逆断层黏滑错动对跨断层隧道影响机制的模型试验研究

为指导隧道穿越活动断层时的抗错断设计,避免逆断层黏滑错动造成跨断层隧道结构的严重破坏,以棋盘石隧道为工程背景,通过 1 ∶ 50 相似模型试验,研究逆断层黏滑错动所引起的山岭隧道破坏模式,分析隧道和地层变形过程及破坏特征,得到以下结论: 1)逆断层错动在断层迹线附近地层形成剪切带,剪切带沿着断层线略微凸向试验装置上盘的弧线方向发展。2)断层错动对试验装置上盘内隧道变形破坏的影响大于下盘,最大土压力和最大纵向应变主要分布在上盘隧道中; 土压力和纵向应变变化规律相似,均随错动位移的增加而不断增加。3)隧道最终破坏为逆断层下的剪切破坏,局部伴随张拉破坏,剪切破坏主要表现为变形缝两侧隧道衬砌脱落和纵向裂缝;断层错动对隧道影响区域主要集中在断层破碎带及附近2D(D 为隧道洞径)区域,尤其是试验装置上盘部分,在跨断层隧道的设计阶段需引起足够重视。     

在逆断层下盘开挖时距离对隧道围岩的影响研究

基于数值模拟方法,对隧道在逆断层下盘开挖时,隧道与断层之间的距离对隧道围岩的影响进行了研究.研究发现,隧道的开挖导致了断层的活化;随着隧道边界与断层边界之间的距离L变大,围岩的最大位移和最大增量位移逐渐由隧道的向断层一侧转向隧道的顶部,且随着L的增大,围岩最大位移和最大增量位移非线性减小,最后趋于稳定值;当L较小时,隧道两侧应力不均衡,随着L的增大,隧道两侧的应力逐渐变得均衡;断层对变形和应力有屏蔽作用;隧道稳定安全系数开始时随L的增大而增大,但当L增加到一定值后安全系数就不再增大.结果表明,随着隧道离断层距离的不同,断层对隧道围岩的影响也不同;本文的研究结论可为隧道的布置和施工措施提供重要依据.     

隧道断层破碎带对隧道施工稳定性的影响研究

采用数值分析方法,研究了隧道断层破碎带对施工期间拱顶位移、边墙主应力以及喷射混凝土内力的影响.分析结果认为,隧道开挖时,对断层带的拱顶下沉位移影响较大,但存在一定的影响范围.隧道拱顶和边墙发生塌方破坏的可能性最大,需要加强对断层带隧道施工过程的围岩变形监测,确保施工安全.     

公路隧道穿越断层破碎带仿真分析

山岭隧道开挖经常遇到断层破碎带,开挖支护施工难度大,容易出现事故,是隧道施工的薄弱环节。文中结合史家山2号隧道,根据其地质特征,运用FLAC3D软件建立数值模型,对比了有无断层破碎带和不同工法下的穿越断层破碎带的工况,提出了断层破碎带的影响程度和适合的施工方案。     

断层带处公路隧道横断面抗震分析

嘎隆拉隧道是西藏扎墨公路的控制性工程,隧道处于高烈度地震区。根据扎墨公路嘎隆拉隧道地震安全性评价报告和地勘资料,运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用黏弹性人工边界,对隧道穿越断层带时的衬砌结构进行了瞬态动力反应分析,通过计算得出拱顶、拱腰、拱脚和仰拱中部的位移时程曲线,并由位移评价了隧道稳定性。计算结果表明,衬砌在地震作用下,其内力增加有限,内力最多增加8.73%。     

活动断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性分析

为探明拟建的乌鲁木齐轨道交通1号线在主城区通过九家湾断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性,基于断层形成机制与连续介质分析方法,建立表征围岩与支护结构共同变形关系的地层结构模型,研究不同构造条件下隧道衬砌结构横向内力分布、纵向受迫影响效应,分析整体式隧道衬砌结构的内力、变形及塑性区分布规律。     

