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题名活动断裂带结构分区对隧道错断变形特征的影响机制
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作者
孙鑫
李建贺
崔臻
盛谦
尹敬涵
张茂础
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机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
中国科学院大学
长江勘测规划设计研究有限责任公司
水利部水网工程与调度重点实验室
宁波市北仑区城市安全运行中心
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出处
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第5期1125-1138,共14页
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基金
国家重点研发计划青年科学家项目(2023YFB2390400)
中国科学院前瞻战略科技先导专项(XDA0420303)资助。
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文摘
活动断裂带产生的永久位移会导致穿越其中的隧道衬砌发生严重变形。为了探究断裂带内部结构分区对隧道衬砌错断变形的影响,总结归纳了一种包括上下盘、破碎带、断裂带核部和破裂面的断裂带错断概化模型,通过改变断裂带不同区域岩体力学参数、断裂带不同区域宽度以及破裂面出现位置,开展围岩-衬砌隧道的数值试验,测算纵向位移梯度、纵向位移曲率和椭圆度来表征纵向剪切变形、纵向弯曲变形和横断面变形。研究衬砌的纵向变形和横断面变形规律,揭示错断作用下断裂带结构分区对隧道衬砌变形的控制机制。结果表明:(1)断裂带错动作用下,衬砌纵向位移曲线呈“S”型,大部分位移集中在断裂带核部。断裂带核部的剪切变形大于其它区域,峰值发生在破裂面处,弯曲变形主要发生在岩体软硬交界面附近;(2)衬砌横断面变形由隧道纵向的剪切和弯曲共同作用产生,断裂带核部处的变形显著大于破碎带,破裂面附近和软硬岩体交界区域需重点关注;(3)分区岩体软硬程度差距越大和断裂带核部宽度占断裂带总宽度越小时,断裂带核部区间内衬砌纵向变形与横断面变形越剧烈。当破裂面发生在断裂带核部中央时,衬砌纵向变形与横断面变形最剧烈,而破裂面处于断裂带核部与破碎带分界面处,破裂面导致的破坏范围有所增加。
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关键词
断裂带结构分区
断裂带错断
衬砌变形
位移梯度
位移曲率
椭圆度
数值分析
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Keywords
fault zone structural zoning
fault zone dislocation
liner deformation
displacement gradient
displacement curvature
ellipticity
numerical analysis
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分类号
TU443
[建筑科学—岩土工程]
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