正斷層錯動引起地鐵隧道斷錯效應(yīng)研究.pdf

1、地鐵隧道由于其跨度大的特點，不可避免的會跨越隱伏斷層。地震中隱伏斷層活動會引起上覆土體中隧道結(jié)構(gòu)的永久變形。基于上述背景，本文針對上覆土體為砂土和粘性土兩種情況，采用物理模型試驗和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，針對正斷層錯動引起地鐵隧道斷錯效應(yīng)展開研究。并基于對隧道結(jié)構(gòu)變形規(guī)律的認(rèn)識，初步建立預(yù)測跨斷層隧道變形的理論計算模型。
　　針對上覆土體為砂土情況，采用自行研制的傾向斷層錯動模擬裝置展開相關(guān)模型試驗研究。試驗通過土工圖像分析技

2、術(shù)掌握上覆砂土斷裂形成過程及其擴展規(guī)律。在整體式隧道模型內(nèi)壁關(guān)鍵位置布設(shè)應(yīng)變片，監(jiān)測襯砌縱向應(yīng)變沿軸線向分布特征和關(guān)鍵截面環(huán)向應(yīng)變變化規(guī)律。通過不同錯動量模擬，考察隧道破壞范圍的變化。結(jié)合有限元數(shù)值模擬，進(jìn)一步深入分析襯砌結(jié)構(gòu)的受力特征。分析研究表明，上覆砂土層中剪切破裂帶的擴展方向在土體基巖接觸面處朝向斷層上盤一側(cè)，偏離基巖斷層的錯動方向。斷層錯動作用下，隧道在斷層投影位置附近沿軸線方向的沉降變形曲線出現(xiàn)反彎點。該反彎點隨著隧道結(jié)構(gòu)相

3、對剛度的增大，向斷層下盤一側(cè)偏移。
　　針對上覆土體為粘性土情況，結(jié)合正斷層錯動下上覆土體的不排水變形特征，在有限元模擬中選用總應(yīng)力分析法。基于現(xiàn)有離心機模型試驗數(shù)據(jù)的對比驗證，進(jìn)一步分析理想粘結(jié)和理想光滑兩種隧道土體截面極限情況對隧道變形破壞的影響。分析結(jié)果表明，隧道土體界面理想粘結(jié)情況下，隧道結(jié)構(gòu)同時發(fā)生受彎和水平受拉變形。當(dāng)隧道土體界面為理想光滑情況時，斷層錯動僅會引起隧道結(jié)構(gòu)的受彎變形。兩個極限隧道土體界面情況下，隧道的受