活断层错动位移下变形缝间距对隧道内力的影响

以活动断裂带为工程背景,探究变形缝间距对跨断层隧道内力的影响。运用ABAQUS有限元分析软件,建立穿越活动断裂带的隧道模型,分析断层错动下不同节段长度隧道围岩压力分布情况、二次衬砌最大轴向应力变化情况以及隧道塑性应变发展规律。结果表明:隧道节段长度越短,二次衬砌最大轴向应力越小,最大塑性应变越大;断层错动的影响主要集中在断层带内左侧区域的隧道,拱腰和拱脚部位受力和塑性变形明显。     

终南山公路隧道断层破碎带综合施工技术

以终南山公路隧道断层破碎带发育特点及其与隧道位置的相互关系,分析对隧道施工和围岩稳定性的影响,并确定相对应的施工技术措施和工艺及超前预报方法,该项技术对类似条件下的隧道施工具有借鉴作用。     

断层倾角和厚度对隧道稳定性的影响

随着中国隧道修建的规模越来越大越来越长,遇到的地质情况也会越来越多,隧道通过断层区段的案例也变得越来越多,断层与隧道位置的关系复杂多样,断层的厚度也有大有小,这些因素都会对隧道的施工产生影响,对于隧道的稳定性来说是非常不利的因素。通过数值模拟,探讨在不同的断层角度和断层厚度下隧道拱顶和周边位移的发展规律,在隧道施工开挖的过程中断层区段的力学响应特征,总结隧道施工通过断层的一些分布规律。为今后的工程项目的设计尤其是施工提供一些有益的参考。     

自然光对公路短隧道照明环境的影响研究

随着高速公路不断向山区延伸,修建的短隧道越来越多,但国内对短隧道自然光环境指标的量化研究却较少,导致其照明系统设计标准不统一,存在过渡设计或者亮度不足的情况。建立短隧道自然光照明环境模型,分析自然光影响下不同长度短隧道内的照明环境,为短隧道照明规范编制和照明系统设计提供借鉴。     

公路隧道环境对车用柴油机排放影响的研究

在车用增压柴油发动机上模拟了公路隧道内外进气环境下的碳烟、NOx和CO排放。结果表明:与隧道外环境相比,在隧道内环境下柴油机的NOx排放量降低,碳烟排放增加,CO排放没有显著变化。     

公路隧道分类管理研究

论述了公路隧道管理的现状,分析了影响隧道管理的主要影响因素,提出了基于安全度与危险度的隧道分类管理方法,建议根据不同地区的经济条件、隧道特征、交通特征、运营特征与环境特征进行分类管理,达到既经济又安全的目的。     

断层破碎带对公路边坡工程的影响分析

通过研究断层破碎带的物理力学特征,分析某高速公路断层破碎带边坡的设计变更、施工过程变形开裂及治理,得出失稳边坡的特征和断层破碎带对边坡稳定性的影响,指出在高速公路前期进行工程选线时,对于区域断层一定要避让,且可选用抗滑桩对该类边坡进行处治。     

新建铁路路基对下方既有公路隧道的影响研究

随着国内高速铁路飞速发展、各种类型交通网络不断完善,频繁出现新建工程与既有工程交叉、并行相互影响的问题。为此,依托广东省内某高速铁路路基上跨既有公路隧道工程,采用结构力学法与岩石力法相结合的方法对新建路基工程对下方既有公路隧道影响进行了数值模拟研究,引入无限大厚壁圆筒弹性模型推导了两种方法所采用参数的对应关系。分析结果显示:路堑开挖和铁路运营荷载作用会使既有公路隧道结构处于回弹状态,隧道结构安全系数在相关规范允许范围内,即新建铁路路基工程不会对下方公路隧道结构造成安全影响。     

断层泥倾角对隧道稳定性影响的数值分析

以某铁路隧道为例,运用FLAC3D数值软件模拟不同断层泥倾角对隧道稳定性的影响。结果表明:掌子面轴向位移、初支弯矩沿开挖方向可以分为3个阶段,即完整围岩稳定阶段、交界面临近位置变化阶段及断层破碎带段稳定阶段。在距离交界面较远的位置,位移、内力沿隧道纵向变化较小,与在单一土层或岩层中开挖相似。在土岩交界面临近位置,随着断层泥倾角的增大,土岩交界面影响的范围减小。围岩及初支的位移、内力曲线对开挖进深的敏感性不同,随着断层泥倾角的增大,围岩及初支的位移、内力曲线斜率更大。     

