考虑断层错动-地震动共同作用的隧道结构力学响应分析

依托某高速公路跨小江活动区次级断层隧道工程,基于波动理论和数值分析方法,考虑围岩-结构-断层间的相互作用,构建隧道错动-地震动响应有限元模型,研究在已有逆断层错动基础上、不同地震动强度下隧道支护结构体系的力学响应特征,并进一步分析断层破碎带宽度、断层倾角、上下盘岩体质量对结构力学响应的影响规律。结果表明:在逆断层错动-地震动作用下,衬砌结构损伤首先出现在断层破碎带内的墙脚部位,衬砌墙脚应力及位移变化大,受损程度更严重;在相同位错和地震动强度下,墙脚部位严重损伤分布范围是其他典型部位的2~4倍,墙脚及断层破碎带为设防最不利部位;随地震动强度的增加,断层带宽度减小、断层倾角增加、岩体上下盘与破碎区围岩质量差异越大,衬砌损伤程度及损伤分布范围均明显增大,应力集中的现象加重,应力幅值的波动增大,应力震后残留和断层错动面的位移突变现象越明显。