穿越活动断裂山岭隧道抗位错机理与方法研究.doc

穿越活动断裂山岭隧道抗位错机理与方法研究本文针对山岭隧道工程抗震领域的关键科学问题,开展关于穿越活动断裂山岭隧道抗位错机理与方法的系统研究。具体研究内容如下:开展活动断层对隧道工程危害性分析,基于从工程震害分析的立场确认活动断层与隧道震害的相关性,提出隧道工程的地震破裂定量化评价思路;通过解析和数值方法及物理模型试验开展穿越断层隧道破坏机理分析;基于隧道位错破坏机理研究成果,从多角度开展穿越活动断裂山岭隧道抗位错方法研究;针对提出的穿越活动断裂隧道抗位错方法通过多种方式验证了方法的有效性与正确性。结合活动断裂与隧道工程的相关性,可以评价活动断裂对于隧道工程潜在的危害类型与程度;建立断层破裂参数定量化评价方法,可以推导工程地点的位错量;研究活动断裂带位错量纵向分布,可以确定断层破裂时的影响范围并确定隧道纵向设防范围;通过开展穿越活动断裂隧道破坏机理研究,可以得到穿越活动断裂山岭隧道抗位错方法;通过以上研究,可以综合考虑多方面因素有针对性的推进提出穿越活动断裂隧道抗位错机理与方法研究。主要工作内容及取得的成果归纳如下:(1)开展了汶川地震及其它典型地震的震害研究,从工程震害的立场研究隧道的震害破坏现象,通过将震害分类,量化归纳分析隧道震害现象,把握活动断层与工程震害相关性和隧道结构震害薄弱部位。通过整理分析汶川地震、雅安地震等中国西部地区多个不同类型地震,提出了地震震级-地震破裂参数的相关性法则;(2)基于Okada基岩解析方法,通过输入断层的几何参数和物理性质参数计算断层上方表面基岩位错量,建立断层破碎带纵向强变形带宽度的评价方法,根据围岩性质对公式中相关参数进行了标定与修正,并通过数值模拟方法对提出的公式进行验证,同时基于理论计算方法进行不同断层参数和隧道结构参数条件下的隧道位错响应研究,开展穿越断层隧道破坏机理理论分析;(3)通过试验室大比例物理模型试验,以逆断层为研究事例,开展不同位错量作用下的试验研究,分析山岭隧道结构在逆断层粘滑错动条件下的变形、受力和破坏情况,开展了穿越活动断层山岭隧道破坏机理的试验研究;(4)分别从设防基本原则、设防震级和位错量、穿越活动断裂隧道设防距离、抗位错隧道结构优选和隧道抗位错组合变形缝形式等多方面开展穿越活动断裂隧道抗位错方法的研究,提出了隧道穿越活动断裂适用于不同隧道位置的抗位错组合变形缝。(5)针对本文提出的穿越活动断裂山岭隧道抗位错方法开展数值模拟、试验室模型试验和并提出了现场工程位错监测试验方案,通过分析验证结果检验本文提出方法的有效性与正确性。