穿活动断层变刚度接头隧道抗错动设计方法

来源：中国血液净化杂志2025年第12期北京时间：

作者：禹海涛, 李玄妙, 卫一博, 翟长海

单位：1. 同济大学 土木工程防灾减灾全国重点实验室, 上海 200092;2. 同济大学 地下与建筑工程系, 上海 200092;3. 哈尔滨工业大学 结构工程灾变与控制教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150090"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (42477141， 42177134)； Fundamental Research Funds for the Central Universities; Natural Science Foundation of Qinghai Province (2024-ZJ-717)

摘要：穿活动断裂带隧道结构面临断层错动变形威胁，采用变刚度柔性接头是提升隧道抗错动能力的有效措施之一，然而目前尚缺乏针对变刚度接头隧道结构的抗错动设计方法。为此，提出了一种面向穿活动断层变刚度接头隧道结构的抗错动设计方法。首先，建立穿断层隧道多级抗错动设计目标，并提出变刚度柔性接头抗错动结构设计理念及设计流程；其次，依据变刚度柔性接头构造特点及关键设计参数，将变刚度接头隧道结构体系简化为多参数梁-弹簧模型，基于随机搜索算法的回溯分析方法，以多级抗错动设计目标为回溯对象，获得柔性接头隧道结构纵向刚度优化分布函数及关键设计参数；最后，设计了4组典型算例以对比检验该设计方法的优势和可靠性，并探究了不同断层错动量下隧道变刚度柔性接头转角和剪切刚度优化分布函数的变化规律。分析结果表明：采用纵向刚度优化分布函数的变刚度抗错动结构能够更好地适应断层错动，在降低隧道结构内力的同时还可保证隧道轴线的平顺性；靠近断层错动面位置处，通过减小隧道接头刚度有利于提升隧道抗错动性能，而远离错动面位置处，隧道接头刚度沿纵向呈现“刚柔相济”的分布规律。此外，隧道抗错动设计应重点关注接头的转角刚度设计以适应断层带可能产生的大尺度位错变形。所得结论可为穿活动断层隧道结构抗错动性能评估与变刚度接头优化设计提供理论依据。

关键词：隧道工程,穿断层隧道,抗错动设计方法,活动断裂,变刚度接头,地震响应

基金资助：国家自然科学基金项目(42477141，42177134)；中央高校基本科研业务费专项资金项目;青海省自然科学基金项目(2024-ZJ-717)