跨活断层隧洞抗错断技术模型试验研究

长大隧洞工程不可避免地要跨越活动断裂带及其影响区域,为减少因断层错动而导致的隧洞结构破坏,抗错断设计是隧洞设计的重要内容。以滇中引水工程香炉山隧洞为背景,对包括铰接设计、扩挖-缓冲层设计以及铰接-扩挖-缓冲层在内的3种抗错断措施进行模型试验研究;从衬砌内部破坏、隧洞整体破坏、衬砌应变方面,对上述3种抗错断措施抗断效果进行了验证评估。研究结果表明:(1)从隧洞衬砌结构内部破坏特征来看,铰接设计与扩挖-缓冲层设计都可以对衬砌起到保护作用。(2)从隧洞整体变形和裂纹分布来看,使用铰接设计增大了隧洞在断层带区域的变形程度,但减小了衬砌本身的破坏;使用扩挖-缓冲层设计不仅减小了隧洞在断层带区域的变形,同时也相对减小了对衬砌本身的破坏,经铰接-扩挖-缓冲层设计的隧洞变形几乎只出现在铰接处,衬砌破坏更小。(3)从隧洞纵向应变分布规律来看,扩挖设计和铰接设计都减小了衬砌的应变,其中铰接设计对衬砌应变的减弱最为突出。相关研究成果可为跨活断裂隧洞实际工程中抗错断方案的选用提供参考。

胶州湾第二海底隧道跨断裂带抗错方案研究

以胶州湾第二海底隧道工程为例,结合穿越活动断裂带的相关类似工程,通过数值模拟方法研究沧口断裂带断层错动位移对主线钻爆法隧道结构应力、变形影响规律,对比分析不同衬砌模宽、剪切缝宽度、剪切缝模量比以及柔性层厚度的抗错效果,明确了断层错动引起的隧道结构破坏范围,提出活动断裂带大错断量作用下钻爆法隧道的合理抗震设防区域及抗错措施。研究表明:(1)抗震设防区域可设置为上盘左边界4D至下盘右边界4D范围;(2)建议采用衬砌模宽6 m,剪切缝宽度0.5 m,剪切缝弹性模量50 MPa及柔性层厚度45 cm的隧道进行抗错断设计。

逆断层错动下隧道衬砌的力学响应

以穿越新疆大旱沟西岸逆断层的拟建隧道为工程依托,采用大比例尺活断层错动加载系统开展室内模型试验,探明在逆断层错动作用下隧道分段衬砌力学响应特征及裂缝形态分布规律。通过建立三维地层-结构模型,模拟分析逆断层错动下不同衬砌分段长度时衬砌的变形特性及力学特征。结果表明:在逆断层错动下,上盘竖向位移随错动距离增大而增大,由逆断层错动导致的衬砌裂缝以纵向裂缝为主,裂缝主要位于边墙、墙脚以及仰拱中心;断层错动后衬砌相邻节段变形不连续,变形缝有利于提高隧道结构的抗错动性能;跨断层中心竖向截面处衬砌第一主应力随断层错动距离增加而近似呈线性增大,且衬砌分段长度越大则衬砌内力越大。

多参考预测链的时域可扩展性和抗错性

网络的带宽抖动和数据传输错误是影响视频传输的重要原因。该文提出了一种新的多参考帧图像预测的视频编码算法,即多参考预测链,使视频具有时域可扩展性和抗错性解决网络的这两个潜在问题。该算法中P帧之间的参考预测关系构成多条链状结构,使视频具有时域可扩展性。链间的不相关性使每个链可独立解码,从而增强了码流抗错性。该算法采用R-D框架动态的管理预测关系链,从而适合网络带宽的变化而获得最佳的终端视觉效果。仿真实验表明,采用多参考预测链编码的码流时域可扩展性的应用非常可行,且表现出较高的抗错性。

