穿活动断裂带隧道抗错动易损性分析方法

活动断层错动作用是导致穿断层隧道结构破坏的主要因素,因此评估穿断层隧道结构的抗错动性能对于隧道抗震设计至关重要,然而目前研究尚缺乏针对穿断裂带隧道结构抗错动性能的评估方法。为此,提出了一种面向穿活动断裂带隧道结构抗错动性能评估的易损性分析方法。首先,基于概率断层位错危险分析(PFDHA)推导隧址区断层位错超越概率计算公式;其次,建立围岩-断层-隧道相互作用体系的有限元分析模型,并选定易损性分析指标,采用拟静力弹塑性分析方法得到隧道损伤与断层位错量之间的量化关系;最后采用隧址区断层位错超越概率计算公式计算出任意给定地震动水准条件下穿活动断裂带隧道结构的抗错动易损性。以某穿活动走滑断层隧道为例,依据所建立的易损性评估方法开展影响因素分析,探究了断层倾角对隧道结构抗错动性能的影响规律,结果表明:断层倾角越小,穿断层处隧道结构的易损性越小,且上盘侧隧道衬砌易损性显著高于下盘;隧道易损性对5~8级矩震级的变化更为敏感;隧道选线沿着近破裂带端部穿越可显著降低隧道结构的受损概率。该方法可以定量描述穿断层隧道在给定地震动强度下的易损性程度,可为穿活动断裂带隧道结构抗震设计与抗错动性能评估提供科学依据和分析手段。

近断层工程场地强震-位错耦合地震动输入方法

精细的强震-位错耦合荷载输入是保证近断层工程结构地震响应分析准确性的重要前提,然而目前研究工作对近断层工程场地的地震动输入假设条件过于简化,难以合理表征地震与断层错动之间的同震同错耦合作用.为此,本文提出了一种面向近断层工程场地的强震-位错耦合地震动输入方法.首先,将震源尺度全局域划分为工程场地所在的内域以及工程场地以外的外域;其次,通过运动学震源模型模拟发震断层的破裂过程并获取地震波场;随后,建立一种适用于含活动断层非连续内域模型的扩展缩减域方法,将传播至内域的地震波场转化为动力荷载输入至内域模型的断层边界及内域截断边界,从而实现近断层工程场地在强震-位错耦合作用下的地震响应分析;最后,设计了平地、山体以及河谷3种地形工况算例以检验该方法的可靠性.结果表明:扩展缩减域方法计算结果与运动学震源模型吻合度较好,具有较高精度,且本文方法能够合理表征近断层地震动的强震-位错耦合分布特征以及速度脉冲、上盘效应、竖向效应等近断层效应.通过不同地形特征工程场地的地震响应分析及对比,验证了本文方法的广泛适用性,能够为实际工程抗震设计分析提供科学依据.