基于地基梁理论的断层非线性错动下隧道纵向响应研究

为研究走滑断层错动作用下隧道结构的纵向响应,采用Pasternak双参数地基和弹性梁理论,建立穿越多破裂面断层隧道在断层强制位错作用下的纵向响应微分方程,通过数学方法求解获得隧道结构在断层位错作用下的纵向变形、内力响应,并通过模型试验和数值模拟对理论解析模型的有效性进行验证。在此基础上,采用理论解析模型对隧道结构纵向响应的影响因素进行敏感性分析。主要得出以下结论:1)理论解析模型计算得到的隧道纵向变形和弯矩变化趋势与模型试验和数值模拟结果完全一致,但数值上趋于保守;2)断层错动的位移形式和围岩-隧道结构的刚度匹配关系对隧道结构纵向响应的影响较大,应根据具体的断层破碎带形式选择合适的断层错动位移函数;3)随着围岩-隧道结构刚度比的增大,围岩对隧道结构的约束作用随之增大,隧道结构纵向内力集中现象增加,但受断层错动影响的范围减小,在具体工程设计中应结合施工成本、抢通时间等来选择合适的围岩-隧道结构刚度匹配关系。

多破裂面走滑断层错动下隧道结构响应规律研究

大型活动走滑断层破碎带内的岩体位错具有明显的非线性特征,使得断层带内不同区域岩土体的破坏特征各不相同,穿越断层区隧道结构变形受力十分复杂。文章依托某穿越大型走滑断层隧道工程,通过模型试验与数值模拟研究穿越多破裂面走滑断层的隧道结构响应沿纵向的分布规律。结果表明:随着断层错动量的增加,隧道水平位移不断增加,隧道变形呈现S型分布特征,且错动引起的隧道变形主要发生在断层区域内。走滑断层错动下,隧道拱腰纵向变形反弯凹陷段与围岩挤压更为明显,凸出段与围岩存在脱离趋势。隧道结构的受力破坏主要集中于两断层错动面附近,断层上盘隧道结构相较于下盘隧道结构更易被损坏。