所降低,且变化范围有所减小,在试验终止时,并未沿隧道纵向出现大规模的横向及纵向裂纹、衬砌剥落和衬砌坍塌等破坏现象。试验结果验证了组合抗震缝定量设置计算公式的正确性和有效性。

关键词：隧道工程活动断层穿越断层计算公式组合抗震缝模型试验

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钢-聚丙烯纤维混凝土衬砌与组合抗震缝抗错断性能研究

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世界地震工程 2024年第4期40卷 76-86页

作者：张恒冯贤庆姬广军高铭徽尹子熙汪优中铁二局第五工程有限公司四川成都610031 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

隧道建设常处于复杂的地质环境中,位于断层错动带的隧道工程具有更高的施工及服役风险,提高其抗错断性尤为重要。因此采用钢-聚丙烯纤维混凝土及组合抗震缝联合布设的措施,提高隧道结构的抗折及抗错断性能。通过ABAQUS软件对该组合结构... 详细信息

隧道建设常处于复杂的地质环境中,位于断层错动带的隧道工程具有更高的施工及服役风险,提高其抗错断性尤为重要。因此采用钢-聚丙烯纤维混凝土及组合抗震缝联合布设的措施,提高隧道结构的抗折及抗错断性能。通过ABAQUS软件对该组合结构进行数值模拟分析,研究结果表明:组合抗震缝和钢-聚丙烯纤维混凝土衬砌能大幅增强结构抗错断性能;只改变组合中的纤维掺量和钢纤维长径比,隧道纵向拉应变和压应变的降幅最大差值分别为36.1%和6.3%,受拉受压损伤的降幅最大差值分别为1.7%和13.9%,发现通过调整组合的参数能使隧道适应不同工况要求,为工程实践提供更为灵活的设计方案。

关键词：隧道钢-聚丙烯纤维组合抗震缝减震抗错断

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逆断层隧道混杂纤维混凝土衬砌抗错断性能研究

逆断层隧道混杂纤维混凝土衬砌抗错断性能研究

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作者：王紫薇中南大学

学位级别：硕士

随着铁路网不断拓宽,我国铁路隧道建设面临的工程环境日益复杂,部分工程所处地质条件恶劣,不少工程位于易发生断层错动等地质灾害的不良地段,而混杂纤维混凝土可以显著改善结构性能。目前,针对钢—聚丙烯混杂纤维在隧道衬砌抗错断性能... 详细信息

随着铁路网不断拓宽,我国铁路隧道建设面临的工程环境日益复杂,部分工程所处地质条件恶劣,不少工程位于易发生断层错动等地质灾害的不良地段,而混杂纤维混凝土可以显著改善结构性能。目前,针对钢—聚丙烯混杂纤维在隧道衬砌抗错断性能方面的研究较少,基于此本文展开逆断层错动下钢—聚丙烯混杂纤维混凝土在隧道衬砌中的研究。本文通过文献分析钢—聚丙烯混杂纤维混凝土单轴拉压曲线,得到了考虑基体混凝土强度的修正公式,同时以有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型(CDP)模型为依托,设计了40组考虑混杂纤维掺量和长径比的变量表,通过数值模拟研究了钢—聚丙烯混杂纤维的抗错断性能,并且通过改变断层参数研究了不同断层条件下的性能异同,最后进行了组合抗错断模拟分析,所得结论如下:(1)首先明确了单轴拉压曲线的机理,并结合文献研究对钢—聚丙烯混杂纤维混凝土的单轴拉压曲线进行了基于基体混凝土强度的修正;其次确定了基于Najar损伤理论的损伤变量计算方法,利用MATLAB计算并输出相应的损伤参数;最后分析了CDP模型的机理,明确了该模型输入参数的选取方式,由此考虑了纤维长径比和掺量的变化,设计全因素变量组,方便后续分析纤维变量对衬砌结构的影响,结果表明,这种模拟方式可以在数值模拟中有效体现材料特性。(2)模拟结果表明逆断层对错动带附近80m的隧道衬砌力学性能影响明显,且极值位于靠近错动面处。错动条件一定时,各力学指标纵向分布规律随着纤维变量变化不显著,但极值会随之变化。逆断层错动引起衬砌上盘顶部和下盘底部纵向受拉,上盘底部和下盘顶部纵向受压,衬砌侧边受剪,拱脚处拉压损伤最为严重。随着纤维各参数值得增加,应力极值有所增加,而纵向应变、剪应变和拉压损伤极值有所减小,即随着参数增加,衬砌承载力增加,因断层导致的变形和损伤程度减小。(3)衬砌应力、应变及损伤指标极值与材料参数取值相关性不同,与钢纤维掺量、长径比和聚丙烯纤维掺量综合选取相关性最大,且复掺效果显著好于单掺效果。复掺时,钢纤维特征值和聚丙烯纤维掺量取值不能都过大,否则会产生负效应,且经济性与力学性能并不匹配;同时钢纤维长径比和钢纤维掺量也存在显著交互作用,建议当ρ取1.9%时,l/d取60;l/d取80时,ρ取1.2%。对于单掺两种纤维的情况,定义一个界限特征值λ,当钢纤维特征值小于该值时则选择单掺聚丙烯纤维,否则选取单掺钢纤维,且由该值得拱脚部位力学相应敏感,因此可以考虑分部位设计掺入参数。(4)改变逆断层错动条件,可得当断层竖向错动位移超过10cm、错动倾角超过50°、隧道埋深小于20cm时,随着错动位移和错动倾角的增加以及隧道埋深的减小,衬砌力学性能随之显著变化,但是随着混杂纤维各参数值增加,相应的极值会逐渐减小,因此建议取各参数较大值,在材料有限时,建议优先增加钢纤维掺量,且要对拱脚部位进行重点防护。而当错动位移超过30cm时,需要增加其他防错断措施。(5)将钢—聚丙烯混杂纤维与抗震缝结合起来进行组合防错断可以取得比单一措施更好的效果,相比较单一的混杂纤维衬砌,加入组合抗震缝后,逆断层错动引起的纵向应变、塑性应变以及拉压损伤因子极值都有减少,而且随着纤维各参数的增加进一步减小,因此当错动超过30cm时可以将这两种措施结合起来抗错断。图148幅,表12个,参考文献109篇

关键词：钢—聚丙烯混杂纤维隧道衬砌逆断层错动组合抗震缝力学性能抗错断

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