基于块体离散单元法的走滑型活动断裂错动作用下隧道结构响应

以某穿越走滑型活动断裂带隧道为工程背景,采用离散单元法建立“围岩-衬砌-断裂带”三维块体离散单元模型,分析不同错动量作用下隧道衬砌整体位移响应;明确统一的隧道复合式衬砌结构位移及类圆形断面变形损伤控制标准,分析走滑型活动断裂错动作用下沿隧道纵向位移变化和横断面上径向变形损伤规律,并对比3种断面预留位错空间方案下的衬砌响应规律。结果表明;隧道衬砌的显著性位移和径向变形率最凸出区间均主要集中在断裂带及其两侧附近,拱顶竖向位移向下呈“V”形,仰拱底部竖向位移向上呈倒“V”形,左右拱脚水平位移方向均与断裂错动方向一致,呈“S”形;随着错动量的增加,衬砌节段间差异位移不断增大,断面上拱顶和仰拱底部变形最为严重;随着断面预留位错空间的增加,衬砌位移极值不断增大,但断裂带两侧隧道衬砌影响范围基本不变,断面上部分关键部位之间损伤破坏临界错动量减少,不利于隧道结构抗错。

黏滑断层隧道刚柔并济抗减错技术研究

为提高强震区黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性,以都汶高速友谊隧道F1黏滑断层段为研究背景,对黏滑断层隧道采用刚柔并济抗减错技术进行研究。研究结果表明:采用结构加强措施抵抗断层黏滑错动影响,结构位移抗减错效果不显著,结构内力的平均抗减错效果在23%~33%之间;施设减错层有利于消减断层黏滑错动对隧道结构的影响,其拱顶沉降、边墙收敛抗减错效果分别达到20%以上,结构内力平均抗减错效果在37%~47%之间,优于结构加强措施;刚柔并济抗减错措施在抵抗及消减断层黏滑错动影响方面效果显著,其拱顶沉降、边墙收敛抗减错效果均能达到30%以上,而结构内力平均抗减错效果达到80%以上。研究成果可为强震区黏滑断层隧道抗震减灾设防设计提供参考。

调相负反馈抗边带错锁

调相负反馈抗边带错锁,完全克服了以前多个滤波器方式的缺点,性能十分优良。同时,锁相环的捕获带宽显著地加宽了。对于不同的应用要求,应选择不同的调相负反馈环路增益系数。

逆断层错动下ECC衬砌结构非线性力学响应分析

依托穿越活动断层隧道工程,建立断层−围岩−隧道结构相互作用的力学模型,开展逆断层错动下纤维增强水泥基复合材料(ECC)衬砌和传统钢筋混凝土(RC)衬砌非线性力学响应及抗错性能分析。研究结果表明:逆断层错动下2种衬砌呈现出基本一致的变形及损伤分布规律。衬砌变形沿纵向呈“S”形分布,衬砌损伤主要位于断层及临近断层的隧道上盘,上盘范围内隧道变形及损伤受错动位移的影响明显大于下盘。衬砌破坏表现为压剪和拉剪破坏模式。断层倾角越大,ECC衬砌损伤分布范围越窄,破坏区域越集中,极限错动位移越小。ECC衬砌极限错动位移及损伤分布范围随着断层宽度的变大有所增加。相同断层参数和错动位移下,ECC衬砌损伤分布范围和损伤程度明显小于RC衬砌,呈现出优异的变形适用性和抗错性能。

盾构法隧道穿越活动断裂带方案探讨

为研究隧道穿越活动断裂带的合理抗错设计措施,结合胶州湾第二海底隧道采用案例调研、数值模拟等手段分析了3种不同抗错方案下隧道结构变形、接缝张开、错台形态以及钢筋应力、螺栓轴力等关键控制指标,探讨不同措施的抗错效果。研究表明:1)3种不同抗错措施在断层错动作用下管片结构沿纵向受力变形规律相同,断层错动对隧道结构影响主要集中在破碎带上盘边界外30 m到下盘边界外30 m的范围;2)断层错动作用下钢筋受力整体表现为“顶底部钢筋受压、两腰部钢筋受拉”状态,环宽1.5 m钢筋拉应力最大为436 MPa,3种工况下钢筋均未发生屈服;3)环宽1.5 m管片环缝张开量为3.8 cm,比其他2种工况减小60%~70%;4)提出了管片环宽1.5 m以及抗震设防区域为上盘左边界2D至下盘右边界2D(D为15.0 m)范围的抗错设计方案。研究成果对盾构法穿越大错动量断层带的抗错方案研究具有一定的参考作用。