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走滑断层错动下山岭隧道响应规律与适应性措施研究
| 论文题名： | 走滑断层错动下山岭隧道响应规律与适应性措施研究 |
| 关键词： | 走滑断层;折多山隧道;断层错动;适应性措施;数值模拟 |
| 摘要： | 川藏铁路规划设计中存在大量深埋山岭隧道，受线路地质条件的影响，不可避免需要穿越多条走滑活动断裂，而断层错动作用引发的强制位移会给隧道带来不同程度的威胁，严重时造成开裂、错台等问题，导致巨大的经济损失。然而，目前关于跨走滑断层段山岭隧道破坏特征与防治措施的研究又比较少，这给川藏铁路隧道工程建设提出了新的问题与挑战。 鉴于此，本文依托国家自然科学基金重大专项“川藏铁路重大灾害风险预测（41941019）”，采用数值模拟与理论分析相结合的方法，对走滑断层错动下山岭隧道的响应特征和适应性措施进行了研究。主要工作及结论如下： （1）以川藏铁路折多山隧道穿越玉农希断裂为工程背景，建立隧道-断层-围岩三维数值模型，分析了走滑断层错动作用下隧道衬砌的破坏特征与响应规律。结果表明：衬砌在断层错动作用下发生不均匀变形，根据位移变化特点可大致分为下盘稳定区域、不均匀变形区域和上盘稳定区域；拱顶和拱底易发生受压破坏，拱腰位置易发生受拉破坏，此破坏形式与浅埋隧道破坏特征略有不同；剪应变和轴向应变峰值位于滑动面附近。 （2）基于数值模拟方法，获取了不同地应力、断层倾角、断裂带宽度、断层与隧道相交角度等因素下隧道的响应规律。结果表明：隧道破坏特征受构造应力影响，随着埋深的增加，易发生受压破坏；衬砌损伤范围随断裂带宽度的增加而扩大，随断层倾角的增加而缩小，断层倾角和断裂带宽度变化对损伤程度影响较小；位移分布规律与相交角度有关，随着相交角度的减小，拱腰水平位移影响范围扩大。 （3）结合折多山隧道破坏特征的模拟结果，进一步讨论了增加衬砌厚度、维持衬砌厚度提高刚度、设置变形缝等不同措施的防治效果。结果表明：错动量较小时，增加衬砌厚度能够抵抗断层错动作用，具有较好的防治效果；设置变形缝可以提高衬砌变形能力，降低损伤程度，考虑经济和施工原因，采用5m节段更合理。 |
| 作者： | 时航 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王启耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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