隐伏岩溶洞群对公路隧道顶板承载力影响的研究

针对西南地区岩溶隧道的实际工程,开展了隐伏岩溶群对公路隧道顶板承载力影响的三维数值敏感性分析研究。经对岩溶顶板稳定性影响因素分析,选择溶洞顶板厚度、顶板岩体的工程地质特性(定量指标为岩体的力学参数)、溶洞的宽度、溶洞高度、上覆土层厚度为影响溶洞顶板稳定性的五个主要影响因素作为影响因子,进行正交敏感性数值试验。根据影响因素敏感度的正交三维有限元法分析结果得出,影响顶板承载力和顶板中心下沉位移大小顺序依次为:岩体力学参数、顶板岩层厚度、覆盖土层厚度、溶洞宽度、溶洞高度。     

减震层对穿越断层隧道地震响应影响分析

隧道本身具有良好的抗震性能,但近年来大量震害研究调查发现,穿越断层破碎带的隧道很容易遭受严重破坏,开展穿越断层破碎带隧道动力响应和减震措施研究具有重大现实意义。基于数值计算并结合雅泸高速公路某隧道工程,研究隧道减震层厚度和刚度对穿越断层隧道地震响应的影响。     

云桂铁路高填方段路基下伏断层错动数值模拟研究

云桂铁路高填方段路堤DK707+800~+990存在两条次生活动断层,在地震作用下,下伏断层错动往往将会直接损害断层上修建的路基,可能造成断道等灾害。由于工程的复杂性,利用数值模拟对其进行原型建模。首先对其进行静力分析,包括瞬时重力加载与分步施工模拟,模拟发现经过灌注桩群加固后,该结构在自重下是稳定的,然后对其进行了动力分析模拟断层水平错动对该路基结构的影响;最后通过Abaqus面面接触模型,建立夹砂褥垫层模型,以此来模拟该路基在减隔震措施下的动力响应特性,并与未设褥垫层时进行了对比。     

公路隧道断层破碎带涌水突泥综合处治技术

结合岭脚隧道涌水突泥实例,分析了该隧道涌水突泥的原因,阐述了该隧道涌水突泥综合处治技术及相关的防排水措施,采用管棚结合径向注浆的预支护与预加固施工技术措施。对典型断面开挖过程的监控结果表明:开挖后拱顶下沉值稳定在13cm左右,周边收敛值稳定在50mm左右,说明采用管棚结合径向注浆的预支护和预加固措施能够很好的控制围岩塑性区并且能够保障初期支护的安全。     

正断层错动下山岭隧道衬砌结构力学响应分析

以某穿越断层隧道为背景,开展断层错动下高韧性水泥基复合材料(ECC)衬砌与传统钢筋混凝土(RC)衬砌的数值模拟分析,研究了断层错动量、断层倾角、断层宽度及错动形式等参数对隧道衬砌力学响应的影响规律。研究结果表明：正断层错动下,ECC和RC衬砌变形损伤规律相似,衬砌沿隧道轴向呈“S”形分布,损伤主要集中在断层破碎带及活动盘(下盘)范围内。随着错动位移的增加,衬砌损伤程度及范围迅速增大,最终以拱顶及拱肩等典型部位拉裂破坏为特征;随着正断层倾角的增大,衬砌损伤区域逐渐向断层错动面集中,衬砌所能适应的极限错动位移有所增加;随着正断层宽度的增加,衬砌极限错动位移和损伤分布范围呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势;衬砌破坏模式和变形适用性随断层错动形式不同而异,正断层错动下表现为张拉破坏,而逆断层错动下以压溃破坏为主;与逆断层错动相比,正断层错动下衬砌所能承受的极限错动位移更小;相同断层参数下,ECC衬砌的变形适应性、抗错性能及损伤容限明显优于RC衬砌,在极端受力情况下抗错断性能更突出。