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穿越活动断层的大埋深隧洞衬砌结构稳定性分析方法与抗错断措施研究
| 论文题名： | 穿越活动断层的大埋深隧洞衬砌结构稳定性分析方法与抗错断措施研究 |
| 关键词： | 大埋深隧洞;衬砌结构;活动断层穿越;稳定性分析;抗错断技术 |
| 摘要： | 随着“一带一路”倡议的实施，我国西南高烈度地区的隧洞工程建设持续发展，隧洞建设将不可避免地穿越活动断裂区域。断层破碎带是常见的不良地质现象，该区域围岩较为不稳定且非常容易出现工程事故。震害记录表明，隧洞结构的破坏常发生在断层破碎带部位。因此，研究地震和断层错动对隧洞衬砌结构稳定性的影响具有重要理论意义和工程应用价值。 本文针对滇中引水香炉山深埋跨断层隧洞，通过理论分析和数值模拟，系统研究了地震和断层错动对跨断层隧洞的动力响应机制，提出了相应的抗错断技术措施。论文主要研究成果如下: (1)提出了一种适用于深埋跨断层隧洞的无限元边界-有限元相结合的数值计算模型，通过计算分析，揭示了地震对深部跨断层隧洞的动力响应规律。研究表明:1)地震作用下，同一断面衬砌拱腰位移峰值最大，拱底次之，拱顶处最小。断层部位的衬砌位移和加速度远大于上盘和下盘的衬砌位移和加速度:2)地震波加速度越小、入射角度越小，断层厚度越小、断层倾角越大，隧洞衬砌抗错断性能越好。 (2)通过断层错动数值计算分析，揭示了断层错动作用下，对深埋跨断层隧洞的衬砌结构的响应规律。研究表明:1)断层错动时，隧洞衬砌的最大位移基本与错动量一致，断层及其附近的衬砌位移最大，远离断层处，衬砌位移逐渐变小;2)断层错动速度越快、断层厚度越大、断层倾角越小，引起的衬砌位移越大;3)逆断层错动对衬砌位移影响最大，正断层和走滑断层错动的影响相对小一些。 (3)通过灰关联分析方法，获得地震作用和断层错动作用下影响深部隧洞衬砌结构的敏感性因素排序。研究表明:1)地震作用下，地震强度对衬砌结构影响最大、其次是断层厚度、再次是地震波入射角、断层倾角的影响相对最小;2)断层错动作用下，断层错动速率对衬砌结构的影响最大，其次是断层倾角，断层厚度的影响相对最小。 (4)计算表明:随着衬砌节段长度的减小和柔性铰接段长度的增加，衬砌的抗错断效果逐渐增强，在保证结构安全的条件下，应尽可能减小衬砌节段的设计长度、并加大柔性铰接段的设计长度。 |
| 作者： | 程磊 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张强勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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