断层破碎带内隧道纵向受荷特征和变形分析

来源：中国血液净化杂志2021年第11期北京时间：

作者：颉永斌, 董建华

单位：1. 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室, 甘肃 兰州 730050;2. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心, 甘肃 兰州 730050"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51778275); Central Government Guides Local Science and Technology Development Fund Projects; Gansu Basic Research Innovation Group Project (20JR10RA205); Longyuan Youth Innovation and Entrepreneurship Talent (Team Project) (2020RCXM120); High-value Patent Cultivation and Transformation Project of Gansu Provincial Intellectual Property Office (20ZSCQ034); Top Ten Scientific and Technological Innovation Projects in Lanzhou (2020-2-11)

摘要：为了探究断层破碎带处隧道沿纵向的变形和受力特征，首先基于筒仓理论和地层应力分布特征，考虑断层破碎带的几何特征和围岩特性，建立了断层破碎带内隧道纵向荷载简化计算模型，并利用应力传递原理进行了求解；其次将隧道简化为破碎带纵向荷载作用下的弹性地基梁，利用有限差分理论计算了破碎带纵向荷载作用下的隧道变形和受力特征。开展了相应的数值模拟和室内模型试验，结合试验数据和数值计算结果对理论模型进行了验证，并分析了埋深、破碎带宽度和倾角变化对隧道纵向变形和受力的影响。结果表明：①埋深越大，破碎带内纵向荷载越大，但纵向荷载的增长速率越小，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越小；②破碎带宽度越大，纵向荷载整体越大，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越大，最大变形位置越接近于下盘和破碎带交界面；③破碎带倾角越大，纵向荷载越接近于均布，上下盘和破碎带交界面附近变形和受力越趋于对称。

关键词：隧道工程,断层破碎带,模型试验,纵向变形,应力传递原理,数值模拟

基金资助：国家自然科学基金项目（51778275）；中央引导地方科技发展资金项目；甘肃省基础研究创新群体项目（20JR10RA205）；陇原青年创新创业人才（团队项目）（2020RCXM120）；甘肃省知识产权局高价值专利培育和转化项目（20ZSCQ034）；兰州市十大科技创新项目（2020-2-11）